DE1117861B

DE1117861B - Verfahren und Vorrichtung zum Anformen einer Muffe am Ende eines Rohres aus thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE1117861B
Application number: DEC15829A
Authority: DE
Original assignee: Pont a Mousson SA
Current assignee: Pont a Mousson SA
Priority date: 1956-11-26
Filing date: 1957-11-22
Publication date: 1961-11-23
Also published as: CH343724A; GB821792A; FR1161844A; US2977633A; NL222397A; NL110426C; BE562291A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

C15829X/39a

ANMELDETAG: 22. NOVEMBER 1957

BEKANNTMACHUNG ·

DER ANMELDUNG

UND AUSGABE DER

AUSLEGESCHRIFT: 23. NOVEMBER 1961

Die Erfindung bezieht sich auf Rohre aus thermoplastischem Kunststoff und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Anformen einer Muffe am Ende eines Rohres aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem das Rohrende erwärmt und in das erwärmte Rohrende zum Aufweiten ein etwa kegeliger Dorn eingeschoben wird.

Es ist bereits ein Verfahren zum Anformen einer Muffe an dem Ende eines aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Rohres bekanntgeworden, bei welchem zuerst das Ende des Rohres erhitzt und dann in dieses erhitzte Ende ein im wesentlichen kegelförmig ausgebildeter Aufweiteteil bzw. Dorn eingeführt wird. Das Anformen von gewölbten Muffen ist bei dieser bekannten Einrichtung nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ähnliches Verfahren zu schaffen, durch welches es jedoch möglich wird, an dem Ende eines Rohres eine Muffe anzuformen, die eine äußere konvexe Form, d.h. eine tulpenähnliche Form, aufweist. Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß während des Einschiebens des Domes vom Bereich der beginnenden Aufweitung aus Druckmittel unter die den Dorn überdeckende Rohrwand eingeführt und diese schließlieh durch das Druckmittel in eine die Aufweitung begrenzende Außenform gedrückt wird.

Gemäß der Erfindung wird also das vorher durch Erwärmen verformbar gemachte Rohr einmal einer positiven Ausweitewirkung und einem radial gerichteten Druck ausgesetzt, welcher sich auf die Gesamtheit des inneren Umfanges dieses zu verformenden Rohrendes auswirkt, und zum andern der Wirkung eines Druckmediums unterworfen, wobei diese Druckwirkung auf eine ringförmige Zone an der inneren Oberfläche des Rohres begrenzt ist. Diese Zone erstreckt sich über eine Länge, die in Abhängigkeit von der radialen Ausdehnung des zu formenden Muffenteiles abhängt.

Auf Grund dieser Verfahrensweise wird eine vollkommen regelmäßige Ausdehnung des Rohrendes erzielt und in einwandfreier Weise ein vollkommen gleichmäßiger ringförmiger Querschnitt erreicht. Der Grund für diese einwandfreie Formgebung ist im wesentlichen darin zu sehen, daß das Rohrende an allen Punkten seines Umfanges einem gleichmäßigen Druck und gleichmäßig einer Umfangsausdehnung unterworfen wird. Außerdem wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jede Reibwirkung zwischen der inneren Oberfläche des Rohrendes und dem Dorn vermieden, da der konische Teil des Domes außer auf seiner inneren Kante seines Endes nicht in

Verfahren und Vorrichtung zum Anformen einer Muffe am Ende eines Rohres

aus thermoplastischem Kunststoff

Anmelder:

Compagnie de Pont-ä-Mousson S.A., Nancy (Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. H. Bahr

und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte,

Herne, Freiligrathstr. 19

Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 26. November 1956 (Nr. 726 406)

Kontakt mit der inneren Oberfläche des Rohres steht. Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß die Länge der inneren Zone des Rohres, die der Wirkung des Druckmediums unterworfen wird, progressiv ansteigt und hierdurch jede Unregelmäßigkeit, die durch Druckschwankungen auftreten könnte, vermieden wird.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehenden definierten Verfahrens, bei welcher eine Vorrichtung zum Halten des Rohrendes ein in Richtung seiner Achse gegenüber dieser Vorrichtung verschiebbarer, etwa kegeliger Dorn zugeordnet ist. Diese erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß am Beginn des kegeligen Teiles an dessen kleinem Durchmesser eine ringförmige, mit einer Zuleitung für ein Druckmittel versehene Nut vorgesehen ist.

Nachstehend wird die Erfindung im einzelnen an Hand der Zeichnungen beschrieben. Von diesen zeigt, lediglich beispielsweise,

Fig. 1, teilweise in Seitenansicht, teilweise im axialen Schnitt, in schematisierter Darstellung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß

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der Erfindung, wobei die Elemente dieser Vorrichtung in den Stellungen dargestellt sind, die sie am Anfang des Arbeitsvorganges der Verformung des Rohrendes einnehmen; ;

Fig. 2 ist eine Ansicht entsprechend Fig. 1 und zeigt die Vorrichtung in der' Stellung' der Teile, die sie in einer späteren Phase des Arbeitsvorganges einnehmen;

Fig. 3 zeigt in entsprechender Darstettung die Vorrichtung in der Stellung der Teile am Ende des Arbeitsvorganges;

Fig. 4 zeigt in der Fig. 1 entsprechender Darstellung die Vorrichtung am Ende des Arbeitsvorganges im Falle der Herstellung einer Muffe von abgeänderter Gestalt.

Gemäß dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung auf die Erweiterung des zylindrischen Endes 1 (Fig. 1) eines Rohres T aus thermoplastischem Kunststoff, z.B. aus festem Polyvinylchlorid, angewendet, um an diesem Rohrende eine Muffe E (Fig. 3) mit konzentrischen Innen- und Außenflächen 2 und 3 zu formen, die aus zwei nach einer Kugel gekrümmten Zonen bestehen, die über Hohlkehlen an die zylindrischen Flächen des eigentlichen Rohres angeschlossen sind, wobei der Durchmesser α des Außenumfanges der Muffe erheblich größer als der Durchmesser b des zylindrischen Teiles des Rohres ist und der Innendurchmesser der Muffe an ihrem Ende mit c (Fig. 3) bezeichnet ist. Diese Muffe mit der axialen Länge I wird mit Hilfe der nunmehr im einzelnen zu beschreibenden Vorrichtung hergestellt.

Die Vorrichtung besteht aus folgenden Teilen:
einer Trage- und Aufspannvorrichtung S zum Festlegen des Rohres T₁

einer zweiteiligen Metallform M, die das Ende des Rohres Γ während seines Ausdehnungsvorganges aufnimmt. Auch diese Form wird in zu dem Rohr T koaxialer Anordnung durch die Vorrichtung S fixiert,

einem Dorn P, der sich gegen die Innenfläche 4 des Endabschnittes 5 des Rohres (Fig. 1) anlegt, einem Druckzylinder V zur Ausübung eines Druckes auf den Dorn P und
einer Vorrichtung zur Zuführung eines Druckmediums in den Raum zwischen dem Rohr T und dem Dorn P.

Die Vorrichtung S kann aus einem Schraubkloben von beliebiger Art bestehen, dessen Backen, von denen in den Zeichnungen nur eine, mit 6 bezeichnet, dargestellt ist, eine zylindrische Innenfläche 7, die sich gegen die zylindrische Außenfläche des Rohres legt, sowie einen Falz 8 aufweisen, der einer zylindrischen Gegenfläche 9 der Form M anliegt. Die Form weist (Fig. 1) einen zylindrischen Bereich 10, dessen Durchmesser praktisch gleich dem Außendürchmesser b des Rohres T ist, ferner einen anschließenden Bereich 11, dessen Konturen denen der Außenfläche 3 der herzustellenden Muffe entsprechen, auf. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist dieser Bereich 11 nach einer Kugel gekrümmt und durch eine Hohlkehle 12 mit dem zylindrischen Bereich 10 verbunden.

Der Dorn P weist, von seinem in den Zeichnungen linken Ende beginnend bzw. in der Reihenfolge von links nach rechts, zunächst einen Teil 13 mit zylindrischer Außenfläche auf, dessen Durchmesser praktisch gleich dem Innendurchmesser d des Rohres T ist. An diesen Teil schließt sich eine ringförmige Nut 14 an, in welche ein^; Kanal 15 zur Zuführung eines Druckmediums, z. B. von aus einem Druckluftnetz

■ stammender Druckluft, der den Dorn P durchdringt, mündet. Der durch ein Manometer 16 angezeigte Druck dieser Druckluft wird durch einen Hahn 17 geregelt. In die Nut 14 ist ein Dichtungsring 18 mit rechtwinklig zueinander hegenden Lippen eingesetzt. Durch die über den Kanal 15 zugeführte Druckluft

ίο wird die eine Dichtungslippe gegen die Seitenwandung der Nut 14, die sich an den zylindrischen Teil 13 des Domes anschließt, und die andere an die Innenfläche des Rohres: T angedrückt.
Der anschließende Teil 19 des Domes ist kegelstumpfförmig gestaltet, und zwar ist der kleine Durchmesser des Kegelstumpfes gleich dem Innendurchmesser des Rohres T und sein großer Durchmesser gleich dem Durchmesser c der Endöffnung der Muffe E.

■ Seine Höhe ist gleich der sphärisch gekrümmten Innenfläche, die hergestellt werden soll, und deshalb etwas geringer als die gesamte axiale Länge Z der herzustellenden Muffe.
Auf diesen kegelstumpfförmigen Dornteil folgt ein Umfangsflansch 20, der sich am Ende des Verfor-

• mungsvorganges an die Stirnkante der Form M anlegt.

Mittels der beschriebenen Vorrichtung wird das Verfahren gemäß der Erfindung in der folgenden Weise durchgeführt:

^! Zunächst wird das Ende 1 des Rohres T auf einen Längenbereich L (Fig. 1), der etwas größer als der zu verformende Bereich, also größer als I ist, auf die Temperatur erwärmt, bei welcher das Polyvinylchlorid plastisch wird, d. h. eine Temperatur von 150 bis 160° C.

Dann wird der sich an das derart verformbar gemachte Ende des Rohres Γ anschließende Teil desselben in den Kloben S eingespannt und auf sein Ende die Form M aufgesetzt, die durch Spannen des Klobens in ihrer Lage in dem Falz 9 desselben befestigt wird.

Nunmehr wird der Dorn P mit konstanter Geschwindigkeit in Richtung der Achse des Rohres T durch die Wirkung des Druckzylinders V nach dem Rohrinneren zu bewegt. Sobald der konische Teil 19 des Domes den Umfang 4 des Endbereiches 5 des Rohres erreicht (Fig. 1), wird über den Kanal 15 Preßluft eingeleitet.

Die Preßluft strömt in den engen Ringraum aus, der durch den konischen Teil 19 des Domes, den Dichtungsring 18 und den verformbaren Wandteil am Ende des Rohres begrenzt ist. Dieser Bereich wird demgemäß durch die Wirkung der Preßluft einer radialen Ausdehnungsbeanspruchung unterworfen. Der Hahn 17 in der Preßluftzuleitung ist weit geöffnet, daß in diesem engen Ringraum ein Druck von einigen kg/cm², z. B. 3 kg/cm², herrscht.
Die Druckluft hebt das Ende 1 des Rohres an und löst es von dem konischen Teil 19 des Domes P ab. Gleichzeitig wird das Rohrende 1 als Folge des durch den konischen Teil 19 des Domes auf die Innenkante 4 des Rohrendes ausgeübten Drucks in radialer Richtung erweitert, wobei es jedoch bestrebt ist, eine konvexe Gestalt anzunehmen, wie das aus Fig. 2 erkennbar ist, in welcher in gestrichelten Linien die Formen angedeutet sind, die das Rohrende 1 aufeinanderfolgend während der fortschreitenden Bewe-

Claims

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gung des Domes P nach dem Inneren des Rohres hin starrem !Polyvinylchlorid unter den folgenden Bedin-

annimmt. gungen erzielt:

In einem gegebenen Zeitpunkt gelangt das Rohr- Außendurchmesser α der Kalotte"

endel in Kontakt mit der sphärisch gekrümmten der Muffe 130 mm Innenflächen der FormM und unter der koffibi- 5 ._Außendurchmesser6'des Rohres 90mm

nierten Wirkung des Vorschubes des Domes P und innendurchmesser d des Rohres 84 mm

des m dem oben beschriebenen engen Raumes auf- Durchmesser c der Endöffnung

rechterhaltenen Luftdruckes wird das Rohrende 1 ^₆₅ R₀J₁₁₆S 124 mm

auf einem sich fortlaufend vergrößernden Bereich Länge Z der Muffe ······■·· ^ ^^ gegen diese Innenfläche angelegt. Sobald der Flansch ία Temperatur des Rohrendes'^ ^l 150 bis 160° C

20 zur Anlage an das Ende der Form M gelangt, _{Druck der} Druckluft 3 kg/cm*

schmiegt sich das Ende 1 des Rohres T vollkommen Temperatur der Druckluft 15° C

der Innenfläche 11 an, und die herzustellende Muffe Zeitdauer der Verformung der

ist gebildet (Fig. 3). Die Fortbewegung des Domes P Muffe 30 Sekunden ist unterbrochen. 15

Das zunächst auf eine Temperatur in der Größen- Gemäß einer in Fig. 4 dargestellten abgeänderten Ordnung von 150 bis 160° C erwärmte Ende 1 des Ausführungsform weist die Muffe an ihrem Ende Rohres kühlt sich unter der Wirkung der kalten Preß- einen innen umgebördelten Bund 21, der eine Öffluft und seines Kontaktes mit dem Dom P fortlaufend nung mit dem Durchmesser c¹ bildet, auf. In diesem zunächst langsamer und dann, sobald es in Kontakt 20 Falle ist der große Basisdurchmesser des kegelmit der kalten Form M gelangt, schneller ab. Jeden- stumpfförmigen Teiles 19 des Domes P mit c¹ befalls muß vor der Demontage der Apparatur und zeichnet. Das Formgebungsverfahren, ebenso wie Ausformung des Rohres T gewartet werden, bis die auch die oben angegebenen zahlenmäßigen Werte, Temperatur des Rohrendes bis auf unterhalb von sind die gleichen wie im Falle des vorstehenden Bei-80° C, d. h. die Temperatur, bei welcher das Poly- 25. spiels.

vinylchlorid völlig verfestigt und stabilisiert ist, abge- Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf

sunken ist. Sobald der stabilisierte Zustand des Rohr- die vorstehend im einzelnen beschriebenen und in

endes erreicht ist, d.h. dieses die ihm erteilte Muffen- den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen

form beibehält, wird der Dom P nach der Öffnung beschränkt, die nur als Beispiele anzusehen sind,

der Muffe hin zurückbewegt und aus dem gehärteten 30 So kann als Druckmedium an Stelle von Druckluft

Rohr T gelöst, wobei der Hahn 17 geschlossen und auch eine Flüssigkeit oder ein anderes Gas verwendet

demzufolge die Zuleitung von Preßluft unterbrochen werden.

ist. Dann wird der Kloben S entspannt, die Form M Ferner ist es auch möglich, die Form M und den

abgenommen und das harte Rohr T entnommen. Dorn P, die im Falle des vorstehend beschriebenen

Wie bereits erläutert wurde, befindet sich als Folge 35 Ausführungsbeispiels beide kalt sind, je für sich zu

der kombinierten Wirkung des konischen Teiles 19 erwärmen.

des Domes P und des Druckmediums das Ende 1 des Schließlich kann auch das Druckmedium wenig-

Rohres nur längs der Innenkante 4 des Endberei- stens während der Ausdehnungsphase des Rohr-

ches 5 des Rohres, d. h. auf einer denkbar kleinen endes 1, d. h. der Bildung der Muffe, erwärmt

Fläche, in Kontakt mit dem kegelstumpfförmigen 40 werden.

Teil des Domes P, so daß die Reibungswirkungen, Die Form des wirksamen Teiles des Domes P

die sonst die Ursache von Rissen und von Falten- braucht nicht unbedingt die eines Kugelstumpfes zu

bildungen bei der Verarbeitung von Kunststoffen in sein.

ähnlicher Weise sind, auf ein Mindestmaß beschränkt Die Erzeugende des einen Rotationskörpers in

sind. Es können sich weder Falten noch Risse bilden, 45 bezug auf die Längsachse des Rohres bildende Muffe

da das Ende des Rohres gewissermaßen auf einem kann beliebig gestaltet sein und eine beliebige Leit-

Luftpolster ruht, dessen Dicke in der Mitte des ver- linie besitzen, d. h., die Form der Muffe ist keines-

formten Teiles des Rohrendes am größten, dagegen wegs auf den dargestellten und beschriebenen sphä-

dort, wo sich die Dichtung 18 befindet, sowie im End- risch gekrümmten Querschnitt beschränkt, sondern

bereich 5 praktisch Null ist, während zwischen der 50 sie kann z. B. auch parabolisch, zylindrisch-sphärisch

Innenkante 4 und dem kegelstumpfförmigen Teil des od. dgl., schließlich auch flächenmäßig eben oder ge-

Dornes P ein dünner Luftfilm verbleiben kann. krümmt sein.

Femer wird das Ende 1 des Rohres nur in dem beschränkten Bereich zwischen der Zone seines Kon- PATENTANSPRÜCHE: taktes mit der Dichtung 18 und der Innenkante 4 des 55

Endabschnittes 5 verformt. Jenseits der Dichtung 18 1. Verfahren zum Anformen einer Muffe an

wird der Teil des Rohres T, der noch nicht durch die das Ende eines Rohres aus thermoplastischem

kegelstumpfförmigen Teile 19 des Domes P erreicht Kunststoff, bei dem das Rohrende erwärmt und

worden ist, überhaupt nicht verformt. Dieser Teil . in das erwärmte Rohrende zum Aufweiten ein

stützt sich vielmehr auf dem zylindrischen Bereich 13 60 etwa kegeliger Dom eingeschoben wird, dadurch

des Domes P ab. Auf diese Weise vollzieht sich die gekennzeichnet, daß während des Einschiebens

Verformung in progressiv fortschreitender und in des Domes vom Bereich der beginnenden Auf-

jedem gegebenen Zeitpunkt planmäßig gesteuerter Weitung aus Druckmittel unter die den Dorn über-

Weise. deckende Rohrwand eingeführt und diese schließ-

Das neue Verfahren ermöglicht außerdem eine sehr 65 lieh durch das Druckmittel in eine die Aufweitung

schnelle Herstellung der Muffe. begrenzende Außenform gedrückt wird.

Ausgezeichnete Ergebnisse wurden bei Anwen- 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verf ah-

dung des neuen Verf ahrens im Falle eines Rohres aus rens nach Anspruch l^.bei der einer Vorrichtung

zum Halten des Rohrendes ein in Richtung seiner Achse gegenüber dieser Vorrichtung verschiebbarer, etwa kegeliger Dorn zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Beginn des kegeligen Teiles an dessen kleinem Durchmesser eine ringförmige, mit einer Zuleitung (15) für ein Druckmittel versehene Nut (14) vorgesehen ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelige Dorn (P) im Anschluß an die kleine Basis der Kugelfläche eine ίο zylindrische Verlängerung (13) besitzt und die ringförmige Nut (14) zwischen dem kegeligen Teil

(19) und dem zylindrischen Teil (13) liegt und einen Dichtring (18) aufnimmt, der die Abdichtung zwischen der zylindrischen Verlängerung (13) des Domes (P) und der inneren Fläche des Rohres (T) bewirkt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 828 462; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1733 492; französische Patentschrift Nr. 1112223; schweizerische Patentschrift Nr. 278 090; USA.-Patentschrift Nr. 2 312 993.

Hierzu !Blatt Zeichnungen

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