DE2735571C3

DE2735571C3 - Vorrichtung zum Auftragen einer ringwulstförmige Verdickungen aufweisenden Schicht auf ein Stahlrohr

Info

Publication number: DE2735571C3
Application number: DE2735571A
Authority: DE
Inventors: Shinichi Fukumizu; Yoshio Miki Idegami; Masakatsu Amagasaki Kawahara; Hirofumi Kobe Kimura; Tadashi Kohge
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1976-11-08
Filing date: 1977-08-06
Publication date: 1980-05-29
Also published as: FR2369923A1; FR2369923B1; US4204496A; NL7708676A; DE2735571B2; DE2735571A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen einer in regelmäßigen Abständen ringwulstförmige Verdickungen aufweisenden Schicht aus thermoplastischem Kunststoff auf ein Stahlrohr mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Hauptanspruches.

Stahlrohre werden mit einer ringwulstförmigen Verdickungen aufweisenden Beschichtung versehen, um beispielsweise Bambusstäbe zu imitieren oder auf der Rohroberfläche Auflagen zu schaffen, an denen Bänder liegenbleiben, mit deren Hilfe Querstangen, Zaunteile, Pflanzen oder dergleichen angebunden werden. Obwohl ein Bedürfnis für derart beschichtete Rohre vorliegt, sind bisher keine Vorrichtungen bekanntgeworden, mit denen solche Rohre befriedigend hergestellt werden können. Bei einer bekannten Vorrichtung wird das zu beschichtende vorlaufende Rohr intermittierend angehalten, damit der vom Querextrusionskopf zugeführte Kunststoff sich an im Abstand voneinander liegenden Stellen auf dem Stahlrohr stärker ansammelt, wodurch die ringwulstförmigen Verdickungen entstehen. Da eine derartige Vorrichtung keinen kontinuierlich arbeitenden Vorschub für die Stahlrohre aufweist, ist die Arbeitsleistung verhältnismäßig gering, so daß eine solche Vorrichtung für eine wirtschaftliche Massenproduktion nicht geeignet ist. Eine andere bekannte Vorrichtung dieser Art weist einen Extruder auf, an dem einstückig ein Querextrusionskopf angeordnet ist und der relativ zum zu beschichtenden Rohr hin- und herbewegt werden muß, um auf diese Weise die ringwulstförmigen Verdickungen auf dem beschichteten Rohr zu erzielen. Eine solche Vorrichtung benötigt verhältnismäßig viel Platz und verbraucht verhältnismäßig viel Antriebsenergie. Auch sind die Investitionskosten hoch, während andererseits der Nachteil besteht, daß der Übergang zwischen den ringwulstförmigen Verdickungen und den normal beschichteten Abschnitten des Rohres

nicht sehr scharf begrenzt werden kann. Auch eine solche Vorrichtung ist daher für eine wirtschaftliche Massenproduktion schlecht geeignet. Außerdem ist eine Vorrichtung mit einem Hauptextruder zum Erzeugen der normalen Beschichtung und einem Hilfsextruder zum Bilden der ringwulstförmigen Verdikkungen bekannt. Die hierbei vorgesehenen zwei Extruder bedingen hohe Investitions- und Betriebskosten.

Zum Beschichten eines langgestreckten Kernes, z. B. eines mit einem verhältnismäßig dicken, ringwulstförmige Verdickungen aufweisenden Überzug aus Kunststoff, ist eine Vorrichtung mit einem feststehenden kontinuierlich arbeitenden Extruder und einem Querextrusionskopf bekannt, bei der der zu beschichtende Kern in einem Führungskanal gegenüber einem ringspaltförmigen Auslaß des Extruders vor- und zurückbewegbar ist, um in dem Überzug die gewünschten ringwulstförmigen Verdickungen bilden zu

können (US-PS 3928519). Dabei ist es notwendig, den Kern vor und hinter dem Extruder aufzuwickeln, um die gewünschten Längsbewegungen des ununterbrochenen Kernes zu ermöglichen. Für das Beschichten von Stahlrohren, die nicht auf Haspeln aufgewik-

kelt werden können, ist eine derartige Vorrichtung, kaum geeignet, weil auf diese Weise nur Stahrrohre begrenzter Länge beschichtet werden können und weil zwei Antriebe notwendig sind, nämlich ein Antrieb vor und ein Antrieb hinter dem Extruder. Werden

^J() aber Stahlrohre endlicher Länge in einer fortlaufenden Folge beschichtet, so ist nicht zu vermeiden, daß zwischen aufeinanderfolgenden Rohrstücken Kunststoff aus dem Extruder austritt und den Führungskanal verunreinigt.

^J> Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einfacher und wirtschaftlich befriedigender Weise eine in regelmäßigen Abständen ringwulstförmige Verdikkung aufweisende Schicht aus thermoplastischem Kunststoff auf ein kontinuierlich vorbewegtes Stahl-

·"> rohr unbegrenzter Länge auftragen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß der Querextrusionskopf relativ zu dem kontinuierlich zugeführten Stahlrohr mittels eines

^ Hubantriebes hin- und herbewegbar ist. Eine derartige Vorrichtung läßt sich mit verhältnismäßig geringen Investitionskosten erstellen und verursacht auch keine hohen Betriebskosten, ist jedoch in der Lage, Stahlrohre, die verhältnismäßig stan" sind, kontinuierlieh mit der gewünschten Beschichtung zu versehen. Der Hubantrieb für den die ringwulstförmigen Verdickungen erzeugenden Querextrusionskopf ist unkompliziert und bedingt daher keine hohen Investitions- und Betriebskosten.

^Γ)Γ> Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 2 und 3.

Nach der Erfindung kann ein mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zugeführtes Stahlrohr an seiner

^b" Oberfläche ständig mit dem Kunststoff beschichtet werden. Außerdem können ringwulstförmige Verdikkungen in einer einfachen Weise ausgebildet werden, wobei die Zufuhr des Stahlrohrs für diesen Zweck nicht unterbrochen oder verlangsamt werden muß,

^Ι)Γ> sondern ohne Beschränkung fortgesetzt werden kann. Dementsprechend kann die Produktionswirksamkeit verbessert werden, und zwar in Verbindung mit einer Steigerung der Produktausbeute wie auch mit einer

Verminderung der Herstellungskosten.

Nach der vorliegenden Erfindung kann der Extruder in einem stationären Zustand benutzt werden, während allein der Querextrusionskopf hin- und herbewegt wird, wodurch eine verschwindende Relativgeschwindigkeit der gebildeten Beschichtung zum zugeführten Stahlrohr erreicht werden kann, um auf diesem eine Verdickung zu bilden. Im Ergebnis können die Größe eines hin- und hergehenden Antriebsmittels für den Querextrusionskopf reduzie^rt, die Konstruktion desselben vereinfacht und die Installationskosten vermindert werden. Außerdem können die Größe und der Abstand der Verdickungen in einfacher Weise über einen weiten Bereich gewählt werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargesellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung mit einem Hubantrieb für das Stahlrohr,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie JI-II nach Fig. 1 mit einer Zuführeinrichtung für den Kunststoff von Extruder zu dem Querextrusionskopf,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Vorrichtung entlang der Linie III-III nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Draufsicht in Richtung ^auf den Hubantrieb nach Fig. 1,

Fig. 5 eine Draufsicht in Richtung X in Fig. 1 auf einen gegenüber Fig. 4 abgewandelten Hubantrieb,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch die Zuführeinrichtung nach Fig. 2 gemäß einer abgewandelten Ausführungsform in größerer Darstellung,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch die Zuführeinrichtung nach Fig. 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform in größerer Darstellung,

Fig. 8 einen Schnitt durch die Zuführeinrichtung nach Fig. 2 gemäß einer vierten Ausführungsform in größerer Darstellung,

Fig. 9 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und

Fig. 10 eine Schnittansicht der Vorrichtung entlang der Linie X-X in Fig. 9.

Das in den Fig. 1 bis 7 dargestellte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung weist einen Extruder 1 zum Zuführen von thermoplastischem Kunststoff auf, der an einem feststehenden Rahmen 21 befestigt ist. Der Extruder 1 ist über ein Zwischenstück 14 und ein als Zuführeinrichtung ausgebildetes Verbindungsstück 3 mit Kugelgel· unkenden 11 mit dem Einlaß 411 eines Querextrusionskopfes 4 verbunden. Das Verbindungsstück 3 besteht aus einem inneren Zylinder 31 mit einer zentrischen Bohrung 311 und aus einem äußeren, eine zentrische Bohrung 322 aufweisenden Zylinder 32, der längs des Zylinders 31 teleskopisch verschiebbar auf diesem sitzt. Die an dem freien Ende der Zylinder 31 bzw. 32 des Verbindungsstückes 3 ausgebildeten Kugelgelenkenden 11 sitzen drehbar in dem Zwischenstück 14 bzw. in dem Querextrusionskopf über einen Halter 33 und eine fixierte Platte 34. Der Querextrusionskopf 4 weist eine sich rechtwinklig zu dem Einlaß 411 erstreckende Bohrung 412 auf, in die ein Führungsdorn «" ingesetzt ist. Der Führungsdorn 42 hat einen zentralen Führungskanal 421 für ein Stahlrohr A und einen Spitzenteil 422, der zylindrisch ist und eine reduzierte Dicke hat. Um den Spitzenteil 422 erstreckt sich ein Mundstück 43, wodurch ein ringförmiger Auslaß 426 bestimmt wird. Der Auslaß 426 befindet sich über einen Durchgang

424, der sich um die Oberfläche des Führungsdornes 42 erstreckt in Strömengsverbindung mit dem Einlaß 411.

Der Querextrusionskopf 4 ist durch einen Hubantrieb 6 innerhalb eines vorgegebenen Hubes in Richtung des zugeführten Stahlrohrs A hin- und herbewegbar. Im einzelnen sind zwei Führungsglieder 52 bzw. 53 über zwei auf Stangen 5 stehenden Distanzhülsen 511 an dem Zwischenstück 14 festgelegt, während ein Paar von oberen und unteren Stützgliedern 44, 45 an dem Querextrusionskopf 4 befestigt ist. Führungsrollen 54 und 55 sitzen an vertikalen bzw. an horizontalen, nicht dargestellten Wellen und greifen drehbar in Führungsnuten 56 in den Führungsgliedern 52 und 53 ein.

Eine Stange 61 ist an dem Querextrusionskopf 4 angekoppelt und hat eine Rolle 62, die im Bereich der Spitze drehbar an einer Welle 621 sitzt. Die Stange

61 hat an ihrem rückwärtigen Ende einen vorstehenden Schaft 611, der von einem Bügel 63 verschiebbar abgestützt ist, welcher seinerseits an einem Rahmenglied 631 festgelegt ist, das von dem rückwärtigen Ende des Führungsgliedes 53 vorsteht. Zwischen dem Bügel 63 und dem rückwärtigen Ende der Stange 61 befindet sich eine Druckfeder 64, die somit die Rolle

62 elastisch gegen eine Steuerfläche 651 einer Nokkenscheibe 65 drückt. Diese ist an einer Welle 66 festgelegt, weiche über Lager 67 an einem parallel zum feststehenden Rahmen 21 angeordneten Stützrahmen 22 abgestützt ist. Die Welle 66 ist über eine Kupplung 57 einer Stoppeinrichtung 682 mit einer Antriebswelle 681 eines Getriebemotors 68 verbunden (Fig. 4). Gemäß Fig. 5 befinden sich auf der Antriebswelle 681 eine Kupplungsbremse 69 und ein Drehzahlfühler 93, um die Rotation der Nockenscheibe 65 zeitweilig zu unterbrechen. Heizbänder 71, sind jeweils am Umfang des Zwischenstücks 14, des inneren Zylinders 31 bzw. 31' des äußeren Zylinders 32 bzw. 32' und des Querextrusionskopfes 4 angebracht.

Gemäß der Ausbildungsform nach Fig. 6 ist der Außendurchmesser des äußeren Zylinders 32' genauso groß wie derjenige des inneren Zylinders 31' ausgebildet und über eine Hülse 38 miteinander verbunden, wobei die Hülse 38 an dem äußeren Umfangsteil beider Zylinder 31' und 32' festgelegt ist, so daß beide Zylinder 31' und 32' der Hülse 38 verschiebbar sind.

Gemäß der Ausbildungsform nach Fig. 7 ist die Platte 34 des Extruders 1 über einen flexiblen Schlauch 37 mit dem Querextrusionskopf 4 verbunden. Der Schlauch 37 ist hierbei ausreichend wärme- und druckbeständig sowie ausreichend flexibel.

Gemäß Fig. 8 ist ein Extruder 1 über das Zwischenstück 14, ein erstes Zwischenglied 80, das Verbindungsstück 3 und ein zweites Zwischenglied 85 mit dem Querextrusionskopf 4 verbunden. Das erste und das zweite Zwischenglied 80 bzw. 85 sind an ihrem oberen Ende mit einem Schaft 81 bzw. 86 versehen.

Der erste Schaft 81 sitzt in einer Bohrung 313 eines Lagerteiles 312 des Verbindungsstückes, so daß der innere Zylinder 31 in einer um den Schaft 81 drehbaren Weise gehalten ist, wobei die Bohrung 311 in Strömungsverbindung mit dem Extruder 1 steht. An seinem freien Ende ist der äußere Zylinder 32 mit einem Lagerteil 323 ausgebildet, der sich rechtwinklig zum äußeren Zylinder 32 erstreckt und in dessen Bohrung 313 der zum ersten Schaft 81 parallele Schaft

86 des Lagerteiles 323 sitzt, so daß der äußere Zylinder 32 von dem zweiten Schaft 36 drehbar gehalten wird.

Kronenmuttern 810, 820 sind auf die oberseitigen Enden des ersten Schafts 81 sowie des zweiten Schafts 86 aufgeschraubt. Unterlegscheiben 811 und 821 dienen zum Reduzieren der Reibung bei einem Verschwenken des Verbindungsstückes 3.

Gemäß Fig. 9 ist ein ringförmiges Zwischenstück 90 mit dem Querextrusionskopf 4 verbunden. In dem Zwischenstück 90 befindet sich ein Kanal 91, der die Strömungsverbindung zwischen dem Extruder 1 und dem Querextrusionskopf 4 herstellt. Ferner befindet sich in dem Zwischenstück 90 ein Halteloch 92, das sich rechtwinklig zum Kanal 91 erstreckt. Der Querextrusionskopf 4 ist verschiebbar in dem Hakeloch 92 gelagert. Eine Paßfeder 46 ist mittels einer Schraube 47 am äußeren Umfang des Querextrusionskopfes 4 befestigt. Die Paßfeder 46 sitzt in horizontaler Richtung verschiebbar in einer Nut 48, so daß der Querextrusionskopf 4 nur in der horizontalen Richtung relativ zum Zwischenstück 90 verschiebbar ist, das heißt in der Richtung des zugeführten Stahlrohrs A.

In dem Querextrusionskopf 4 ist der Einlaß 411 nach außen divergierend ausgebildet und steht mit 2^r> dem Kanal 91 in Strömungsverbindung.

Die Hubeinrichtung 6' dient zum Hin- und Herbewegen des Querextrusionskopfes 4. Ein Bügel 610 ist mittels einer Stellschraube 611 und einer Befestigungsschraube 612 an dem rückwärtigen Ende des Ju Querextrusionskopfes 4 befestigt. Der Bügel 610 weist einen Arm 614 auf, dessen Endabschnitt an einer Welle 615 eine drehbare Rolle 616 trägt. Eine Nockenscheibe 710 weist eine Steuerkurvenbahn 711. mit der sich die Rolle 616 in Abrolleingriff befindet, π Die Steuerkurvenbahn 711 enthält einen in Umfangsrichtung verlaufenden, den Querextrusionskopf 4 anhaltenden Nutenteil 712 und einen vorspringenden Teil 713, der den Querextrusionskopf 4 bewegen kann. Die Nockenscheibe 710 ist an einer Antriebs- ■»<> welle 714 festgelegt, die mit einem nicht dargestellten Motor gekoppelt ist. Aufgrund der Rotation der Nokkenscheibe 710 wird der Querextrusionskopf 4 in dem Zwischenstück 90 hin- und herbewegt.

Es wird nunmehr die Betriebsweise der Vorrich- '^r> tung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 erläutert: Zuerst wird ein Stahlrohr A in den Führungskanal 421 eingesetzt und durch nicht dargestellte Zufuhr- sowie Zugmittel mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit in der Zeichnung nach rechts bewegt. Gleichzeitig wird geschmolzener Kunststoff von dem Extruder 1 ständig dem Querextrusionskopf 4 zugeführt. Der dem Querextrusionskopf 4 zugeführte Kunststoff wird aus dem Einlaß 411 in den Durchgang 424 und dann in den Auslaß 426 in einer Rohrform ausgepreßt zum Über- v> ziehen der Oberfläche des Stahlrohrs A mit einer Schicht B aus dem Kunststoff. Der Innendurchmesser der Schicht B ist größer als der Außendurchmesser des Strahlrohrs A, so daß sich dazwischen ein gewisses Spiel ergibt, das dadurch eliminiert wird, daß die Luft aus dem Zwischenraum mittels einer nicht dargestellten Vakuumpumpe abgesaugt wird, so daß die Schicht B die Oberfläche des Stahlrohrs A fest umgibt.

Bei dem zuvor genannten Beschichtungsschritt erfolgt eine Hin- und Herbewegung des Querextrusionskopfes 4 in horizontalen, entgegengesetzten Richtungen, so daß in regelmäßigen Abständen an der Oberfläche der Schicht B ringwulstförmige Verdikkungen b gebildet werden. Wenn die Nockenscheibe 65 vor. dem Getriebemotor 68 mit einer vorgegebenen. Drehzahl gedreht wird, erfolgt zunächst eine Hinbewegung des Querextrusionskopfes 4 mit einem vorgegebenen Hub mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Stahlrohr A in der Richtung des zugeführten Stahlrohrs A, und zwar mittels der Rolle 62, der Stange 61 und der Druckfeder 64. Dementsprechend kann sich der aus dem Auslaß 426 des Mundstückes 43 austretende Kunststoff an dem Auslaß 426 in einer zur Verlagerung des Querextrusionskopfes 4 proportionalen Menge ansammeln, wodurch eine der Verdickungen b gebildet wird. Danach wird der Querextrusionskopf 4 in der dem Stahlrohr A entgegengesetzten Richtung bis zu seiner Anfangsposition zurückbewegt, und während dieser Zeit kann der Kunststoff die Oberfläche des Stahlrohrs A über eine zur Rückführungszeit des Querextrusionskopfes 4 proportionale Länge gleichförmig beschichten.

In diesem Fall können die Größe, die Form und die Drehzahl der Nockenscheibe 65 frei gewählt werden. Die Größe der Verdickungen b kann durch Auswählen einer Form der Nockenscheibe 65 und des Hubes des Querextrusionskopfes 4 eingestellt werden. Zusätzlich kann der Abstand der Verdickungen b durch Ändern der Form und/oder der Drehzahl der Nockenscheibe 65 sowie durch Wahl der Rückführungszeit des Querextrusionskopfes 4 eingestellt werden.

Ferner entsteht bei einem Abschneidschritt für ein beschichtetes Stahlrohr A die Notwendigkeit, den Abstand der Verdickungen b zu verändern, um zu vermeiden, daß die Verdickungen b an einem Schneidbereich oder in enger Nähe desselben zu liegen kommen. Zu diesem Zweck erfaßt ein Drehzahlfühler 691 die Drehzahl der Antriebswelle 681 für die Nockenscheibe 65, um einer Kupplungsbremse 69 eine Instruktion zum intermittierenden Unterbrechen der Rotation der Nockenscheibe 65 zu vermittein. Auf diese Weise kann der Abstand der Verdickungen b geändert werden.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Auftragen einer in regelmäßigen Abständen ringwulstförmige Verdickungen aufweisenden Schicht aus thermoplastischem Kunststoff auf ein Stahlrohr, mit einem an einem feststehenden Rahmen befestigten, kontinuierlich arbeitenden Extruder für den Kunststoff und mit einem Querextrusionskopf, der einen mit dem Extruder verbundenen Einlaß für den Kunststoff, einen Führungskanal zum Führen des Stahlrohres und einen ringspaltförmigen Auslaß zum Auspressen des Kunststoffes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Querextrusionskopf (4) relativ zu dem kontinuierlich zugeführten Stahlrohr (A) mittels eines Hubantriebes (6 bzw. 6') hin- und herbewegbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubantrieb (6) eine Stoppeinrichtung (682) zum zeitweiligen Unterbrechen der Hin- und Herbewegung des Querextrusionskopfes (4) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoppeinrichtung (682) eine Kupplung und eine Bremse aufweist.