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Verfahren und Einrichtung zum Formen und Vulkanisieren eines balgartigen
Rohlings, insbesondere für Luftfedern Zusatz zum Patent 1 100 263 Die Erfindung
bezieht sich auf eine weitere Verbesserung des Verfahrens und der Einrichtung zum
Formen und Vulkanisieren eines anfänglich etwa glockenförmigen, Wulstringe aufweisenden
und aus mehreren Lagen eines mit Kautschuk imprägnierten Gewebes bestehenden balgartigen
Rohlings nach Patent 1 100263. Solche Bälge finden insbesondere in Luftfedern Anwendung,
wie sie z. B. zum Abfedern eines Fahrzeugs Verwendung finden.
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Der unvulkanisierte Balgrohling wird gemäß der Erfindung nach dem
Hauptpatent in eine Vulkanisierform eingesetzt, worauf in den Rohling ein Druckmittel
eingeführt wird, um ihn gegen die Wand des Formnetzes zu pressen; darauf wird der
Druck dieses Druckmittels eine vorbestimmte Zeitspanne lang herabgesetzt, und es
wird anschließend bei geschlossen bleibender Form und Aufrechterhaltung des Innendruckes
während des Druclunittelwechsels in das Innere des Rohlings ein anderes Druckmittel
von hoher Temperatur eingeführt, um den Rohling in der vorgeformten Lage unter Druckeinwirkung
zu vulkanisieren. Beim Anpressen des Balgkörpers an die Wand des Formnestes werden
die Schußfäden des Gewebes zerrissen, und es verändert sich die Winkelstellung der
Kordfäden in dem Gewebe. Tritt nun aber diese Winkeländerung zu rasch auf, so werden
die äußeren Flächen des unvulkanisierten Balgrohlings ungleichmäßig beansprucht
und verformt. Werden dann der Kautschuk und die Gewebefäden unter solchen Umständen
durch Einführen von Dampf oder eines anderen unter hoher Temperatur stehenden Arbeitsmittels
in das Innere des Balgkörpers vulkanisiert, so wird ein Balg erzeugt, der unbrauchbar
ist.
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Es ist festgestellt worden, daß solche schädlichen Wirkungen vermieden
werden können, wenn zum Formen des Balgrohlings in seinen Innenraum ein unter pulsierendem
Druck stehendes Druckmittel, z. B.
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Luft, eingeführt wird, und zwar zweckmäßig stoßweise. Abweichend von
der bisher vorgeschlagenen Technik kommt also nicht ein gleichbleibender, sondern
ein pulsierender Druck, d. h. ein Druck wechselnder Höhe, zur Anwendung. Während
der Zuführungspausen wird der Innenraum des Balgkörpers jeweils mit der Außenluft
in Verbindung gesetzt. Auf diese Weise können die vorerwähnten Nachteile sicher
vermieden werden.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung
einer als Ausführungsbeispiel in der Zeichnung veranschaulichten Einrichtung hervor.
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Fig. 1 zeigt schematisch die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens;
Fig. 2 zeigt teilweise im Schnitt einen unvulkanisierten Balgrohling; Fig. 3 zeigt
den zur Verwendung in einer Luftfeder geeigneten fertigen Balgkörper, teilweise
im Schnitt; Eig. 4 veranschaulicht in einem Diagramm die beim Formen und Vulkanisieren
anzuwendenden Drücke in Abhängigkeit von der Zeit, wobei auf der Ordinate die Drücke
und auf der Abszisse die Zeit aufgetragen sind.
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Ein noch unvulkanisierter Balgrohling 10 (Fig. 2), der in die endgültige
Form 10A des fertigen Balges (Fig. 3) übergeführt werden soll, besteht zweckmäßig
aus zwei Lagen 12, 13 eines kautschukimprägnierten Gewebes und einem Kautschukfutter
14. Die Kordfäden der einzelnen Lagen kreuzen sich und verlaufen in einem Winkel
von etwa 5 bis 250 zur Längsachse des Balgkörpers 11. Die Enden der Gewebelagen
sind um ringförmige Wülste 15, 16, die durch Stahldrahtkerne 17, 18 verstärkt sind,
herumgeschlungen und mit ihnen verankert.
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Die zum Formen und Vulkanisieren des Balgkörpers verwendete Einrichtung
20 stimmt bezüglich Bauart und Arbeitsweise grundsätzlich mit derjenigen nach dem
Hauptpatent überein; sie weist wie diese eine Grundplatte 22, ein Rahmengestell
23 und einen
Querträger 24 auf, an dessen Unterseite der obere Formteil
25 befestigt ist. Der mittlere Formteil 28, der dazu dient, den mittleren Abschnitt
des;Balgkörpers zu formen und zu vulkanisieren, ist mittels eines Trägers 29 an
eiter--Stange 30~senkrecht verschiebbar und in waagerechter Ebene schwenkbar, was
das Einsetzen eines Balgrohlings 10 und die Entnahrne des fertigen Balges 10 A erleichtert.
Der untere Formteil 34 dient zum Formen und V7ulkanisieren des unteren Balgendes
(Wülif 15).~ -Die zu den drei Formteilen führenden Leitungen 26, 32 und 35 stehenmit
einer Leitung 44 in Verbindung, durch die Dampf unter Vulkanisiertemperatur und
-druck zugeführt werden kann; Die Schließbewegungen der Formabschnitte 25, 28 und
34 werden durch elektrische Grenzschalter 45 und 46 gesteuert.
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Die für den Betrieb der Einrichtung 20 benötigte Druckluft (z. B.
5,6 kg/cm2) wird einer Leitung 50 entnommen. Findet als Formungsmittel gleichfalls
Luft Anwendung, so wird diese über einen Zwischenbehälter 52 entnommen, indem die
Luft unter einem Druck von zweckmäßig etwa 1,0 kg/cm2 gehalten wird. Der Behälter
52 steht seinerseits über ein Dreiwegeventil 55, eine Leitung 57 und über ein Dreiwegeventil
67 mit der Druckleitung 37 in Verbindung.
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Das Ventil 55 ist mittels eines mit ihm gekuppelten Solenoidventils
58 steuerbar.
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Die Zufuhr der Formungs- und Vulkanisiermittel wird mittels eines
Zeitreglers 60 gesteuert. Bei dem dargestellten Ausführungsmittel wird der Zeitregler
60 mittels Druckluft betrieben, die ihm aus der Leitung 50 durch die Leitung 61
zugeführt wird.
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Der Zeitregler 60 ist mit drei Steueraggregaten 63, 64 und 65 versehen,
die in zeitlicher Aufeinanderfolge betätigt werden. Das erste Steueraggregat 63
gibt der Luft den Zutritt zum Ventil 58 frei, so daß das Ventil 55 geöffnet wird.
Beim Öffnen dieses Steueraggregates 63 wird gleichzeitig auch ein für gewöhnlich
offener Druckschalter 66 geschlossen. Das zweite Steueraggregat 64 führt Druckluft
dem Dreiwegeventil 67 zu, so daß dieses geöffnet wird. Auf diese Weise werden die
Dampfleitung 68 und die Luft leitung 57 mit der zur Form führenden Leitung 37 verbunden.
Das dritte Steueraggregat 65 bewirkt, daß Druckluft dem Steuerventil 43 zugeführt
und dieses umgesteuert wird, um die Formabschnitte zu öffnen.
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Wird - wie erwähnt - mittels des Steueraggregates 63 der Druckschalter
66 geschlossen, so wird das Arbeitsspiel eines zweiten Zeitreglers 70 eingeleitet,
der so eingestellt ist, daß er abwechselnd das Solenoidventil 58 mit Strom versorgt
und wieder von der Stromversorgung abschaltet, so daß der Leitung 37 ein pulsierender
Druck zugeführt wird. Ein für gewöhnlich geschlossener Druckschalter 72 liegt in
der Leitung 73 zwischen dem Steueraggregat 64 und dem Ventil 67. Ist dieses Ventil
67 geöffnet, so daß das Vulkanisiermittel in die Leitung 37 eintreten kann, so schaltet
der Druckschalter 72 den Zeitregler 70 aus und schaltet das Solenoidventil 58 elektrisch
ab, so daß der pulsierende Fluß des Formungsmittels durch das Ventil 55 hindurch
unterbrochen wird.
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Beim Formen und Vulkanisieren eines Balgkörpers 10 werden erfindungsgemäß
ganz bestimmte, in Fig. 4 veranschaulichte Formungs- und Vulkanisierdrücke angewendet.
Das Diagramm zeigt die Druckänderungen in der Leitung 37. Das in der unteren linken
Seite der Fig. 4 eingezeichnete, durch die
strichpunktierte Linie -umgrenzte und
breit schraffiierte Rechteck umfaßt die Zeit von 0 bis 6 Sekunden und die Anwendung
eines Druckes von 0,70 bis 1,40 kg/ cm2; der übrige Teil der Fig. 4 ist in kleinerem
Maßstabe veranschaulicht und erfaßt die Zeit zwischen 6Q und 5,40,Sekunden (1 bis
9 Minuten) sowie die Anwendung eines Druckes von 1,40 bis 14,00 kg/cm2).
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Gemäß der Verfahren nach der Erfindung wird Luft als Formungsmittel
während einer Zeitdauer von höchstens 5 Sekunden in das Innere des in der Form eingespannten
Balgrohlings 10 eingeleitet, und zwar wird die Luft, wie Fig. 4 erkennen läßt, mit
pulsierendem Druck bzw. stoßweise zugeführt.
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1 Sekunde lang beträgt der Druck des Formungsmittels etwa 1,0 kg/cm2.
Dann wird während der Dauer einer Viertelsekunde die Druckluft abgesperrt und das
Innere des Balges mit der Atmosphäre in Verbindung gesetzt. Anschließend wird der
Druck von etwa 1,0 kg/cm2 wenigstens zweimal erneut zur Einwirkung gebracht, wobei
jedesmal eine Pause von einer Viertelsekunde eingeschaltet wird, während deren das
unter Druck stehende Formungsmittel abgesperrt und der Balg mit der Außenluft in
Verbindung gebracht ist. Der Formungsdruck von etwa 1,0 kg/cm2 wird also mindestens
dreimal je 1 Sekunde lang mit 1,0 kg/cm2 zur Einwirkung gebracht, wobei insgesamt
dreimal je t/4 Sekunde lang kein Druck ausgeübt und der Balg mit der Außenluft in
Verbindung gebracht ist; die Gesamtarbeitszeit beträgt also 33/4 Sekunden. Ist die
Formungsarbeit beendet, so wird als Vulkanisiermittel Dampf von 1880 C und einem
Druck von 12 kg/cm2 in das Innere des Balgkörpers eingeführt, und zwar während der
Dauer von 6 bis 8 Minuten.
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In Fig. 4 wird durch die gestrichelte senkrechte Linie die Anwendung
des pulsierenden Druckes während der Mindestdauer von 39/4 Sekunden angedeutet.
Die voll ausgezogene senkrechte Linie veranschaulicht dagegen die Anwendung des
pulsierenden Druckes während der Manunalperiode von 5 Sekunden. Der schraffiierte,
mit I bezeichnete Bereich kennzeichnet also diejenige Periode, während deren entweder
das Formungs- oder das Vulkanisiermittel zur Einwirkung gebracht werden kann.
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Ist der Balgrohling in die Form eingesetzt worden und bewegt sich
der untere Formteil 34 nach oben, so schließt der Steuernocken 48 den Grenzschalter
45, so daß der Zeitregler 60 in Wirkung tritt. Der Zeitregler betätigt nun fofort
das Steueraggregat 63, das den Druckschalter 66 schließt und den Zeitregler 70 in
Gang setzt. Dieser Regler ist so eingestellt, daß er das Solenoidventil 58 1 Sekunde
lang mit Strom versorgt. Sobald das Solenoid 58 unter Strom gesetzt ist, wird das
mit ihm gekuppelte Ventil 55 geöffnet, und der Zufluß von Druckluft beginnt. Nach
Ablauf einer Sekunde wird mittels des Zeitreglers 70 das Solenoidventil 58 wieder
während der Dauer einer Viertelsekunde von der Stromzufuhr abgeschaltet; damit sperrt
das Ventil 55 die Zufuhr von Druckluft, und das Innere des Balgkörpers tritt durch
die Leitung 37, über das Ventil 67 und die Leitung 57 mit der Außenluft in Verbindung.
Der Zeitregler 70 ist so eingestellt, daß er fortgesetzt das Solenoid abwechselnd
mit Strom versorgt und von der Stromzufuhr abschaltet, so daß ein pulsierender Formungsdruck
zur Einwirkung gelangt, und zwar so lange, bis der Druck schalter 72 geöffnet wird
und den Zeitregler 70 abschaltet. Auf diese Weise wird die Zufuhr von
Druckluft
durch die Leitung 56 und über das Ventil 55 unterbrochen.
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Die Dauer der Zufuhr des Formungsdruckes wird durch den Grenzschalter
46 bestimmt, der geschlossen wird, sobald der mittlere Formteil 28 mit dem oberen
Formteil 25 in Berührung gelangt ist. Beim Schließen des Schalters 46 wird der Zeitregler
60 in Wirkung gesetzt und das Steueraggregat 64 derart betätigt, daß der Druckschalter
72 geöffnet wird; zugleich wird das Ventil 67 geöffnet, so daß Dampf aus der Leitung
68 zutreten kann, wobei gleichzeitig die Leitung 57 abgesperrt wird.
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Der Zeitregler 60 sorgt dafür, daß das Steueraggregat 64 während
der gewünschten Vulkanisierdauer geöffnet bleibt. Während dieser Zeit bleibt das
Steueraggregat 63 geschlossen und der Druckschalter 66 geöffnet; der Zeitregler
70 ist durch Öffnen des Druckschalters 72 erneut eingestellt worden. Nach Beendigung
der Vulkanisierperiode wird das Steueraggregat 65 des Zeitreglers geöffnet, so daß
das Steuerventil 43 umgelegt und die Formteile geöffnet werden.
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Bei Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung wird bevorzugt Druckluft
als Formungsmittel verwendet, die in jeder Werkstatt leicht zur Verfügung steht.
Es können aber auch natürlich andere Formungsmittel, wie Wasser oder Dampf, verwendet
werden.
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Die Anwendung eines pulsierenden Druckes von etwa 1,0 kg/cm2 während
der Dauer von 33/4 bis 5 Sekunden hat den Zweck, zunächst kurzzeitig einen hinreichend
großen Druck auszuüben, um den Balgrohling 10 so weit aufzudehnen, daß die Winkelstellung
der sich kreuzenden Kordfäden der verschiedenen Gewebelagen geändert wird. Anschließend
hieran wird der Balgkörper während einer wesentlich kürzeren Zeitdauer vom Druck
entlastet und mit der Außenluft in Verbindung gebracht, so daß sich die Kordfäden
in ihrer neuen aufgeweiteten Winkelstellung stabilisieren können. Die abwechselnde
Anwendung und AbschaItung von Druck und das Verbinden des Balginnern mit der Außenluft
wird so lange fortgesetzt, bis alImählich alle Kordfäden ihre neue Winkellage zueinander
eingenommen haben, wobei gegebenenfalls die Schußfäden zum Zerreißen gebracht werden;
schließlich haben die Kordfäden sich in ihren neuen Lagen stabilisiert, ohne daß
die Außenwandung des Luftbalges Falten geworfen oder sich verformt hat.
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Der in Fig. 3 veranschaulichte Balg 10 weist eine Verschlußscheibe
19 auf, die im Innern des Balges im Bereich der kleineren Wulst 16 angeordnet ist.
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Beim Vorhandensein einer solchen Scheibe 19 kann das zur Anwendung
gelangende Formungsmittel zugeführt werden, sobald der Balgrohling 10 im unteren
Formteil 34 festgeklemmt worden ist, ohne das es notwendig wäre, daß der Balgrohling
auch bereits mit dem oberen Formabschnitt 25 in Berührung gekommen ist.