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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von biegsamen Rohren oder Schläuchen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von biegsamen Rohren oder Schläuche aus thermoplastischem Kunststoff, die aus zwei oder mehreren übereinanderliegenden, miteinander verbundenen Schichten bestehen, von denen die äusserste auf ihrer Aussenseite mit einer Reihe sich längserstreckender Rippen und Rillen versehen ist und durch Strangpressen auf die zuvor gebildeten inneren Schichten unter Formung der Rippen und Rillen aufgebracht wird, worauf das Rohr oder der Schlauch abgekühlt wird.
Solche biegsame Rohre oder Schläuche werden für verschiedenartige Zwecke benötigt, wie z. B. die Fortleitung von unter Druck stehenden flüssigen oder gasförmigen Medien und als Führungshülsen für einen darin verschiebbaren biegsamen Draht in den sogenannten Bowdenkabeln.
Für diese Zwecke wurde gemäss einem nicht vorveröffentlichten Vorschlag ein biegsames Rohr vorgesehen, das innen ein Seelenrohr aufweist, das durch Strangpressen aus einem Polyamid, wie es z. B. unter dem Warenzeichen Nylon bekannt ist, hergestellt sein kann, weiter eine Mittelschicht aus geflochtenen Fäden besitzt, die vorzugsweise aus einem polymeren linearen Terephthal-Ester bestehen, der durch Kondensation von Äthylenglykol mit Terephthalsäure erzeugt wird und unter der Warenbezeich- nung"Terylene"im Handel ist sowie schliesslich eine äussere Umhüllung aufweist, die durch Strangpressung aus einem geeigneten synthetischen plastischen Material hergestellt ist, das der Einwirkung von Hitze und Licht und andern äusseren Einflüssen widersteht und gleichzeitig gegen mechanische Beschädigungen widerstandsfähig ist.
Ein Beispiel für ein derartiges Material ist das Polyamid der 11-Amin-Undecano-Säure, das im Handel unter der Bezeichnung "Nylon 11 bekannt ist und das vorzugsweise ein oder mehrere Stabilisiermittel enthält, wodurch seine Widerstandsfähigkeit gegen die Einwirkung von Hitze und Licht, so auch Strahlungshitze, z. B. von der Sonne sowie gegen hohe als auch gegen niedrige Temperaturen erhöht wird.
Geeignete Stabilisiermittel sind z. B. schwefelhältige phenolische Verbindungen.
Die Erfindung befasst sich hauptsächlich mit Verbesserungen dieser äusseren Umhüllung und mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Herstellung solcher. verbesserter Umhüllungen, insbesondere wenn diese aus einem vorerwähnten Polyamid. wie "Nylon, namentlich aus "Nylon 11" bestehen.
Bei bestimmten Verwendungen solcher oben beschriebener biegsamer, aus plastischen Materialien bestehender Rohre oder Schläuche ist es erforderlich, dass diese Rohre wiederholte oder ständige Schwankungen von Torrosions- oder Biegebeanspruchungen einschliesslich von Schwankungen in der Richtung solcher Beanspruchungen aushalten können, ohne dass dabei unzulässige Ermüdungserscheinungen auftreten, bei denen das Material dazu neigt, unter wesentlich geringeren Beanspruchungen zu brechen, als es seiner normalen Festigkeit entspricht.
Derartige Ermüdungserscheinungen treten z. B. leicht auf, wenn ein biegsames Rohr in solcher Weise befestigt ist, dass es ein"U"bildet, wobei jedes Ende desselben an einem Punkt befestigt ist, der relativ zum andern Punkt in einer mehr oder weniger rechtwinkelig zur Ebene des"U"liegenden Richtung bewegt wird. Solche Bedingungen treten z. B. bei einem biegsamen Rohr oder einem Bremsschlauch auf, der mit
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den Bremsen der Vorder-oder Steuorrader eincs Kraftfahrzeuges verbunden ist und entweder eine Bremsflüssigkeit aufnimmt oder die äussere Führung für ein Betätigungskabel der Bremsen bildet.
Bei derartigen, vorstehend beschriebenen biegsamen Rohren, die aus einer Anzahl von Schichten bestehen, deren äussere z. B. aus einem Polyamid hergestellt ist, ist offensichtlich die Gefahr von Ermü- dungserscheinungen im allgemeinen in dieser äusseren Schicht am grössten. Es ist daher ein wesentlicher Zweck der Erfindung, diese Ermüdungserscheinungen bei einem biegsamen Rohr zu verringern und dessen äussere Schicht oder Umhüllung gegen die im Gebrauch auftretenden Beanspruchungen widerstandsfähiger zu machen, als dies bisher der Fall war.
Versuche haben gezeigt, dass, wenn man bestimmte thermoplastische Kunststoffe, wie Polyamide, insbesondere das im vorstehenden erwähnte "Nylon 11", deren physikalische Eigenschaften durchdie Geschwindigkeit seiner Abkühlung beeinflusst werden, für die äussere Umhüllung verwendet, die an sich bekannte Ausbildung von Rippen und Rillen an der Umhüllung einen sehr wichtigen und überraschenden Effekt bezüglich der Eigenschaften des Materials mit sich bringt und dass dies dazu benützt werden kann, ein biegsames Rohr herzustellen, das häufiger Biegung und Verdrehung besser widersteht, als sich dies allein aus den körperlichen Abmessungen und der Gestalt der äusseren Umhüllung mit den Rippen und Rillen im Vergleich zu einer glatten Umhüllung ergibt, falls die physikalischen Eigenschaften des Materials der Umhüllung an allen Stellen dieser Hülle überall gleichmässig sind.
Es wird angenommen, dass sich dies auf Grund der Auswirkungen der Rippen und Rillen auf die Geschwindigkeit der Abkühlung des Materials nach dem Strangpressen ergibt.
Gemäss der Erfindung werden nun die Unterschiede in der Geschwindigkeit der Abkühlung dadurch vergrössert, dass vor dem Abkühlen des gesamten Rohres oder Schlauches ausgewählte Teile seiner profilierten Aussenfläche im Durchlauf mit einem Kühlmittel in Berührung gebracht werden.
Wenn es sich um ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel handelt, wird es gemäss der Erfindung in Form von Strahlen auf die schneller zu kühlenden Teile der Aussenfläche des Rohres oder Schlauches, insbesondere in die Rillen gerichtet.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, welche mindestens eine Strangpressvorrichtung zum Aufbringen der mit Längsrippen versehenen äussersten Schicht des biegsamen Rohres oder Schlauches und eine Kühlvorrichtung, z. B. ein Wasserbad, besitzt, ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Strangpresse und der Kühlvorrichtung für das ganze Rohr oder den ganzen Schlauch eine weitere Kühlvorrichtung für die schneller zu kühlenden Teile der Aussenfläche des Rohres oder Schlauches angeordnet ist.
Dabei können zur Kühlung bestimmter Oberflächenteile des Rohres oder Schlauches, z. B. der Rillen desselben, an sich bekannte Düsen zur Zuführung des Kühlmediums angeordnet sein.
In einer andern Ausführungsform sind zum Kühlen bestimmter Oberflächenteile des Rohres oder Schlauches Rollen vorgesehen, die in an sich bekannter Weise mittels Flüssigkeits- oder Gasstrahlen kühlbar sind und das Werkstück nur an bestimmten Oberflächenteilen, wie z. B. in den Rillen, berüh- ren. Auch diese festen Kühlkörper sind selbstverständlich zwischen der Strangpressvorrichtung, die zum Aufbringen der gerippten äussersten Schicht des biegsamen Rohres oder Schlauches dient, und der Kühlvorrichtung für das ganze Werkstück angeordnet.
Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen :
Fig. l eine teilweise weggebrochene und teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines biegsamen Rohres oder Schlauches, Fig. 2 einen vergrösserten Querschnitt durch das Rohr oder den Schlauch nach Fig. 1, Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens und Fig. 4 einen vergrösserten Querschnitt durch eine Einzelheit dieser Vorrichtung.
In dem in den Fig. l und 2 dargestellten Beispiel weist das biegsame Rohr oder der Schlauch ein nahtloses Kernrohr oder eine Schlauchseele 1 auf, die vorzugsweise aus dem früher erwähnten Polyamid, wie insbesondere"Nylon 11", besteht. Diese für die meisten Flüssigkeiten undurchlässige Kunststoffseele wird zum Schutz gegen Licht, Hitze, Feuchtigkeit, Abrieb und hohen Innendruck mit einer Zwischenschicht 2 umgeben, die vorzugsweise aus geflochtenen Fäden besteht, insbesondere solchen aus einem polymeren linearen Terephthal-Ester, wie er unter dem Warenzeichen "Terylene" verkauft wird. Dieses Material ist sehr zugfest und gegen Feuchtigkeit, Säuren, bakteriellen Angriff und Fäulnis widerstandsfähig, muss aber gegen Licht, Hitze und mechanische Abnützung geschützt werden.
Dazu dient die äussere Schicht oder Umhüllung 3. Um die besten Wirkungen des erfindungsgemä- ssen Verfahrens zu erzielen, besteht diese Schicht 3 wieder wie die Schlauchseele aus einem Polyamid, vorzugsweise "Nylon 11". Sie wird in bekannter Weise durch Strangpressen aufgebracht und dabei auf
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ihrer Aussenseite ganz mit einer Reihe von längsverlaufenden Rippen 4 versehen, die durch Rillen 5 voneinander getrennt sind. Diese beiden sind im Querschnitt sanft gerundet, wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist.
Die Fig. 3 zeigt, wie das Kernrohr 1 zunächst durch Strangpressen in einer mit 6 bezeichneten Strangpressvorrichtung üblicher Bauart gebildet wird. Das Kernrohr 1 durchläuft dann eine Flechtvorvorrichtung 7 üblicher Bauart, in der die Zwischenschicht 2 aufgebracht wird. Diese Schicht besteht aus geflochtenen Fäden aus dem früher angeführten Fasermaterial "Terylene". Das aus dem Kernrohr 1 und der geflochtenen Schichte 2 bestehende biegsame Rohr tritt dann in den Spritzkopf 8 einer zweiten Strang press vorrichtung 9 ein, wo die äussere Schichte 3 aus dem erwähnten Polyamid"Ny- lon 11"mit ihren Rippen 4 und Rillen 5 erzeugt wird.
Unmittelbar nach Verlassen der Düse des Spritzkopfes 8 läuft das biegsame Rohr durch eine als ganze mit 10 bezeichnete Kühlvorrichtung. Einzelheiten dieser Kühlvorrichtung sind am besten der Fig. 4 zu entnehmen.
Die Kühlvorrichtung 10 weist einen hohlen Ring auf, der das hier im ganzen mit 11 bezeichnete biegsame Rohr umgibt und einen Einlass 12 besitzt, mittels dessen sein Inneres mit einer Zuleitung für ein Kühlmedium verbunden ist. Vorzugsweise wird dazu Wasser verwendet, obschon auch andere Flüssigkeiten oder Gase, wie z. B. Luft, benutzt werden können. Das Kühlmedium kann Raumtemperatur haben, kann aber auch erforderlichenfalls auf eine unterhalb dieser Temperatur liegende Temperatur gekühlt werden.
Die innenseitige Wandung 13 des Kühlringes 10 ist mit einer Reihe von Öffnungen oder Düsen 14 versehen, die so angeordnet und dimensioniert sind, dass sie schmale Strahlen 15 Wasser oder einer andern Kühlflüssigkeit auf den Boden der Rillen 5 zwischen den Rippen 4 richten. Infolgedessen wird das Material der Aussenschicht 3 nach dem Austreten des biegsamen Rohres 11 aus dem Spritzkopf 8, wobei zumindest diese Schicht 3 noch heiss ist, am Boden der Rillen 5 schneller als in den Rippen 4 und in der Nähe der Spitzen derselben gekühlt.
Versuche haben gezeigt, dass die unterschiedliche Kühlung zwischen den dünnen Teilen der Schicht 3 am Boden der Rillen 5 und ihren dickeren Teilen in den Rippen 4 insofern eine vorteilhafte Auswirkung auf das Material, nämlich Polyamid, insbesondere "Nylon 11" hat, als dadurch die Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdungser- scheinungen verbessert wird, wobei gleichzeitig eine gute Biegsamkeit erhalten bleibt.
Wenn Wasser oder irgendeine andere Flüssigkeit als Kühlmittel benutzt wird, kann ein mit 16 bezeichneter Sumpf zum Sammeln der den Kühler 10 verlassenden Flüssigkeit angeordnet sein.
Nach dem Verlassender Kühlvorrichtung 10 kann das biegsame Rohr oder der Schlauch 11 durch eine weitere Kühlvorrichtung 17 zur Vollendung der Kühlung hindurchlaufen. Wie in Fig. 3 ersicht- lich, kann diese Vorrichtung 17 einen teilweise mit Wasser 19 gefüllten Trog 18 aufweisen.
Nach dem Eintritt in den Trog 18, was durch Schlitze 20 und 21 in den Stirnwandungen desselben erfolgt, wird das Rohr oder der Schlauch 11 in das Wasser 19 hineingeführt, u. zw. durch Hin- durchlaufen durch ein Loch, das in einer im Trog angeordneten Platte 22 ausgebildet ist. Infolge seines Eigengewichtes wird der Schlauch 11 während des Durchlaufes durch den Trog 18 unter Wasser gehalten. Falls erforderlich, können aber Rollen oder andere, nicht dargestellte Führungen unterhalb und/oder oberhalb des Schlauches 11 innerhalb des Troges 18 angeordnet sein, um die Stützung und/oder Führung des Rohres oder Schlauches zu fördern.
Das Rohr 11 wird aus der Kühlvorrichtung 17 durch eine Fördervorrichtung 23 irgendeiner geeigneten Art herausgezogen. Die Geschwindigkeit der Förderung kann automatisch der Geschwindigkeit des Strangpressens mittels allgemein bekannter automatischer Vorrichtungen angepasst werden.
Nach dem Verlassen der Fördervorrichtung 23 wird das biegsame Rohr oder der Schlauch 11 auf eine Trommel 24 gewunden, die über ein geeignetes Getriebe mittels eines Motors 25 angetrieben wird. In der dargestellten Anordnung ist eine zweite Trommel 26 derart vorgesehen, dass das Rohr 11, wenn die Trommel 24 gefüllt ist, zu der Trommel 26 geführt werden kann, während die gefüllte Trommel 24 entfernt und durch eine neue, leere Trommel ersetzt wird.
An Stelle von Wasser können auch Luftstrahlen oder andere geeignete Mittel zur früheren oder intensiveren, kurz gesagt, schnelleren Kühlung ausgewählter Bereiche der äusseren Schicht 3 des Rohres oder Schlauches verwendet werden. Zum Beispiel kann ein unmittelbarer Kontakt mit einem festen Kühlglied oder mehreren Kühlgliedern angewendet werden, wobei 7.. B. eine Reihe von Zähnen oder drehbaren Scheiben mit ihren Spitzen bzw. Kanten in die Rillen 5 des die Strangpressvorrichtung 9 verlassenden Rohres oder Schlauches greifen kann. Die Zähne oder die diese tragenden Teile oder die Scheiben können dabei durch irgendwelche geeignete Mittel ihrerseits gekühlt Vf0rÅacl1.