DE2260466C3

DE2260466C3 -

Info

Publication number: DE2260466C3
Application number: DE2260466A
Authority: DE
Inventors: N Madonini
Original assignee: Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1971-12-17
Filing date: 1972-12-11
Publication date: 1978-12-07
Also published as: BR7208775D0; BE792784A; NL7215039A; AR200641A1; DE2260466A1; FR2163749A1; SE376863B; SU506280A3; IT944054B; AU5011372A; FR2163749B1; JPS5623783B2; GB1412019A; AU469643B2; DE2260466B2; JPS4867373A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von mit Längsdrähten verstärkten Bändern aus polymerem Material mit einer Düse zum Extrudieren eines Rohres aus dem Material mit in seiner Wandung eingeschlossenen, längs Mantellinien des Rohres verlaufenden Längsdrähten, einer Einrichtung zum Aufschneiden des Rohres längs einer seiner Erzeugenden direkt nach seiner Herstellung und einer Einrichtung zum Abflachen des aufgeschnittenen Rohres zwecks Bildung eines ebenen Bandes.

Bei Verwendung einer Vorrichtung dieser Art werden verschiedene Vorteile erzielt. Die Geschwindigkeit der Herstellung des Bandes ist hoch, was zu geringeren Produktionskosten führt. Die Lage der Drähte in der Wandung des Bandes ist vollkommen, da die Drähte in der Dicke des Bandes genau zentriert sind, genau parallel zueinander verlaufen und sämtlich gleicher Spannung unterworfen sind. Die Kosten dieser Vorrich tungen sind sehr gering im Vergleich zu anderen bekannten Vorrichtungen, die für die Herstellung von mit Längsdrähten verstärkten Bändern verwendet werden.

Es können jedoch Schwierigkeiten auftreten, falls die Dicke des Bandes gering ist oder falls die Breite des Bandes in bezug auf seine Dicke groß ist. So können Bänder großer Breite und geringer Dicke beim Abflachen des aufgeschnittenen Rohres in die ebene Gestalt zusammenfallen oder einknicken. Ein solches Zusammenfallen oder Einknicken ist auf den Umstand zurückzuführen, daß das Band beim Abflachen sich aufgrund der Spannung in den Drähten längs gewisser Linien durchbiegt. Daher erscheinen beim Prüfen von Querschnitten des Bandes diese Querschnitte nicht als

is kontinuierliche und regelmäßige Kurven, sondern als eine Reihe von Bogenstücken, die an den Stellen ihres Zusammentreffens Spitzen oder Ecken bilden, wie dies in F i g. 2 der Zeichnung veranschaulicht ist. Sobald das Band in die ebene Gestalt gebracht ist, verschwinden solche Spitzen oder Ecken. Als Folge des Zusammenfallens oder Einkickens ergeben sich Änderungen des Abstandes der Drähte untereinander, Änderungen der Spannung von Draht zu Draht sowie ungleichmäßige Dicke des Bandes.

Die Erscheinung des Zusammenfallen wird deutlich sichtbar im Fall von Bändern, die eine geringe Dicke haben oder deren Dicke in bezug auf die Breite des Bandes klein ist. Durch Vergrößern der Banddicke wird die Erscheinung des Zusammenfallens weniger ausgeprägt und das Band zeigt im Querschnitt keine scharfen Spitzen oder Ecken mehr, sondern eine Wellung. Es wird daher angenommen, daß auch im Fall von Bändern großer Dicke, bei denen die Erscheinung des Zusammenfallens oder Einknickens nicht augenfällig ist, das die Bänder bildende elastomere Material beansprucht wird und daß dann das Band die obengenannten Mängel zeigt, wenn auch nicht in einem erheblichen Ausmaß.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art so auszuführen, daß unabhängig von der Breite und/oder der Dicke des Bandes in jedem Querschnitt des Bandes gleiche Struktur und gleiche Eigenschaften vorhanden sind.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch eine Einrichtung, welche die Verstärkungsdrähte beim Abflachen des aufgeschnittenen Rohres in die ebene Gestalt in einem konstanten Abstand voneinander hält.

Durch die Erfindung wird die Gefahr des Zusammenfallens oder Einknickens des Bandes beseitigt und Kompressionsbeanspruchungen des das Band bildenden elastomeren Materials sind ausgeschaltet, so daß in dem Abstand der Drähte (oder Schnüre) kein Änderungen mehr auftreten, die Spannung der Drähte konstant und für sämtliche Drähte die gleiche ist, und das erzeugte Band eine gleichförmige Dicke hat.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen unter Schutz gestellt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 veranschaulicht in schematischer Weise die theoretischen Spuren, denen die Drähte beim Übergang aus der rohrförmigen in die ebene Gestalt folgen, wenn sie nicht in elastomeres Material eingeschlossen sind.

F i g. 2 ist eine Querschnittsansicht eines Bandes, das

^h> beim Übergang aus der rohrförmigen in die ebene Gestalt zusammengefallen oder eingeknickt ist.

F i g. 3 gibt die in eine Ebene abgewickelten Spuren gemäß F i g. 1 wieder, d. h., sie zeigt die Änderung des

Abstandes zwischen den Drähten beim Übergang aus der rohrförmigen in die ebene Gestalt, wenn sie nicht in elastomers Material eingeschlossen sind.

Fig.4 zeigt ein Stück ausgestoßenen Produktes zwischen zwei Teilen benachbarter Drähte in der Spur, welcher das ausgestoßene Produkt beim Übergang aus der rohrförmigen in die ebene Gestalt folgt.

F i g. 5 ist eine schaubildliche Darstellung der Fläche einer Stütze für das ausgestoßene Produkt Heim Übergang aus der rohrförmigen in die ebene Gestalt.

F i g. 6 zeigt die Gestalt von Querschnitten der Fläche der Stütze für das ausgestoßene Produkt beim Übergang aus der rohrförmigen in die ebene Gestalt.

F i g. 7 ist eine schaubildliche Ansicht eines Modells, welches die Gestalt der Fläche der Stütze für das ausgestoßene Produkt beim Übergang aus der rohrförmigen in die ebene Gestalt bestimmt.

In Fig. 1,die eine theoretische Situation veranschaulicht, ist eine Reihe von Drähten oder Schnüren 1 bei ihrem Übergang aus der rohrförmigen Gestalt 2 von kreisförmigem Querschnitt in die ebene Gestalt 3 wiedergegeben, wenn die Drähte nicht in elastomeres Material eingeschlossen sind. Da die Drähte 1 bei ihrem Übergang aus der rohrförmigen in die ebene Gestalt keinem Zwang unterworfen sind, folgen sie geradlinigen Spuren.

Zwei benachbarte Drähte 1 verlaufen jedoch bei ihrem Übergang aus der rohrförmigen in die ebene Gestalt nicht parallel zueinander, sondern nach schrägen Linien. Es folgt daraus, daß der Abstand zwischen zwei benachbarten Drähten bei ihrem Übergang aus der rohrförmigen in die ebene Gestalt sich kontinuierlich ändert.

Diese Änderung, die für sämtliche Drähte gilt, findet in verschiedenen Weisen statt, und zwar gemäß der Lage von zwei benachbarten Drähten und gemäß ihrer relativen Lage zwischen der rohrförmigen Gestalt 2 und . der ebenen Gestalt 3. Da zwei benachbarte Drähte nach schrägen Linien verlaufen, vermindert sich der Abstand zwischen den Drähten zunächst auf ein Minimum und vergrößert sich dann wieder.

Die Änderung des Abstandes zwischen benachbarten Drähten beim Fehlen von elastomerem Material ist aus F i g. 3 klar ersichtlich. Diese Figur ist dadurch erhalten worden, daß die Querschnitte der Gruppe von Drähten gemäß Fig. 1 beim Übergang aus der rohrförmigen in die ebene Gestalt gleichgerichtet werden, d. h., die den Querschnitten gemäß Fig. 1 entsprechenden Linien in eine Ebene abgewickelt wurden.

Bei einer Prüfung der Änderung des Abstandes zwischen zwei benachbarten Drähten in F i g. 3 ist ersichtlich, daß die maximalen Abstände zwischen den Drähten an den Stellen vorhanden sind, die der rohrförmigen Gestalt 2 und der ebenen Gestalt 3 entsprechen und an denen diese Abstände gleich sind. An allen anderen Stellen ist der Abstand zwischen zwei benachbarten Drähten kleiner.

Der in Fig. 1 veranschaulichte theoretische Fall entspricht jedoch nicht der Praxis. Tatsächlich sind in dem ausgestoßenen Rohr die Drähte 1 in elastomeres Material eingebettet, welches der Änderung des Abstandes zwischen benachbarten Drähten entgegenwirkt.

Da ein solches elastomeres Material keine Verminderung des Abstandes zwischen zwei benachbarten Drähten zuläßt, wird es einer Kompressionsbeanspruchung unterworfen.

Aus dem in Fig. 3 veranschaulichten Verlauf des Abstandes zwischen benachbarten Drähten ist erkennbar, daß das elastomere Material beim Übergang aus der rohrförmigen in die ebene Gestalt stets einer Kompression unterworfen wird und daß eine solche Kompressionsbeanspruchung sich zuerst vergrößer; und dann verkleinert

Fig.4 zeigt ein Stück elastomeren Materials 4 zwischen zwei benachbarten Drähten 1, welches beim Übergang aus der rohrförmigen in die ebene Gestalt

to einer Kompressionsbeanspruchung unterworfen worden ist

Wie bekannt, vermag eine aus elastomerem Material bestehende Bahn Kompressionsbeanspruchungen nicht zu widerstehen, die in einer Richtung rechtwinklig zu ihrer Dicke ausgeübt werden, und dies gilt sowohl für den Fall, daß die aus dem elastomeren Material bestehende Bahn unvulkanisiert ist, als auch für den Fall, daß sie vulkanisiert ist.

Wenn die aus elastomerem Material bestehende Bahn vulkanisiert ist und einer Kompressionsbeanspruchung unterworfen wird, fällt sie zusammen bzw. knickt sie ein, jedoch nimmt sie beim Aufheben der Beanspruchung wieder ihre ebene Gestalt ohne bleibende Verformungen an.

Falls jedoch die Bahn aus elastomerem Material unvulkanisiert ist und einer Kompressionsbeanspruchung unterworfen wird, erfährt sie eine Verformung, die beim Aufheben der Beanspruchung teilweise bleibend ist.

Das elastomere Material 4, in welches die Drähte 1 eingebettet sind, ist beim Übergang aus der rohrförmigen in die ebene Gestalt unvulkanisiert und befindet sich auf einer relativ hohen Temperatur, da die Herstellung des Rohres durch Ausstoßen erfolgt. Ein solches elastomeres Material hat daher eine relativ geringe Viskosität.

Es folgt daraus, daß das elastomere Material gegenüber einer Kompressionsbeanspruchung noch empfindlicher ist und ihr noch weniger zu widerstehen vermag.

Infolgedessen ergibt sich, daß das elastomere Material in den Teilen, wo es über eine gewisse Grenze hinaus beansprucht wird, die von der Dicke des elastomeren Materials in bezug auf die Breite des 5 herzustellenden Bandes und von seiner relativen Lage zwischen der rohrförmigen und der ebenen Gestalt abhängig ist, zusammenfällt und Einknickungen enstehen läßt, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist.

Wenn das Band abgeflacht wird, nachdem es die Konfiguration gemäß Fig. 2 angenommen hatte, ergeben sich Veränderungen in der Dicke des Bandes und in dem Abstand der Drähte und eine Spannungsvariation von einem Draht zu einem anderen Draht, selbst wenn die Drähte in der Wandung des Bandes vollkommen zentriert sind und genau parallel zueinander verlaufen.

Es ist daher wichtig, solche unregelmäßigen Kompressionsbedingungen zu vermeiden.

Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem, indem

w) sie ermöglich, daß die Drähte (oder Schnüre) in einem Zustand praktisch konstanten gegenseitigen Abstander> gehalten werden.

Im besonderen sieht die Erfindung ein Mittel vor, welches den Drahten in dem Teil. ^;r- dein das

μ ausgestoßene Produkt aus der rohrförmigen in die ebene Gestalt übergeht, einen solchen Zustand verleiht. Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht dieses Mittel aus einer Abstützfläche für das ausgesto-

ßene Material, auf welcher dieses Material beim Übergang aus der rohrförmigen in die ebene Gestalt aufliegt.

Diese Abstützfläche ist in F i g. 5 wiedergegeben. Um die Gestalt dieser Abstützfläche deutlicher zu veranschaulichen, sind in F i g. 6 Querschnitte von ihr dargestellt, die in konstantem Abstand voneinander genommen sind.

Die mit 5 bezeichnete Linie stellt den Querschnitt der Abstützfläche in der Nähe der Ausstoßöffnung für das rohrförmige Produkt dar. Die mit 10 bezeichnete Linie stellt den Querschnitt dar, der von der Ausstoßöffnung für das rohrförmige Produkt am weitesten entfernt liegt. Die dazwischenliegendenQuerschnitte sind mit Bezugsziffern versehen, die in ihrer Reihenfolge von dem der Ausstoßöffnung am nächsten liegenden Querschnitt 5 gegen den von der Ausstoßöffnung am weitesten entfernt liegenden Querschnitt 10 ansteigen (Bezugsziffern 6, 7,8 und 9 in F i g. 5 und 6).

Die in Fig.6 mit 2 und 3 bezeichneten Linien geben die Lage der rohrförmigen Gestalt bzw. die Länge der ebenen Gestalt wieder. Bei der dargestellten Form der Abstützfläche verläuft die Linie 3 parallel zu der Tangente an die kreisrunde Linie 2 in deren höchstem Punkt, jedoch ist dies nicht in beschränkendem Sinn zu verstehen; der Zweck ist lediglich, eine besondere Ausführungsform zu veranschaulichen. Die Linien 2 und 3 können mit Bezug aufeinander verschiedene Lagen einnehmen, was offensichtlich unterschiedliche Formen für die Abstützfläche ergibt, obwohl bei gegebener relativer Lage der Linien 2 und 3 nur eine Form der Abstützfläche erhalten wird.

Auf jeden Fall ergibt eine solche Abstützfläche für das Produkt, wie dies aus Fig. 6 ersichtlich ist, beim Übergang aus der rohrförmigen in die ebene Gestalt Querschnitte, die von offenen Bogenstücken regelmäßiger Kurven gebildet sind, deren Krümmungsradius sich von dem einen zu dem anderen Querschnitt progressiv vergrößert, wobei er sich von dem Wert der rohrförmigen Gestalt bis zu einem fast unendlichen Wen ändert.

Eine solche Abstützfläche kann entweder durch die Berechnung oder durch Experiment bestimmt werden.

Die experimentelle Bestimmung der vorstehend beschriebenen Abstützfläche kann mittels des in F i g. 7 wiedergegebenen Modells erfolgen.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, erstrecken sich von einer Basis 11 zwei Platten 12 und 13 senkrecht nach oben. Auf der einen Platte 12 ist ein Kreis 14 aufgezeichnet, der dem Kreis entspricht, auf welchem die Achsen der in das ausgestoßene rohrförmige Element einzubettenden Drähte liegen.

Auf der anderen Platte 13 ist eine gerade Linie 15 aufgezeichnet, die parallel zu der Basis 11 verläuft.

Die gerade Linie 15 verläuft nicht nur parallel zu der Basis 11, sondern auch parallel zu der Tangente an den Kreis 14 in dessen höchstem Punkt. Beispielsweise haben die gerade Linie 15 und die Tangente an den Kreis 14 in dessen höchstem Punkt die gleiche Höhe von der Basis 11.

Auf dem Kreis 14, der auf der Platte 12 aufgezeichnet ist, werden in gleichem Abstand voneinander liegende Löcher 16 in einer Anzahl erzeugt, die gleich der Anzahl der in das rohrförmige Element einzubettenden Drähte ist

In analoger Weise werden in der anderen Platte 13 längs der geraden Linie 15 Löcher 17 in einer Anzahl erzeugt, die gleich der Anzahl der Löcher 16 und der in dem ebenen Teil eingebetteten Drähte isi.

Der Abstand zwischen zwei benachbarten Löchern 17 ist gleich dem auf dem Umfarigsbogen zwischen zwei benachbarten Löchern 16 gemessenen Abstand. In jedem Loch 16 wird das eine F.nde eines Drahtes 18 festgelegt, und an dem anderen F.nde der Drähte 18, die durch die Löcher 17 hindurchgcführt sind, wird ein Gewicht (nicht dargestellt) angebracht, welches an die Drähte eine Kraft Fanlegt, die für alle Drähte gleich ist.

Jedes Loch 16 in der Platte 12 Meht mit einem Loch 17 in der Platte 13 in einer solchen Beziehung, die durch die Beziehung bestimmt wird, welche zwischen den das rohrförmige Element verstärkenden Drähten und den das ebene Element verstärkenden Drähten besteht.

Die Drähte 18. die sich von den Löchern 16 zu den Löchern 17 erstrecken, sind in Querrichtung miteinander durch weiche Stabfedern 19 verbunden, die den Drähten ermöglichen, dauernd in konstantem Abstand voneinander zu verbleiben. Diese biegsamen Federn IS liegen in Ebenen, die parallel zu den die Platten 12 unc 13 enthaltenden Ebenen verlaufen.

Die Verbindung zwischen den Drähten 18 und der Federn 19 erfolgt in irgendeiner herkömmlichen Weise beispielsweise mittels angelöteter Ösen, die der Drähten gestatten, sich in ihnen frei zu bewegen. Die Federn 19 sind offene Elemente, und ihre Enden sind mil zwei Drähten 18 verbunden, die den Drähten entspre chen, welche in dem hergestellten Band der Erzeugen den am nächsten liegen, längs welcher das rohrförmige Element aufgeschnitten wird; sie befindet sich dann au gegenüberliegenden Seiten des Schnittes.

Die Stabfedern 19 üben auf die Drähte 18 örtliche Beanspruchungen aus, die das Bestreben haben, die Drähte in eine Ebene zu bringen. Die Drähte Ii widerstehen der Wirkung der Stabfedern 19, da sie Spannungsbeanspruchungen unterwofen sind, die au sie von den obengenannten Gewichten ausgeüb werden. Unter der Wirkung dieser Beanspruchunger wird die Gruppe der Drähte längs einer Gleichgewichts fläche angeordnet, deren Form durch die Elastizitäts konstanten der Stabfedern 19 und durch die Spannungs beanspruchungen der Drähte bestimmt wird.

Durch Ändern der Elastizitätskonstanten der biegsa men Federn 19 und der Spannung der Drähte werder

^4:1 verschiedene Flächen erhalten.

Unter den verschiedenen Flächen ist diejenige, die sich dafür eignet, eine Abstützfläche für das ausgestoße ne Element bei seinem Übergang aus der rohrförmiger in die ebene Gestalt zu bilden, die Fläche, weicht erhalten wird, wenn die Beanspruchungen an der Drähten die Wirkungen, welche die biegsamen Federr 19 auf die Drähte ausüben, vernachlässigbar machen.

Eine solche Fläche wird experimentell dadurcl erhalten, daß die Beanspruchungen an den Drähten

d. h„ das an sie angelegte Gewicht vergrößert wird, bi:

es einen Wert erreicht, bei dem jede weiten

Vergrößerung des Gewichtes keine merkliche Ände

rung in der Anordnung der Drähte mehr hervorruft

Unter diesen Bedingungen erfüllen die Federn 19 ihn

^Ml Aufgabe, ohne praktisch eine Beanspruchung auf dii Drähte auszuüben, mit denen sie verbunden sind.

Das in dieser Weise ausgeführte Modell ist in den Fall brauchbar, in welchem die ebene Gestalt in de gleichen Höhe wie die Tangente an den höchsten Punk

''■" der rohrförmigen Gestalt liegt.

In dem Fall, in welchem die relativen Lagen de rohrförmigen Gestalt und der ebenen Gestalt verschie den sind, erfolgt die Ausführung des Modells nach dei

gleichen Grundsätzen, jedoch ist das Ergebnis ein Modell von unterschiedlicher Form.

Es ist dann möglich, indem in beliebiger Weise die HC hen an verschiedenen Punkten des Modells festgestellt werden, eine starre, beispielsweise metallene Fläche herzustellen, die als Stütze für das ausgestoßene Produkt beim Übergang aus der rohrförmigen in die ebene Gestalt zu verwenden ist.

Die Abstützfläche ist vorzugsweise eine kontinuierliche Fläche, jedoch hindert nichts daran, sie diskontinuierlich auszubilden, vorausgesetzt, daß die Umhüllende die kontinuierliche Fläche ist, die in der vorstehend beschriebenen Weise bestimmt ist.

Um ferner den Fluß des ausgestoßenen Produktes bei seinem Übergang aus der rohrförmigen in die ebene Gestalt auf einer solchen Abstützfläche zu erleichtern, kann diese mit frei drehbaren Rollen oder Kugeln

versehen werden.

Das Vorhandensein der Abstützfiäche, welche die einzelnen Drahte zwingt, einer besonderen Spur zu folgen, verhindert, daß das elastomere Material Kompressionsbcansprucruingen unterworfen wird, so daß die Erscheinung des Zusammenfallen?, oder Einknickens des Bandes ausgeschaltet ist.

Da auf diese Weise die Gefahr des Zusammetifallcns oder Einknickens des Bandes beseitigt ist und Konipressionsbeanspruchungen des d;is Band bildenden elastomeren Materials ausgeschaltet sind, ist das Ergebnis, daß in dem Abstand der Drähte (oder Schnüre) keine Änderungen mehr auftreten, daß die Spannung der Drähte konstant und für sämtliche Drähte die gleiche ist, und daß das erzeugte Band eine gleichförmige Dicke hat.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen von mit Längsdrahten verstärkten Bändern aus polymeren! Material mit einer Düse zum Extrudieren eines Rohres aus dem Material mit in seiner Wandung eingeschlossenen, längs Mantellinien des Rohres verlaufenden Längsdrähten, einer Einrichtung zum Aufschneiden des Rohres längs einer seiner Erzeugenden direkt nach seiner Herstellung und einer Einrichtung zum Abflachen des aufgeschnittenen Rohres zwecks Bildung eines ebenen Bandes, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, welche die Verstärkungsdrähte beim Abflachen des aufgeschnittenen Rohres in die ebene Gestalt in einem konstanten Abstand voneinander hält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 die Einrichtung, welche einen konstanten gegenseitigen Abstand zwischen den Verstärkungsdrähten beim Abflachen des Rohres aufrechterhält, von einer Abstützfläche gebildet ist, deren Querschnitte in Richtung der Vorbewegung des Bandes offene konkave Bogenstücke geometrischer Kurven sind, deren Krümmungsradius sich von einem Querschnitt zu dem anderen kontinuierlich vergrößert und von dem Wert des Radius des Rohres zum Radius unendlich übergeht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche, die von der Einrichtung gebildet ist, welche die Verstärkungsdrähte beim Übergang aus der rohrförmigen in die ebene Anordnung in einem konstanten gegenseitigen Abstand hält, eine Fläche ist, die von einer Schar Linien bestimmt ist, längs welchen eine Anzahl von undehnbaren Drähten angeordnet ist, von denen jeder von den benachbarten Drähten immer gleich weit entfernt ist, und daß die Drähte an dem einen Ende auf einem Kreis und an dem anderen Ende längs einer geraden Linie angeordnet und an dazwischenliegenden Stellen mit weichen Stabfedern verbunden sind, wobei der Kreis, die gerade Linie und die weichen Stabfedern in zueinander parallelen Ebenen liegen und die Drähte unter so großer Längsspannung stehen, daß die Wirkung der Stabfedern vernachlässigbar ist.