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Vorrichtung zur Aufweitung von Schrumpfschläuchen
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aufweitung von
Schrumpfschläuchen, bei dem der Schrumpfschlauch erwärmt und durch Gasdruck aufgeweitet
wird, während er fortlaufend transportiert wird.
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In der US-PS 3 296 344 wird ein derartiges Verfahren zum Aufweiten
von Kunststoffrohren beschrieben, wobei das Kunststoffrohr von einem zum Rohr geformten
Faltband umgeben und nach der Aufweitung von ihm transportiert wird. Das Faltband
läuft dabei in die Aufweitungsvorrichtung ein, wird dort zum Rohr geformt, faßt
dort jedoch erst das aufgeweitete Kunststoffrohr und wird nach Abkühlung des aufgeweiteten
Kunststoffrohres von diesem wieder abgerollt und zurückgeführt Während des Durchlaufs
wird das im Inneren des zum Zylinder geformten Faltbandes befindliche KUnststoffrohr
bis zum Schmelzpunkt erwärmt, wodurch infolge eines im Inneren des Kunststoffrohres
herrschenden Gasüberdruckes eine Aufweitung erfolgt. Diese Aufweitung geht allmählich
vor sich und wird durch das umgebende Faltband begrenzt. Hierbei ist die Aufweitungsphase
recht kritisch, da zum Zeitpunkt der Aufweitung keine Führung des Kunststoffrohres
vorhanden ist, so daß die Materialverteilung in diesem Bereich unter Umständen recht
unterschiedlich erfolgen kann.
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Auch der Transport des erweichten Kunststoffrohres in diesem Bereich
ist recht problematisch, weil auch Längsdehnungen erfolgen können. Diese Längsdehnungen
haben zur Folge, daß bei
späterem Gebrauch des Kunststoffrohres
als Schrumpfrohr eine Längsschrumpfung stattfindet. Diese Längsschrumpfungen sind
bei der Montage sehr unangenehm und führen zu Schwierigkeiten, da während des Schrumpfvorganges
eine Längsverschiebung des Materials auftritt, die je nach Schrumpfungsgrad verschieden
ist.
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Weiterhin läßt sich die Aufweitung nach einem solchen Verfahren und
damit schließlich auch die spätere Schrumpfung nur bis zu einem relativ geringen
Aufweitungsgrad befriedigend betreiben, da die unkontrollierte Aufweitung in der
Schmelz-bzw. Erweichungsphase zu Unregelmäßigkeiten führen kann, die sich auch bei
der späteren Schrumpfung auswirken. Ferner ist die Steuerung und Führung des Faltbandes
für die Bildung eines Zylinders am Anfang der Aufweitungsvorrichtung und die anschließende
Entfaltung des Faltbandes relativ aufwendig und kompliziert, wobei auch hier die
kritischen Bereiche am Einlauf bis zur Aufweitung des Kunststoffrohres liegen, da
von innen her keine Stützung gegeben ist.
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Schließlich sind bei dem bekannten Verfahren Unsymmetrien der Wanddicke
über den Umfang des Schrumpfschlauches möglich, da die Aufweitung in unkontrollierter
und nicht gestützter Form erfolgt. So können sich Unregelmäßigkeiten in der Materialverteilung
des Schrumpfschlauches ergeben.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Aufweitvorrichtung
für Schrumpfschläuche anzugeben, die die vorerwähnten Nachteile mindestens weitgehend
vermeidet. Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Führung
des aufzuweitenden Schrumpfschlauches aus hintereinander angeordneten Hohlzylindern
besteht, deren dem Schrumpfschlauch zugewendeten Mantelflächen als druckbeaufschlage
Feinsiebe sind. Die druckbeaufschlagten, als Feinsieb ausgebildeten Wandteile dienen
als Führungsfläche für den Schrumpfschlauch
mit der Maßgabe, daß
sich ein feiner Film des austretenden Mediums um den Schrumpfschlauch herum mit
hervorragenden Gleiteigenschaften ausbilden kann. Dabei ergibt sich eine selbstregelnde
Druckregulierung derart, daß an den Stellen, an denen der Spalt zwischen den Feinsiebteilen
und dem Schrumpfschlauch groß wird, der Druck des aus dem Feinsieb austretenden
Mediums gegen Null geht, während bei einem direkten Anliegen des Schrumpfschlauches
an der Wandung des Feinsiebes ein hoher Druck auftritt, der nahezu dem Druck des
Mediums im Innern der Hohlzylinder entsprechen kann. Dieser hohe Druck hat zur Folge,
daß der Schrumpfschlauch von der Wandung weggedrückt wird und sich so der Spalt
zwischen beiden Teilen vergrößert, während bei einem großen Spalt wegen des dann
herrschenden geringen Druckes der Schrumpfschlauch auf die Wandung zu bewegt wird.
Die neue Vorrichtung sorgt somit für eine automatische Zentrierung des Schrumpfschlauches
Diese Wirkung wird u. a. auch durch die kurze Baulänge der einzelnen Hohlzylinder
erzielt.
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Außerdem verhindern die eng beieinanderstehenden Hohlzylinder eine
Ausknickung des Schrumpfschlauches, der daher mit nennens werter Kraft in die Aufweitvorrichtung
geschoben werden kann.
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Auch der eigentliche Aufweitvorgang kann problemlos durchgeführt werden,
in dem die Wandteile der entsprechenden Hohlzylinder entsprechend konisch gestaltet
werden.
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Die zuvor erwähnte Wirkung der automatischen Zentrierung kann in Ausgestaltung
noch durch die Form der als Feinsieb ausgebildeten Wandteile unterstützt werden,
indem die dem Schrumpfschlauch zugewendeten Wandteile im Längsschnitt trapezförmig
ausgebildet sind, und zwar dergestalt, daß die längere der parallelen Trapezseiten
dem Schrumpfschlauch zugewendet ist.
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Dadurch wird erreicht, daß das den Druck regelnde Medium praktisch
über die gesamte Baulänge eines Hohlzylinders wirksam werden kann.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die
Hohlzylinder entsprechend dem in der Aufweitvorrichtung zunehmenden Schlauchdurchmesser
angepaßte Innendurchmesser aufweisen. Auf diese Weise kann die Durchlaufgeschwindigkeit
erhöht werden, weil die Reibung durch die Anpassung weiterhin reduziert wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird man die als Feinsieb
ausgebildeten Wandteile aus einem porösen Material herstellen, wodurch man auf natürlichste
Weise zu einem Feinsieb kommt. Bevorzugte poröse Materialien sind Sintermetalle
und keramische Stoffe.
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Aus zweierlei Gründen können die dem Schrumpfschlauch zugewendeten
Wandteile der Hohlzylinder als Teil eines Kegelmantels ausgebildet werden. Zum einen
benötigt man auf jeden Fall kegelförmig gestaltete Wandteile im Aufweitungsbereich.
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In diesem Falle muß der Winkel zwischen der Kegelmantelfläche und
der waagerechten Transportrichtung einen spitzen Winkel bilden, der dem Aufweitkegel
des Schrumpfschlauches entspricht.
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Zum anderen kann man Kegelmantelflächen mit einem sehr kleinen spitzen
Winkel dann einsetzen, wenn das aus den Feinsieben austretende Medium den Transport
des Schlauches unterstützen soll. Durch die Kegelmantelform wird nämlich in diesem
Falle erreicht, daß sich ein feiner, in Transportrichtung erweiternder Spalt zwischen
dem Feinsieb und der Schlauchoberfläche bildet, indem sich ein stärkerer Strom des
aus dem Feinsieb austretenden Mediums ausbildet.
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Eine den Transport unterstützende Strömung erhält man auch, wenn man
im Eintrittsbereich des Schrumpfschlauches in einem Hohlzylinder einen Dichtring
kurzer Baulänge zwischen den als Feinsieb ausgebildeten Wandteilen und dem Schrumpfschlauch
vorsieht. Dabei sorgt das Dichtelement dafür, daß das aus dem Feinsieb austretende
Medium nur in einer Richtung, der Transportrichtung, abströmen kann.
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Im Einzugsbereich des Schrumpfschlauches wird man vorzugsweise eine
Einschubeinrichtung anordnen. Sie wird bevorzugt aus einer Anzahl von Rollenpaaren
mit dem Schrumpfschlauch angepaßten Laufflächen bestehen, von denen jeweils ein
Rollenpaar zwischen zwei Hohizylindern angeordnet ist.
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Jeder Hohlzylinder wird mit einem Eintrittstutzen für gasförmige oder
flüssige Kühl- oder Heizmedien versehen werden. Im Auslaufbereich der Vorrichtung
wird man hinter dem letzten Hohlzylinder vorzugsweise ein Kalibrierelement anordnen.
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Die Erfindung wird anhand einiger nachstehend beschriebener und in
der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert.
In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der
Erfindung, Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen einzelnen Hohlzylinder, Fig.
3 ebenfalls in vergrößerter Darstellung einen Hohlzylinder analog Fig. 2 mit zwei
Variationen der Ausbildung der Mantelfläche des Hohlyzlinders.
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Die Vorrichtung 10 zur Aufweitung von Schrumpfschläuchen bei steht
aus einer Anzahl von hintereinander angeordneten Hohlzylindern 12, deren Einzelheiten
in vergrößerter Darstellung in den Figuren 2 und 3 dargestellt sind. Alle Hohlzylinder
sind gemeinsam in einem unterteilten Behälter 11 angeordnet, an dessen Stirnflächen
Ein- und Austrittsöffnungen für den hineinzuführenden Schrumpfschlauch 8 vorgesehen
sind. (Im linken Teil der Figur 1 sind die Hohlzylinder 12 nicht geschnitten dargestellt.)
Um den gegebenenfalls vor Eintritt in die Vorrichtung durch eine Vorwärmeinrichtung
geführten Schrumpfschlauch trotz seiner dadurch geringeren Festigkeit gut transportieren
zu können, ist im Einzugsbereich der Vorrichtung eine Abzugsvorrichtung angeordnet,
die aus einer
Anzahl von Rollenpaaren 21 besteht, von denen jeweils
ein Rollenpaar zwischen zwei Hohlzylindern 12 angeordnet ist. Die Rollenpaare sind
mit einer dem Schrumpfschlauch angepaßten Lauffläche ausgebildet. Im Auslaufbereich
der Vorrichtung ist hinter dem letzten, meist gekühlten Hohlzylinder 12 ein Kalibrierelement
in Form eines kühlbaren doppelwandigen Rohres 22 angeordnet.
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Die einzelnen Hohlzylinder, die in Fig. 2 und 3 in vergrößerter Form
dargestellt sind, weisen Stirnwände 13 auf, in deren Mitte jeweils dem Schrumpfschlauch
angepaßte Ein- und Austrittsöffnungen 14 vorgesehen sind.
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Im Bereich der Ein- und Austrittsöffnungen sind die Seitenwände 13
abgeschrägt ausgebildet, um so ein Lager 15 für die der Schlauchoberfläche zugewendeten
Wandteile 16 des Hohlzylinders zu bilden. Dieses Wandteil ist als Feinsieb ausgebildet,
es wird z. B. von einem porösen Sintermetall (wie in Fig. 2 dargestellt) gebildet.
Die Wandteile 16 sind im Längsschnitt trapezförmig ausgebildet, wobei die längere
der parallelen Seiten 17 des Trapezes dem Schrumpfschlauch 8 zugewendet ist. Der
Hohlzylinder ist mit einem Eintrittsstutzen 18 für ein flüssiges oder gasförmiges
Kühl- oder Heizmedium versehen.
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In Fig. 3 ist ein weiterer Hohlzylinder analog Fig. 2 dargestellt,
in dem die Wandteile 16 Variationen aufweisen. Im oberen Teil der Figur ist ein
Wandteil 16a dargestellt, das mit dem Schrumpfschlauch 8 einen spitzen Winkel in
Laufrichtung (Pfeil 9) bildet. Im unteren Bereich der Figur 3 bildet ein Wandteil
16b mit dem Schrumpfschlauch 8 einen kleinen Spalt 19, wobei an der Eintrittsseite
des Schrumpfschlauches in den Hohlzylinder zwischen der Mantelfläche und dem Schrumpfschlauch
ein - bezogen auf die Länge des Hohlzylinders - sehr kurzes Dichtelement 20 angeordnet
ist.
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Der Schrumpfschlauch steht üblicherweise unter einem geringen Uberdruck
von etwa 0,3 bar. Das in dem Hohlzylinder vorhandene flüssige Heizmedium steht dagegen
unter einem wesentlich höheren Druck von ca 6 bar. Das aus den Feinsieböffnungen
austretende Medium weist bei einem engen Spalt des Schrumpfschlauches einen großen,
bei großem Spalt nur noch einen kleinen Überdruck gegenüber dem Druck im Schlauchinneren
auf; das Medium bildet also eine dünne Zwischenschicht zwischen den Wandteilen 16
und dem Schrumpfschlauch 8 mit wachsender Dicke. Im Falle der Ausführungsformen
gemäß Fig. 3 dient das austretende Medium gleichzeitig als Transporthilfe, da es
durch die besondere Anordnung der Wandteile 16a bzw. 16b einseitig gerichtet dem
Schrumpfschlauch entlang strömt und ihn dabei mitführt.
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Die einzelnen Hohlzylinder 12 stehen in engen Abständen nebeneinander.
Die einzige Ausnahme bildet der Einzugsbereich, in dem zwischen den einzelnen Hohlzylindern
Rollenpaare 21 angeordnet sind. Der enge Abstand zwischen den Hohlzylindern 12 sorgt
dafür, daß der Schrumpfschlauch 8 nicht ausknicken kann.
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Die dünne Gasschicht zwischen den einzelnen Hohlzylindern und dem
Schrumpfschlauch sorgt für eine einwandfreie Oberfläche und für ein einwandfreies
Hindurchgleiten des Schrumpfschlauches.
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Die konische Ausbildung der Mantelflächen hat zweierlei Aufgabe. Im
Falle eines sehr spitzwinkeligen Konus dient sie, wie in Fig. 3 oben dargestellt,
als transportfördernde Einrichtung, während sie, wie im rechten Teil der Figur 1
dargestellt, mit größerem Winkel so als Aufweitzone dient, in der der Schlauch auf
den endgültig gewünschten Durchmesser gebracht wird. Je nachdem, ob der Schlauch
noch in seiner Größe verändert werden soll, oder ob er nach beendeter Aufweitung
hinsichtlich seiner Festigkeit stabilisiert werden muß, wer-
den
durch die einzelnen Hohlzylinder Heiz- oder Kühlmedien hindurchgeführt. Demzufolge
ist der erste Hohlzylinder hinter der Aufweitzone als Kühlelement ausgebildet, dem
eine Kalibriereinrichtung folgt.
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3 Figuren 12 Ansprüche