DE2721242C2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen schraubenförmigen Wickeln von flexiblen Schläuchen aus einem Band aus flexiblem Material - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen schraubenförmigen Wickeln von flexiblen Schläuchen aus einem Band aus flexiblem Material nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist bereits aus der US-PS 06 624 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung bestehen die Mittel für die Axialbewegung des Doms aus nockengesteuerten Längsstücken, die beim Wickelprozeß achsparallel mitlaufen und dann zurückgestellt werden. Dabei sind die Dorne einstellbar zueinander geneigt.

Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß die Mittel zur Längsbewegung des einen Doms äußerst kompliziert sind. Außerdem wird nur ein Dorn angetrieben.

Die .'sr Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, die Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit einfachen Mitteln die zwangsweise Axialführung des ,Schlauchs auch dann möglich ist, wenn mit ein und demselben Dornpaar unabhängig von der Querschnittsform des Wickelbandes Schläuche mit stark variierenden Durchmessern gewickelt werden sollen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, daß mit einem Satz von Dornen Schläuche hergestellt werden können, deren Innendurchmesser beispielsweise zwischen 2,5 und 7,5 cm durch eine entsprechende vertikale, horizontale und winkelmäßige Einstellung der beiden Dorne zueinander variiert werden kann. Bei größeren Schlauchinnendurchmessern, beispielsweise von 7,5 bis 15 cm, wird dann ein Satz von entsprechend größeren Dornen verwendet Durch den Zwangseingriff der Rippen an den Dornen zwischen den Stegen benachbarter Windungen kann die Querschnittsform des um den Dorn herumgelegten Bandes geändert werden. Zusätzlich können verschiedene Verstärkungen in den Schlauch eingefügt werden. Der Schlauch kann mit einer Geschwindigkeit von bis zu 9 m/min produziert werden und ist längs der Windungsverbindung dicht, gegenüber axialer Spannung und radialen Kräften widerstandsfähig und verwirft sich unter den Einfluß von Torsionskräften nicht. Der Schlauch ist somit äußerst formstabil und hat eine insgesamt glatte zylindrische Strömungsfläche, so daß der Reibungswiderstand von durch den Schlauch strömenden Fluiden auf ein Minimum reduziert wird. Aufgrund des Eingriffs zwischen Dorn und Schlauchinnenfläche wird ein Kriechen, ein Schlupf und ein axiales Verschieben des Schlauchs bei seiner Herstellung begrenzt. Durch den axialen Eingriff der oberen und unteren Führungselemente von außen wird ein abdichtender Eingriff, insbesondere bei Vorhandensein eines Klebstoffbandes, zwischen der Aussparung im einen Randabschnitt und dem wulstförmigen anderen Randabschnitt gewährleistet.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine Anlage zum Herstellen eines flexiblen Schlauchs,

F i g. 2 perspektivisch die Vorrichtung zum kontinuierlichen schraubenförmigen Wickeln des flexiblen Schlauchs in der Anlage von Fig. 1,

F i g. 3 die Vorrichtung von F i g. 2 in einer Seitenansicht,

F i g. 4 die Vorrichtung von F i g. 2 in einer Stirnansicht,

F i g. 5 einen Teil der Vorrichtung von F i g. 2 teilweise geschnitten beim Wickeln eines Schlauchs,

Fig.6 in einer Einzelheit den Wickelvorgang am unteren Dorn,

F i g. 7 perspektivisch ein Stück des Bandes, aus dem der Schlauch gewickelt wird,

F i g. 8 im Längsschnitt den Eingriff der Längsränder zweier Windungen und

F i g. 9 ein Stück eines auf der Vorrichtung gewickelten Schlauchs teilweise geschnitten.

Das zur Herstellung eines flexiblen Schlauchs 10 verwendete extrudierte Band 11 aus flexiblem Material ist in den F i g. 7,8 und 9 gezeigt. Das Band 11 hat einen flachen Steg 12, einen sich an seiner einen Längsseite erstreckenden wulstförmigen Randabschnitt 13 und einen an seiner anderen Längsseite verlaufenden, eine Aussparung 15 aufweisenden Randabschnitt 14, wobei die Aussparung 15 so ausgebildet ist, daß sie den wulstförmigen Randabschnitt 13 der vorhergehenden Windung umgreift, so daß beim schraubenförmigen Wickeln des Schlauchs 10 der wulstförmige Randab-

schnitt 13 und die Aussparung 14 eine fortlaufende wendeiförmige Verbindung bilden. Dabei kann, wie in F i g. 8 gezeigt ist, in die Aussparung 15 ein Klebstoffband 16 eingelegt werden.

Wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, wird ein Kunststoffgra- s nulat in einen Trichter 18 gefüllt und einem Extruder 19 zugeführt, aus dem das Band 11 extrudiert wird. Das extrudierte Band läuft durch einen lCühlwassertrog 20, durch Förderwalzen 21, durch einen Schlaufenspeicher 22 und durch eine Steuereinrichtung 23 über eine w Führungsrolle 24 in eine Einrichtung 25 zur Einstellung der Bandzugspannung, von dort zu der Vorrichtung 26 zum kontinuierlichen schraubenförmigen Wickeln zu einem flexiblen Schlauch mit Hilfe einer Dorneinrichtung 27. Vor der Dorneinrichtung 27 wird der Randabschnitt Ϊ4 mit der Aussparung 15 für das Einführen des Klebstoffbandes 16 von einem Klebstoffextruder 28 aufgeweitet Auf der Dorneinrichtung 27 wird das Band 11 in schraubenförmige Windungen gelegt, die den Schlauch 10 bilden, de.· durch einen Wasserkühltrog 29 zu einer Schneideinrichtung 30 geführt wird, von der die geschnittenen Rohrstücke dann an eine Luft ausblasende Tragkammer 31 abgegeben werden. Die Anlage hat ein Gehäuse 32 für die Aufnahme von Steuereinrichtungen, die einen auf einer Grundplatte 36 angeordneten Elektromotor 102 steuern, an dessen Abtriebswelle 104 eine Riemenscheibe angeordnet ist, um die ein Treibriemen 103 gelegt ist.

Die in den F i g. 2,3 und 4 gezeigte Vorrichtung 26 zur Herstellung des Schlauches 10 hat einen Rahmen 33 mit im Abstand angeordneten hochstehenden Rahmenwänden 34 und 35, die auf der Grundplatte 36 abgestützt sind. Jede Rahmenwand 34 und 35 hat einen unteren Wandabschnitt 36 und 37, durch die eine Antriebswelle 38 hindurchgeht, die in nicht gezeigten Lagern in jedem Wandabschnitt 36 und 37 sitzt, sich über die Wand 34 hinaus erstreckt und eine Antriebsscheibe 39 trägt. Jede Rahmenwand 34 und 35 hat sich nach oben erstreckende Säulen 40 und 41, die im Abstand voneinander angeordnet sind und vertikal einstellbare Wandabschnitte 42 und 43 aufnehmen. Jeder der beweglichen Wandabschnitte 42 und 43 hat Randführungseinrichtungen 44 und 45 in der Form von Nut und Feder. Jeder bewegliche Wandabschnitt 42 und 43 ist durch Paare von vertikal verlaufenden Gewindestangen 46 und 47 einstellbar vertikal angeordnet, wobei die unteren Enden der Stangen an den Wandabschnitten 36 und 37 mittels ortsfester Halterungen 48 und 49 festgelegt sind. Die oberen Gewindeabschnitte der Stangen 46 und 47 erstrecken sich durch die oberen Gewindehalterungen 50 und 511 an den Wandabschnitten 42 und 43. Die Abschnitte 42 und 43 sind in den ausgewählten Stellungen durch Muttern 50a und 51a festlegbar.
Die Wandabschnitte 42 und 43 tragen eine Treibwelle 53, die sich durch den Wandabschnitt 42 erstreckt und einen Wellenendabschnitt 54 hat, der zu dem entsprechenden Ende 55 der Welle 38 insgesamt parallel ist. Die obere Antriebswelle 53 ist in selbstausrichtenden Lagern 56 angeordnet, die an der Innenfläche des Wandabschnittes 42 gehalten sind. Der Wandabschnitt 43 ist mit einer nach unten weisenden Öffnung 57 versehen, durch welche sich die Treibwelle 53 erstreckt. Dieses Ende der Treibwelle sitzt in einem Lager 58, das eine Lagerhalterung 59 aufweist, die mittels einer aus Bolzen und Schlitz bestehenden Einrichtung 60 an dem Wandabschnitt 43 quer einstellbar ist.

Die Dorneinrichtung 27 hat einen unteren drehbaren Dorn 62. der mit der Treibwelle 38 über eine Universalgelenkeinrichtung 63 verbunden ist. Die Dorneinrichtung 27 hat weiterhin einen oberen Dorn 64, der drehbar mit der oberen Treibwelle 53 über eine Universalgelenkeinrichtung 65 verbunden ist Die Achse des unteren Doms 62 ist horizontal angeordnet Die Achse des Dorns 64 ist schräg zur Achse des Doms 62 duich die vertikale Einstellung des Wandabschnitts 53, die Quereinstellung der Welle 53 durch die Bolzen und Schlitz aufweisende Einrichtung 60 urd die Einstellung des Abstandes zwischen den Achsen durch eine Verbindungseinrichtung 67 an den vorderen Enden der Dorne angeordnet

Die Verbindungseinrichtung 67 hat einander überlappende Verbindungselemente 68 und 69, von denen jedes an dem jeweiligen Endabschnitt eines jeden Doms 64, 62 mittels eines Schraubbolzens 70 befestigt ist, der in einem entsprechenden Lager 71 in jedem Verbindungselement 68,69 sitzt und in eine Axialbohrung 72 in dem entsprechenden Dorn 64, 62 geschraubt ist Durch Drehen einer seitlichen Fixierungsschraube 73 kann der Schraubenbolzen 70 in der gewünschten Stellung festgelegt werden. Die Verbindungselemente 69 und 67 sind miteinander durch einen Satz paralleler Schlitze 75 in dem Verbindungselement 67 und durch in den Schlitzen 75 aufgenommene Bolzenschrauben 76 befestigt, die in das Verbindungselement 69 geschraubt sind. Die Schlitze ermöglichen eine Einstellung des Abstandes der Achsen der Dorne 62 und 64. Zusammen mit der vertikalen seitlichen Einstellung der Wandelemente 42, 43 kann die Stellung des Dorns 64 bezüglich des Dorns 62 so variiert werden, daß die Dornoberfläche vergrößert oder verkleinert wird, so daß Schläuche mit verschiedenem Durchmesser hergestellt werden können.

Der untere Dorn 62 hat einen zylindrischen Körper mit einer Vielzahl von in seiner Axialrichtung im Abstand angeordneten ringförmig nach außen vorspringenden relativ schmalen Rippen 78. Die Rippen 78 sind in einem der Breite des Stegs 12 des Bandes 11 entsprechenden Abstand angeordnet, so daß der Steg 12 des Bandes 11 zwischen den Rippen 78 aufgenommen werden kann. Jede ringförmige Rippe 78 hat einen dreieckigen Querschnitt. Die Außenkante 79 jeder Rippe 78 wird von den in einem spitzen Winkel angeordneten Oberflächen der Rippe 78 gebildet. Wie aus F i g. 8 zu ersehen ist, ist die Außenkante 79 etwas zwischen der gegenüberliegenden Randfläche 80, des einen Randabschnitts 13 des Steges 12 und der Randfläche 81 am gegenüberliegenden Randabschnitt 14 des Steges 12 aufgenommen. Die Vielzahl von Rippen 78 an dem Dorn 62 erstreckt sich im wesentlichen über die Länge des Dorns 62, d.h. von der Universalverbindungseinrichtung 63 zu dem Ende des Doms 62.

Der obere Dorn 64 ist zylindrisch ausgebildet und hat über seiner Länge einen gleichförmigen Durchmesser, der dem des Dorns 62 entspricht. Der obere Dorn 64 ist mit einer einzigen, sich radial nach außen erstreckenden Rippe 82 versehen, die ähnlich wie die Rippen 78 des Dorns 62 ausgebildet ist. Die Rippe 82 ist annähernd in der Mitte der Dornlänge vorgesehen und ist dem Raum zwischen der sechsten und siebten Rippe 78 des Dorns 62 zugeordnet. Die Rippe 82 ist somit axial zu den gegenüberliegenden Rippen 78 versetzt und trägt zur Erzeugung und Aufrechterhaltung der wendeiförmigen Gestalt des Bandes 11 während der Schlauchbildung auf der Dorneinrichtung 27 bei.

Für die Führung und Halterung des Bandes 11, wenn es auf die Dorneinrichtung 27 gewickelt wird, sind eine

■ obere und untere Führung 84 bzw. 85 vorgesehen, die gleich gebaut sind. Jede Führung 84, 85 hat einen teilweise gekrümmten Führungskopf 86, der auf seiner inneren gebogenen Fläche eine fortlaufende Radnut 87 aufweist, deren Breite und Tiefe so bemessen ist, daß sie die Außenform der ineinandergreifenden Verbindung aus dem die Aussparung 15 aufweisenden Randabschnitt 14 und dem wulstförmigen Randabschnitt 13 benachbarter Windungen des Bandes 11, die wendelförmig auf den Dorn gewickelt worden sind, mit großen Toleranzen im wesentlichen umgreift Wie aus F i g. 4 zu ersehen ist, bildet der Führungskopf 86 eine äußere gekrümmte Bahn über einem Winkel von weniger als 180° für die ineinandergreifenden Randabschnitte 14 und 13 des Bandes 11. Tangentiale Abschnitte 88 des Kopfes 86 ermöglichen, daß die ineinandergreifenden Abschnitte 14, 13 teilweise über den Raum zwischen dem oberen Dorn 64 und dem unteren Dorn 62 geführt werden.

Um die Führungsköpfe 86 in die gewünschte Beziehung zu den schrägen Dornen 64, 62 zu bringen, werden Einstelleinrichtungen vorgesehen, die einen vertikal verlaufenden Schaft 90 mit einem Längsschlitz 91 aufweisen, durch den ein Schraubenbolzen 92 hindurchgeht und bei 93 in Gewindeeingriff mit einem nach vorne vorstehenden Halteelement 94 steht. Das Halteelement 94 ist nach vorne und hinten durch einen Bolzen 95 einstellbar, der durch einen Schlitz 96 in einem zweiten Halteelement 97 hindurchgeht, das an einem Ende an einer Halteplatte 98 befestigt ist, die quer an dem Wandabschnitt 43 mittels eines Satzes von durchgehenden Schlitzen 99 und Bolzen 100, die in Gewindeeingriff mit dem Wandabschnitt 43 stehen, verstellbar ist. Die Position der Führungsköpfe 86 der beiden Führungselemente 84, 85 kann so dreidimensional eingestellt werden, daß sie an Änderungen der Schrägstellung der Dorne anpaßbar sind, d. h. daß sie über der Länge der Dorne einstellbar, abhängig vom Durchmesser des herzustellenden Schlauches 10 vertikal einstellbar und abhängig von der relativen Querstellung des Doms 64 bezüglich des Doms 63 quer einstellbar sind. Die untere Führung 85 ist fluchtend zu der dritten Rippe 78 vom hinteren Abschnitt des Dorns 63 ausgerichtet Die obere Führung 84 ist diesbezüglich versetzt, was von der Ganghöhe abhängt, die die μ Wendel beim Legen der Windungen des Bandes 11 erhält.

Die Treibwellen 38 und 53 werden über den Treibriemen 103 angetrieben, der um eine Treibscheibe 39 läuft, die an dem Ende 55 der Treibwelle 38 sitzt. Das Ende 55 der Treibwelle 38 und das Ende 54 der Treibwelle 53 tragen jeweils einen Treibbund 105. der mit im Abstand angeordneten Ringnuten für die Aufnahme von Treibriemen 106 versehen ist, die unter Zugspannung stehen und einen kreisförmigen Querschnitt haben. Die Durchmesser der Treibbunde 105 sind gleich, so daß jede Treibwelle 38 und 53 mit der gleichen Drehzahl gedreht wird.

Bei der kontinuierlichen Fertigung eines Schlauches 10 tritt das Band 11 aus der Einrichtung 25 aus, wobei der wulstförmige Randabschnitt 13 des Stegs 12 nach unten weist und die Aussparung 15 nach oben gerichtet ist, wie dies aus F i g. 5 zu ersehen ist Wenn sich das Band 11 der Unterseite des Doms 62 nähert, wird ein Nutspreizwerkzeug 108 in der Aussparung 15 angeordnet die ein leichtes Spreizen bei 109 in Fig. 6 herbeiführt Zum Aufbringen eines Klebstoffbandes 16 auf den Boden der Aussparung 15 wird eine Düse 110 verwendet, die unmittelbar hinter dem Spreizwerkzeug 108 in die aufgespreizte Aussparung 15 gerichtet angeordnet ist, um das Klebstoffband 16 abzulegen. Die Klebstoffdüse 110 wird kontinuierlich über eine Klebstoffextrudiereinrichtung 28 versorgt.
Wenn das Band 11 in Kontakt mit der zylindrischen Oberfläche des unteren Dorns 62 kommt, wird es in eine Stellung gebracht, in der eine Randfläche 80 des Steges 12 in Kontakt mit einer Rippe 78 geführt ist. Das Band 11 wird dann unter dem Dorn 62, anschließend nach oben und über den Dorn 64 und dann nach unten geführt, damit die andere Randfläche 81 des Steges 12, an der sich der wulstförmige Randabschnitt 13 befindet, an der anderen Seite der Rippe 78 anliegt. Die nächste benachbarte Rippe 78 steht in Kontakt mit der Randfläche des Steges 12 angrenzend an den die Aussparung 15 aufweisenden Randabschnitt 14, da der Abstand der Ringrippen 78 etwa der Breite des Stegs 12 entspricht. Wenn also das Band 11 fortschreitend um die Dorne 62 und 64 gelegt wird, wird die Aussparung 15 über den wulstförmigen Randabschnitt 13 der unmittelbar vorausgehenden Windung gelegt und damit in Eingriff gebracht. Da das Band 11 unter einer an der Einrichtung 25 eingestellten Spannung steht und die Drehzahl der Dorneinrichtung 27 vorgegeben ist, wird der Randabschnitt 14 in vollen Eingriff mit dem Randabschnitt 13 gebracht, wenn die Windungen des Bandes 11 um die Dorne 62,64 herumgelegt werden.

Der Eingriff der Randflächen 80,81 des Bandes 11 mit den ringförmigen Rippen 78 am unteren Dorn 62 bewegt das Band 11 zwangsweise vorwärts, wobei die Windungen längs des Dorns 62 in Eingriff stehen. Die Ringrippe 78 des oberen Dorns 64 dient dazu, daß, wenn die Windungen des Bandes 11 auf der Dorneinrichtung 27 in Eingriff gebracht worden sind, die axiale Verschiebung des Bandes beim Wickeln bezüglich des Dorns 64 verhindert wird. Wenn das Band 11 auf einen Dorn mit einer glatten Oberfläche gelegt wird, führen geringe Spannungsänderungen gewöhnlich dazu, daß eine Axialverschiebung des aufgelegten Bandes bezüglich des Dorns erfolgt Die sich nach außen erstreckenden ringförmigen Rippen 78 und 82 verhindern eine solche axiale Verschiebung, da ein Abschnitt des Bandes 1 i zwischen den im Abstand angeordneten Ringrippen 78 sitzt und die Rippe 82 an der Verbindungsstelle zwischen den benachbarten Bandwindungen teilweise eindringt, wenn das Band über den oberen Dorn 64 geführt wird.

Die Dorne 62 und 64 sind nicht parallel, sondern stehen schräg zueinander. Der untere Dorn 62 ist horizontal angeordnet, wobei seine Achse senkrecht zu den Wandabschnitten 36 und 37 ist Der obere Dorn 64 ist bezüglich des horizontalen unteren Doms 62 nach unten geneigt und in einem anderen Winkel angeordnet, der um 90° bezüglich des nach unten gerichteten Winkels des Dorns 64 versetzt ist. Eine solche Doppelwinkelbeziehung der Achse des oberen Dorns 64 bezüglich des unteren Doms 62 führt zu einer Linearbewegung des Schlauches 10, der um die Dorne 62,64 gelegt wird, zu den freien Enden der Dorne 62,64 hin. Der gebildete Schlauch 10 bewegt sich von den freien Enden der Dorne weg und hat einen Innendurchmesser, der annähernd gleich dem Umfang der Oberflächen der beiden Dorne 62 und 64, um die die Windungen des Bandes 11 gelegt werden, jedoch etwas kleiner als dieser Umfang ist Beim Herumlegen der Windungen des Bandes 11 um die Dorne 62 und 64 kann das Band 11 infolge der ihm durch die Zug-Einrichtung

25 aufgegebenen Zugspannung etwas gedehnt werden. Wenn sich deshalb der gewickelte Schlauch 10 von den Enden der Dorne 62 und 64 wegbewegt, ergibt sich eine geringe Kontraktion des Innendurchmessers des Schlauches 10, was bei der Festlegung der Dorndurchmesser im Hinblick auf den Innendurchmesser des fertigen Schlauches 10 berücksichtigt werden muß.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen schraubenförmigen Wickeln von flexiblen Schläuchen aus einem Band aus flexiblem Material, das an einer Längsseite seines Steges einen wulstförmigen Randabschnitt und an der anderen Längsseite einen eine Aussparung aufweisenden Randabschnitt für das Umgreifen des wulstförmigen Randabschnitts der vorhergehenden Windung aufweist, mit zueinander einstellbar geneigten Wickeldornen, die innerhalb des herzustellenden Schlauches in dessen Anfangsbereich positioniert sind, von denen wenigstens einer angetrieben ist und von denen wenigstens einer Mittel für eine Längsbewegung des gewickelten Schlauchs aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß einer (62) der beiden synchron angetriebenen Dorne (62,64) am Umfang eine Anzahl ringförmiger schmaler Rippen (78) mit dreieckigem Querschnitt aufweist, deren axialer Abstand der Breite des Stegs (12) des Bandes (11) entspricht und deren Außenkante (79) etwas zwischen die Randflächen (80, 81) benachbarter Stege (12) eingreift.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Dorn (64) an seinem Umfang eine einsige ringförmige Rippe (82) aufweist, die etwas zwischen die Randflächen (80,81) benachbarter Stege eingreift.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Dorn (62) im wesentlichen auf seiner ganzen Länge mit Rippen (78) versehen ist, während die Rippe (82) am anderen Dorn (64) etwa in dessen Mitte angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine ortsfeste Führung (85), die eine Ausnehmung für einen Teil der Außenfläche des die Aussparung (15) aufweisenden Randabschnitts (14) autweist und lagemäßig einer der ringförmigen Rippen (78) der einen Doms (62) zugeordnet ist.