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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Hohlprofils
beliebiger Länge aus Kunstharz mit Faserverstärkungen in der Wand des Hohlprofils
sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Es ist ein Herstellungsverfahren für Hohlprofile aus faserverstärkten
warmhärtenden Harzen bekannt, bei dem mit Harz getränkte Faserstreifen auf einen
hohlen Dorn aufgewickelt werden, der durch innere Beaufschlagung mit einem Druckmittel
axial verschoben wird und als Unterlage für das Hohlprofil dient. Bei diesem Verfahren
wird die aufgewickelte harzgetränkte Fasermasse nicht mehr komprimiert, so daß Luftblasen
in der Rohrwandung verbleiben und häufig ein Rohr mit poröser Wandung erzeugt wird.
Die Abdeckung der Rohrwandung innen und außen mit Folien wäre zudem unnötig, wenn
die Rohrwandung an sich dicht hergestellt werden könnte.
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Schließlich eignet sich das bekannte Verfahren nicht zur Herstellung
genau maßhaltiger Rohre und läßt nur geringe Arbeitsgeschwindigkeiten zu, da das
aufgewickelte Rohr in der Härtungszone weder außen noch innen fest abgestützt ist.
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Es sind ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
faserverstärkter Kunstharzrohre bekannt, wobei das Kunstharz zusammen mit einzelnen,
voneinander getrennten Verstärkungsfäden durch einen ringförmigen Formkanal läuft,
in dem die für die Aushärtung erforderlichen Bedingungen, insbesondere erhöhte Temperatur,
aufrechterhalten werden. Bei diesem Verfahren besteht die Gefahr, daß das Harz bereits
am Eingang des Formkanals aushärtet und dadurch die Fortbewegung der Harzmasse durch
den Formkanal gestört wird. Außerdem hat die Bewehrung mit einzelnen, voneinander
getrennten Verstärkungsfäden den Nachteil, daß das so hergestellte Rohr in Umfangsrichtung
keine ausreichende Festigkeit aufweist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines
Verfahrens zur Herstellung eines Hohlprofils beliebiger Länge aus Kunstharz mit
Faserverstärkungen in der Wand des Hohlprofils sowie eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens, bei denen die Nachteile der letztgenannten bekannten Arbeitsweise
vermieden werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren geht davon aus, daß die Faserverstärkungen
in Form von Streifen mit dem flüssigen, in der Wärme aushärtbaren Harz getränkt
und dann in einen der Querschnittsgestalt des herzustellenden Hohlprofils entsprechenden,
die Streifen umschließenden, das Profil formenden Formkanal eingeführt werden und
das Kunstharz durch Wärmeeinwirkung im Formkanal verfestigt wird.
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Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß der
aus den kunstharzgetränkten Streifen aufgebaute Rohling am Eingang des Formkanals
gekühlt wird und daß die Längskanten der Streifen einander überlappen oder in an
sich bekannter Weise aneinanderstoßen. Durch die Kühlung des Eingangsteiles des
Formkanals wird eine Aushärtung des in der Wärme härtenden Harzes und damit eine
Blockierung des Formkanals vermieden. Auch die Gefahr, daß das über dem Eingangs
teil in einer Harzpfanne befindliche Harz vorzeitig erhärtet, wird so ausgeschaltet.
Die aneinanderstoßenden oder einander überdeckenden Verstärkungsstreifen gewährleisten
eine gute Zugfestigkeit in Umfangsrichtung und verhindern das bei mit einzelnen
Fäden be-
wehrten Rohren häufig beobachtete Aufreißen des Rohres in axialer Richtung.
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Nach der bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß eine Vielzahl
von Schichten von Längsstreifen in den Formkanal eingeführt wird und die Längskanten
der Streifen in einer Schicht im Abstand von den Längskanten der Streifen der benachbarten
Schicht so angeordnet werden, daß sich die Streifen überlappen. Auf diese Weise
werden die Festigkeitseigenschaften des Rohres beträchtlich verstärkt, obwohl die
Verstärkung an sich aus einer Vielzahl getrennter Verstärkungsstreifen zusammengesetzt
ist. Das Rohr erhält hierdurch eine gute Festigkeit in Umfangs- und Axialrichtung.
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Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, daß mindestens eine Schicht
zwischen zwei anderen Schichten angeordnet ist und die Faserverstärkungen der Streifen
dieser Zwischenschichten mindestens zum Teil willkürlich und die Faserverstärkungen
der Streifen der Innen- und Außenschichten zum größten Teil in der gleichen Richtung
wie die Längskanten orientiert sind. Die innere und äußere Verstärkungsschicht haben
also eine Faserrichtung axial zum Rohr, während die Fasern in den mittleren Schichten
regellos orientiert sind. Diese Kombination gewährleistet durch die außen und innen
befindlichen Streifen eine gute Zugfestigkeit und Biegebeanspruchbarkeit. Die regellose
Faserorientierung der inneren Verstärkungsstreifen erleichtert die Tränkung mit
Harz und vermindert die Gefahr, daß Luftblasen in den Streifen verbleiben und das
erzeugte Rohr eventuell undicht ist.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß zu Beginn
der Profilgestaltung in den Form kanal eine Schicht nicht imprägnierter gewebter
Faserverstärkung, bestehend aus aneinanderstoßenden Streifen, gezogen wird, dann
Streifen nicht imprägnierter Matten mit regelloser Faserorientierung mit den zuerst
eingezogenen gewebten Streifen eingeführt werden, diese Fasermattenstreifen durch
den Formkanal auf den zuerst eingezogenen gewebten Streifen gezogen werden, alle
diese Streifen vor Eintritt in den Formkanal mit einem flüssigen hitzehärtenden
Harz imprägniert werden und das Einführen der zuerst eingezogenen gewebten Streifen
beendet wird, wenn ein verfestigter Gegenstand am Ausgangsende des Formkanals zu
erscheinen beginnt.
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Auf diese Weise werden die verhältnismäßig dicken Matten mit regelloser
Faserorientierung mit Hilfe der dünnen gewebten Verstärkungsstreifen in den dünnen
Formkanal eingezogen. Demgegenüber wäre das unmittelbare Einziehen der Matten mit
regelloser Faserorientierung in den Formkanal mit Schwierigkeiten verbunden. Überdies
wird durch die gewebten, in Längsrichtung eine hohe Zugfestigkeit aufweisenden Streifen
ein Bruch der Verstärkung beim Anfahrvorgang vermieden, der bei Verwendung von Matten
mit regelloser Faserorientierung sehr leicht auftreten könnte. Zweckmäßigerweise
wird eine Vielzahl von Schichten gewebter Streifen zu Beginn in den Formkanal eingeführt
und werden die Mattenstreifen zwischen gewebte Streifen gelegt.
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Zum Anfahren wird zweckmäßigerweise beim Herausragen der gewebten
Streifen und der Mattenstreifen aus dem Austrittsende des Formkanals eine Zugvorrichtung
in das Ende der Verstärkung eingebaut und am Mattenstreifen befestigt, worauf ein
Führungsstück in die Zugvorrichtung eingebaut und
mit der Zugvorrichtung
verbunden wird, die Imprägnierung der Verstärkung mit dem flüssigen hitzebeständigen
Harz vor Eintritt in den Formkanal vorgenommen wird, die Zugvorrichtung in Betrieb
genommen wird, das Führungsstück vorzurücken beginnt und so die imprägnierte Verstärkung
durch den Formkanal gezogen wird. Auf diese Weise wird das erfindungsgemäße Verfahren
ohne fremde Hilfsmittel in Gang gebracht. Zweckmäßigerweise hat das verwendete Führungsstück
einen äußeren Querschnitt, der demjenigen des zu formenden Gegenstandes entspricht.
Es kann dann von der Zugvorrichtung in gleicher Weise wie der zu formende Gegenstand
erfaßt werden.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem
Formkanal mit einer vertikal angeordneten Längsachse, einem in ihm angebrachten
Kernteil, Rollen und Führungen zum Einführen imprägnierter Verstärkungsstreifen
abwärts in dem Formkanal und ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß Kühlvorrichtungen
am Eintrittsende des Formkanals vorgesehen sind und die Rollen und Führungen so
angeordnet sind, daß die Streifen in den Formkanal mit ihren Längskanten gegeneinanderstoßend
oder leicht überlappend eingeführt werden.
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Die Kühlvorrichtung an dem sich konisch verengenden Eingangsteil des
Formkanals hat den Zweck, das Harz in diesem Bereich flüssig zu halten und so eine
Verstopfung und Hemmung des Vorschubes zu vermeiden. Ferner ist so sichergestellt,
daß sich das in der Harzpfanne über dem Eingangsteil befindliche Harz nicht erwärmen
und vorzeitig aushärten kann.
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Die Rollen und Führungen gewährleisten die Anordnung der Verstärkungsstreifen
in dem Formring in einer Weise, daß auch eine gute Zugfestigkeit in Umfangsrichtung
gegeben ist.
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Nach der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung erstreckt sich
der Kernteil nach oben über den Formkanal hinweg und verläuft kegelförmig an seinem
Eingangsteil, um einen weiten Eingang zu schaffen, der sich allmählich gegen den
Teil des Formkanals verjüngt, in dem die Streifen vorrücken und sich das Harz verfestigt.
Der nach oben über den Formkanal hinwegreichende Kernteil ist hohl ausgebildet und
dient für die Zu- und Abführung des Heiz- und Kühlmediums, mit denen der Kernteil
im Bereich des Formkanals beaufschlagt wird. In dem Bereich der über dem Formteil
befindlichen Harzpfanne wird der Kernteil gekühlt, um eine vorzeitige Aushärtung
des flüssigen Harzvorrats zu vermeiden.
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Der kegelförmige Eingangsteil dient dazu, die Verstärkungsstreifen
zusammenzupressen und in den Streifen eventuell vorhandene Luftblasen herauzudrücken.
Auch das überschüssige Harz wird hierdurch veranlaßt, in die Harzpfanne zurückzufließen.
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Auf diese Weise ist gewährleistet, daß ein massiver Formkörper mit
gut eingebetteten Verstärkungsstreifen entsteht.
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Weiterhin ist vorgesehen, daß die Rollen in mindestens zwei Gruppen
angeordnet sind, wobei die Rollen einer Gruppe in radialen Ebenen zwischen den radialen
Ebenen der Rollen einer anderen Gruppe drehbar angeordnet sind und jede der Gruppen
damit verbundene Führungen hat. Diese Anordnung bewirkt, daß die Fugen der Verstärkungsstreifen
der einen Schicht gegenüber den Fugen der Verstärkungsstreifen der darüber oder
darunter befindlichen Schicht versetzt sind. Weiterhin ist
vorgesehen, daß die Führungen
für die am weitesten innen liegenden Streifen diese an einem höher gelegenen Punkt
in den Formkanal einführen, als die zuäußerst gegelenen Streifen durch ihre Führungen
in den Formkanal eingeführt werden. Auf diese Weise wird eine gute Aufeinanderlage
der Verstärkungsstreifen gewährleistet. Vorzugsweise umgeben Führungselemente die
Kernausdehnung in Form eines Trichters kegelförmig in Bewegungsrichtung der Verstärkungsstreifen
nach innen gehend.
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Der Gegenstand der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf
die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt F i g.
1 eine Seitenansicht mit teilweise nur im Umriß dargestellten Teilen einer Vorrichtung
zur Erzeugung von Rohren, Fig. 1 a eine teilweise schematische Draufsicht auf einen
Teilschnitt durch das geformte Rohr bei Darstellung der Greiferelemente der Ziehvorrichtung,
welche das Rohr erfassen, Fig. 2 eine Draufsicht im vergrößerten Maßstab nach der
Linie 2-2 der F i g. 1, wobei bestimmte Anordnungen der vorgesehenen Abschneidevorrichtung
dargestellt sind, F i g. 3 eine Draufsicht im vergrößerten Maßstab zur Darstellung
des oberen Endes der Vorrichtung nach der Fig. 1, wobei bestimmte Rollen für die
faserigen Verstärkungsstreifen veranschaulicht sind, jedoch zur besseren Darstellung
der Führungen, die unter den Rollen liegen, bestimmte Teile weggelassen sind, wobei
die Darstellung einer Ansicht nach der Linie 3-3 in der F i g. 4 entspricht, F i
g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der F i g. 3, wobei Teile des Formkanals und
der darin angeordnete Kernteil sowie die Harzpfanne, Führungen und Rollen für die
Verstärkungsstreifen dargestellt sind; Fig. 5, 6 und 7 zeigen Teildraufsichten auf
die Führungen, die für verschiedene in den Formkanal eingeführte Einlagen und Schichten
von faserigem Material benutzt werden; F i g. 8 bis 11 zeigen Schnitte nach den
Linien 8-8, 9-9, 10-10 und 11-11 im vergrößerten Maßstab der F i g. A, wobei F i
g. 8 eine Draufsicht auf die F i g. 9, 10 und 11 Schnitte sind und alle diese Darstellungen
Erwärmungs- und Kühlvorrichtungen sowie Kanäle darstellen, die in dem Formkanal
enthalten sind, F i g. 12 eine schematische Darstellung des Rohrverbindungsanschlußstückes,
welches in dem oberen Ende des Kernteiles angeordnet ist und in einer schematischen
Darstellung die Lage der Kanäle oder Kammern in dem Kernteil veranschaulicht, F
i g. 13 einen senkrechten Schnitt durch den Formkanal und das untere Ende des Kernteiles,
das Teil des Formkanals ist, durch den das Harz und die Verstärkungsstreifen geführt
werden, um das Rohr gemäß der Darstellung in Fig. 1 herzustellen, wobei diese Ansicht
im Vergleich zu der Fig. 4 in vergrößertem Maßstab dargestellt ist; Fig. 14 und
15 sind Schnitte nach den Linien 14-14 und 15-15 in Fig. 13, F i g. 16 eine noch
stärker vergrößerte Darstellung der Innenwand und der Außenwand in waagerechtem
Schnitt, die gemeinsam den ringförmigen Formkanal bilden, wobei auch die Einlegeart
der verschiedenen Verstärkungsstreifen gezeigt ist, die bei der Herstellung der
erfindungsgemäßen Rohre verwendet werden,
F i g. 17 eine Draufsicht
im Maßstab der F i g. 16 bei Darstellung bestimmter Einzelheiten der Führung für
den Faserstreifen und der Anordnung desselben zur Förderung des Verstärkungstreifens
in den Formkanal hinein, Fig. 18 eine Teildarstellung bestimmter Einzelheiten der
Harzzuführung, die vorzugsweise bei der in den F i g. 1 bis 17 gezeigten Ausführugnsform
zur Anwendung kommt, F i g. 19 eine Darstellung einer Harzzuführung abgewandelter
Form im Vergleich zu derjenigen der Fig. 18, F i g. 20 eine Darstellung einer abgewandelten
Ausfuhrungsform, in welcher ein Paar Rollen zur Förderung der Verstärkungsstreifen
durch eine gemeinsame Führung angeordnet sind, F i g. 21 eine zum Teil schematische
Umrißzeichnung von Teilen der in F i g. 1 beispielsweise dargestellten Ausrüstung,
bei welcher jedoch bestimmte Vorrichtungen und Vorgänge dargestellt sind, die zu
Beginn des Betriebes zur Anwendung kommen, F i g. 22 eine Ansicht eines Teiles,
der in dem in Fig. 21 gezeigten Anfahrvorgang zur Anwendung kommt, Fig.23, 24 und
25 Teildarstellungen, welche drei verschiedene Arten von Glasfaserverstärkungsstreifen
zeigen, die vorzugsweise zur Verwendung kommen; F i g. 23 zeigt einen filzartigen
Verstärkungsstreifen, in dem die Fasern regellos orientiert sind, Fig. 24 einen
Verstärkungsstreifen, der regellos orietentierte wie auch in bestimmter Richtung
ausgerichtete Fasern enthält, und F i g. 25 einen gewebeartigen Verstärkungsstreifen.
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Die allgemeine Anordnung der in F i g. 1 gezeigten Einrichtung umfaßt
einen Formkanal A, eine Zugvorrichtung vom Raupentyp B, wobei die Bauweise senkrecht
angeordnet ist, so daß das geformte Rohr P auf Grund der Tätigkeit der Zugvorrichtung
nach unten gefördert wird. Oberhalb des Formkanals ist eine Harzpfanne C und oberhalb
dieser Harzpfanne eine Zufuhrvorrichtung D für Faserverstärkungsstreifen angeordnet,
welche aus Rollen und Führungen besteht.
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Unterhalb der Zugvorrichtung B befindet sich der Boden oder eine
andere bauliche UnterstützungE, durch die das Rohr P nach unten abgegeben wird.
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Die Unterstützung E dient dazu, die Abschneidevorrichtung F aufzunehmen.
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Obwohl verschiedene Einzelteile der Einrichtung hinsichtlich der
Größe der Verhältnisse verändert werden können, hängen sie doch von der Größe und
der Art des herzustellenden Gegenstandes ab. Der Formkanal A kann in einem typischen
Fall für die Herstellung von Rohren von etwa 127 mm Durchmesser und 4,7 mm Wandstärke
etwa 762 mm lang sein, und die Zugvorrichtung B kann etwa 1830 mm lang sein. Es
ist somit ersichtlich, daß die Einrichtung oft ziemlich groß ist. Zur Erleichterung
des Betriebes und zur Bedienung der Einrichtung können an einigen Stellen Böden
oder Decks angeordnet werden, beispielsweise auf der Ebene der Unterstützung E und
ebenso vorteilhaft am unteren Ende des Formkanals A, so daß der Bedienungsmann einen
leichten Zugang zur Harzpfanne C und auch zu der Zufuhrvorrichtung D hat.
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Ganz allgemein beschrieben besteht das Verfahren in dem Einführen
des flüssigen, wärmehärtbaren Har-
zes in die Pfanne C und in der Förderung der Faserverstärkung
von der ZufuhrvorrichtungD L> über die Führungen durch das Harz der Pfanne C
in den Eingangsteil des Formkanals A. In einer bestimmten Zone des Formkanals wird
auf das Harz Wärme zur Einwirkung gebracht, um es zu verfestigen. Das verfestigte
Stück, welches bei P gezeigt ist, wird aus dem Förderende des Formkanals mittels
der Zugvorrichtung B herausgezogen. Beim Herabfahren des Stükkes P von der Zugvorrichtung
bewegt sich dieses zwischen den Teilen oder Trägern der Unterstützung hindurch und
an der Abschneidevorrichtung F vorbei nach unten, die vorbestimmte Rohrlängen abschneidet.
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Die Anordnung des Formkanals ist in den F i g. 4 und 13 bis 15 in
größeren Einzelheiten gezeigt. Der Formkanal besteht aus dem äußeren Teil in Form
eines Zylinders 26, in welchem ein Kernteil 27 angeordnet ist. Der Kernteil ist
ebenfalls ein zylindrischer Körper, der sich über die gesamte senkrechte Länge des
Formkanalzylinders 26 hinweg erstreckt. Er weist eine nach oben reichende Verlängerung
27 a (s. Fig. 4) auf, die einen geringerenAußendurchmesser und eine geringere Wandstärke
hat als der Kernteil 27, wobei ; beide Teile durch einen kegeligen Eingangsteil
27b ineinander übergehen. Die kegelige Zone erstreckt sich innerhalb des Formkanalzylinders
26 nach unten, so daß der ringförmige Formkanal einen kegeligen oder erweiterten
Eingangsendabschnitt aufweist.
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Der Forinkanalzylinder 26 wird in radialem Abstand von einem Mantel
28 umgeben. Der so zwischen Formkanalzylinder 26 und Mantel 28 gebildete zylindrische
Ringraum wird in mehrere Kammern für Wärmeaustauschmedien aufgeteilt. Die obere
Kammer 29 ist für ein Kühlmittel, z. B. Wasser, sowie für den Wasserumlauf vorgesehen
und enthält Anschlüsse 30 und 31. Zur Regulierung des Wasserdurchflusses kann eine
temperaturempfindliche Steuervorrichtung 32 vorgesehen sein. Die Kammer 29 ist um
den Eingangsteil des Formkanals herum zwischen dem Form kanalzylinder 26 und dem
Kernteil 27 angeordnet.
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Die Umwälzung des Wassers durch diese Zone kühlt das Harz in dem Eingangsteil
des Formkanals und verhindert dadurch eine Verfestigung des Harzes in diesem Teil.
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In dem mittleren Bereich des Formkanals befindet sich innerhalb des
Mantels 28 eine weitere Kammer 33, welche für die Umwälzung eines Heizmittels, z.
B.
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Dampf, vorgesehen ist. Einlaß- und Auslaßanschlüsse 34 und 35 sind
für die Dampfumwälzung vorgesehen.
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Die Erwärmung des Harzes durch den Dampf in dieser Kammer unterstützt
die Verfestigung des Harzes.
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An dem unteren Ende des Formkanals ist eine Kammer 36 mit Umwälzueg
von Kühlflüssigkeit, z. B.
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Wasser, vorgesehen, wobei dieser Kammer Einlaß-und Auslaßanschlüsse
37 und 38 zugeordnet sind.
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Die Wirkung dieser Kühlkammer besteht darin, die Temperatur des verfestigten
Gegenstandes bis auf einen Wert unterhalb des Warmverformungspunktes zu senken,
bevor der Gegenstand aus dem unteren Ende des Formkanals abgegeben wird.
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Zwischen der oberen, dem Kühlen dienenden Kammer 29 und der mittleren,
dem Heizen dienenden Kammer 33 ist eine Kammer 39 in der Art eines Totraumes vorgesehen,
welche dazu dient, eine mehr allmähliche Zunahme in der Temperatur herbeizuführen,
wenn sich das Harz durch den Formkanal nach
unten bewegt. Dieses
verhindert eine gewisse Zersetzung des Harzes.
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Der Kern ist in ähnlicher Weise in mehrere übereinander angeordnete
Kammern unterteilt, von denen sich die obere Kammer 40 durch die nach oben reichende
Kernausdehnung bis zur Spitze des Kernes erstreckt. Diese Kammer erstreckt sich
auch in den kegeligen Teil des Kernes hinein nach unten, der innerhalb des Eingangsteiles
des Formkanals liegt. Das untere Ende der Kammer 40, die als Kühlkammer dient, ist
durch die C ; Querwand 41 begrenzt. Die Kammer 42 in dem Abschnitt des Kernes innerhalb
des Formkanals ist für die Umwälzung des Heizmittels vorgesehen. In dem Bodenabschnitt
des Kernes befindet sich eine Kammer 43 für Kühlflüssigkeit. Aus F i g. 13 ist ersichtlich,
daß die Kammern 42 und 43 in demselben senkrechten Bereich liegen wie die Kammern
33 und 36 des Mantels 28. In dem Kern ist ferner ein Totraum oder eine Kammer 44
zwischen der oberen Kammer 40 und der Kammer 42 und ein ähnlicher Totraum 45 zwischen
dem unteren Ende der Kammer 42 und der Kammer 43 vorgesehen. Der Totraum 44 dient
demselben Zweck wie der Totraum 39 in dem Formbackenmantel.
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Die Verrohrung und die Verbindungen für die Umwälzung der Kühl- und
Heizmedien durch die Kammern in dem Kern sind nicht nur in den F i g. 13, 14 und
15, sondern auch in den Fig. 8 bis einschließlich 11 und in der schematischen Darstellung
der F i g. 12 gezeigt.
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Die Einlaßverbindung 46 dient zur Einführung des Kühlwassers in die
Kammer 40. Dieses Kühlwasser verläßt die Kammer 40 über den Auslaßanschluß 47, der
mit dem oberen Ende eines hochstehenden Rohres 48 verbunden ist, welches sich bis
zu einem Punkt im Bereich des unteren Endes der Kammer 40 nach unten erstreckt (s.
Fig. 12, 13 und 9). Der Einlaßanschluß 49 dient zur Einführung von Dampf durch das
Rohr 49 a in die Kammer 42. Das Kondensat wird über das Rohr 50 und den Ablaßanschluß
51 von der Heizkammer 42 abgezogen. Kühlflüssigkeit wird an die untere Kammer 43
durch die Einlaßverbindung 52 herangeführt, welche mit dem Rohr 53 in Verbindung
steht. Das Wasser wird durch das Rohr 54, welches mit der Auslaßverbindung 54' in
Verbindung steht, aus der Kammer 43 abgelassen.
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Hinsichtlich der Heiz- und Kühlverbindungen und Verrohrungen innerhalb
des Kernes sei darauf hingewiesen, daß viele dieser Teile bei der Darstellung in
F i g. 4 im Interesse der Klarheit weggelassen worden sind.
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Der Einlaßanschluß für den in die Kammer 42 eingeführten Dampf und
der Auslaßanschluß für das Kondensat sind gemäß der Darstellung bei 56 in dem Bereich,
in welchem diese Verbindungen durch die obere Kammer 40 und den Totraum 44 hindurchgehen,
mit einer Verkleidung oder Isolierung versehen, wie es in den Fig. 9, 12 und 13
dargestellt ist. Eine ähnliche Verkleidung 57 ist um die Einlaßverbindung für die
in die Kammer 43 eingeführte Kühlfiüssigkeit in dem Bereich vorgesehen, in dem diese
Verbindung durch die Kammer 42 hindurch führt, und ebenso in dem Bereich, in dem
diese Verbindung durch den Totraum 45 hindurchführt.
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In einer Segmenttrennwand 59 ist in einer Ausnehmung eine Temperaturanzeigevorrichtung
58 in der Kammer 42 angeordnet (s. Fig. 10). Diese Vorrichtung hat eine Verbindung
60, die durch ein Rohr 60a
nach oben und aus dem Kern 61 herausgeführt ist.
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Es ist außerdem auch in der Kammer 33 eine Temperaturanzeigevorrichtung
62 vorgesehen (s. Fig. 13 und 14).
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Alle Kernteile sind mittels der mittleren Stange 63 zusammengebaut
und aneinander befestigt, welche sich von der oberen Verschlußplatte 64 für den
Kern ganz bis zur unteren Verschlußplatte 65 erstreckt (s. Fig. 4 und 13).
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Eine Leitwand 66, die in einer radialen Ebene an einer Seite des
Kernes innerhalb der oberen Kammer 40 liegt, verhindert einen Kurzschluß der Kühlflüssigkeit
von dem Einlaß zum Auslaß (s. Fig. 9). Eine ähnliche Leitwand 67 dient d'emselben
Zweck in der unteren I Kammer 43 des Kernes (s. F i g. 11).
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Aus der Beschreibung geht hervor, daß der äußere Formkanalzylinder
und der Kern entsprechend ähnlich angeordnete Kühl-, Heiz und Kältekammern haben.
Die Wärmeübertragungsmedien, die durch diese verschiedenen Kanäle umgewälzt werden,
werden gesteuert, um eine bestimmte Temperaturkurve für das durch die Anlage hindurchströmende
Harz vorzusehen. Zunächst wird die Temperatur an dem Einlaßteil des Formkanals,
in dem die Verstärkung zusammengedrückt und überflüssiges Harz in die Harzpfanne
zurückgegeben wird, ausreichend niedrig gehalten, um ein Festwerden des Harzes in
der Harzpfanne zu verhindern. Derselbe Zweck wird auch durch die Kühlung der nach
oben reichenden Kernausdehnung verfolgt. Die Kernausdehnung wi, rd in dem Bereich
des in der Harzpfanne befindlichen Harzes bis hinauf zum oberen Ende gekühlt, an
dem der Harznachschub zum Kern gefördert wird.
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Die Heizkammer in dem mittleren Bereich des äußeren Formkanalteiles
und dem Kern ermöglicht ein Abbinden des Harzes und somit eine Verfestigung des
Gegenstandes. Die Formung erfolgt in dem mittleren Bereich des Formkanals, in dem
dieser einen geraden, d. h. gleichmäßigen Querschnitt hat.
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Die unteren Kühlkammern des äußeren Formkanalteiles und des Kernes
ermöglichen eine Temperaturverminderung des verfestigten und geformten Gegenstandes
auf einen Wert unterhalb des Warmverformungspunktes, bevor der geformte Gegenstand
nach außen abgegeben oder aus dem Förderende des Formkanals herausgefördert wird.
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Wie am besten aus den F i g. 1 und 4 ersichtlich, ist der Formkanal
auf einem Bügel 68 angeordnet, welcher auf dem oberen Ende des Rahmens 69 der Zugvorrichtung
B abgestützt ist. Das untere Ende dieses Rahmens ist auf den Bauelementen oder dem
Boden E gelagert, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.
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Die Einzelheiten der Lagerung und des Antriebes der Zugvorrichtung
brauchen nicht beschrieben zu werden. Es sollten jedoch in Verbindung mit dieser
Zugvorrichtung gewisse Punkte beachtet werden, z. B. die Tatsache, daß eine Anzahl
Raupen mit Greiferschuhen 70 und Blöcken vorgesehen sind, die so geformt sind, daß
sie auf dem Umfang des in der Herstellung befindlichen Rohres passen und dieses
erfassen (s. Fig. la). Ungeachtet der Anzahl der Raupen und Greiferschuhe ist es
wünschenswert, daß diese Greiferschuhe einen erheblichen Teil, vorzugsweise den
größten Teil, des Rohrumfanges erfassen und somit die Aufwendung eines hohen Druckes
gestatten, ohne daß dabei für das Rohr die Gefahr des Zusammenfallens besteht. Jeder
Greiferschuh ist mit einem Gummifutter oder einem anderen Reibungsfutter
versehen,
so daß er in der Lage ist, eine kräftige Zugkraft auf das in der Herstellung befindliche
Rohr zu übertragen, wenn die Greiferschuhe auf das Rohr gedrückt werden. Ein solches
Erfassen des Rohres durch die Greiferschuhe erfolgt durch die pneumatischen Zylinder
71, die dazu dienen, die beiden Raupen zueinanderzudrücken und so das Rohr zwischen
den Paaren der Greiferschuhe 70 wirksam zu erfassen.
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Unterhalb des Bodens oder der Unterstützung E ist eine Abschneidevorrichtung
F angeordnet, wie es in den F i g. 1 und 2 gezeigt ist, die ein Abschneiden des
Rohres in Stücke der gewünschten Länge ermöglicht.
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Diese Vorrichtung besteht aus einer Schneidscheibe, die auf der Welle
eines Motors 73 angeordnet ist, der wieder von den parallelen Armen 74 aufgenommen
wird, die auf waagerechten Drehpunkten an der senkrechten Welle 75 angelenkt sind.
Das Gewicht der Hebel, der Scheiben und des Motors wird durch ein Gewicht 76 abgeglichen.
Die senkrechte Welle 75 ist zur Ausführung einer Drehbewegung um ihre eigene senkrechte
Achse befähigt. Diese Bewegung wird durch einen Arm 77 gesteuert, der mit einer
Betätigungsstange 78 verbunden ist, die an einem mit einem Zylinder 80 zusammenwirkenden
Kolben 79 befestigt ist. Der Zylinder dient dazu, die Arme und somit den Motor sowie
die Schneidscheibe längs eines bogenförmigen Weges zu verschwenken, dessen Grenzen
durch die punktierten Kreise 72 a und 72 b angedeutet sind. Auf diese Weise kann
die Schneidscheibe das Rohr P erfassen und durchschneiden.
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Obwohl die Einzelheiten der Steuerungen für diese Vorrichtungen hier
nicht beschrieben zu werden brauchen, sei doch darauf hingewiesen, daß der Betrieb
des Motors und des Zylinders 80 durch zwei Steuervorrichtungen 81 und 82 geregelt
wird (s. Fig. 1 unten), wobei die Vorrichtung 81 bei ihrer Betätigung durch das
untere Ende des Rohres P derart wirksam ist, daß die den Schneidscheibenmotor 73
antreibt. Dieser treibt die Schneidscheibe an und erregt ebenso einen Magneten eines
doppelten Magnetventils 73 a des Zylinders 80, um die Schneidscheibe um einen Bogen
zu verschwenken, der zum Abschneiden einer Rohrlänge vorgesehen ist (s. F i g. 2),
d. h. von einer der Stellungen 72 a und 72 b in die andere Stellung. Wenn eine gegebene
Rohrlänge auf diese Weise abgeschnitten worden ist, fällt dieses Stück nach unten
und erfaßt die Steuervorrichtung 82, die wieder den Schneidscheibenmotor 73 und
den Zylinder 80 erregt. Die Schneidscheibe bleibt dann außerhalb des Weges des Rohres
P und gestattet die Herabbewegung einer weiteren Rohrlänge für den folgenden Schneidvorgang.
Zu diesem Zeitpunkt verschwenkt sich die Schneidscheibe in die andere Richtung,
um eine andere Rohrlänge abzuschneiden.
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Die angelenkten Hebel 74 und das Gegengewicht 76 gestatten es der
Schneidscheibe, der Abwärtsbewegung des Rohres während eines Schneidvorganges zu
folgen. Danach hebt das Gegengewicht die Schneidscheibe wieder in die gewünschte
Stellung für den Beginn des nächsten Schneidvorganges.
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Auf dem oberen Ende des Formkanals A ist eine Harzpfanne, die bei
C in F i g. l gezeigt ist, angeordnet. Sie besteht aus einem eimerförmigen Gefäß
83, das in Fig. 4 gezeigt ist. Der Boden dieser Harzpfanne ist zum oberen Eingangsende
des ringförmigen Formkanals hin zwischen dem Formkanalzylin der 26 und dem Kern
27 offen. Zum Boden der Harz-
pfanne hin ist ein Ablaßrohr 84 vorgesehen, welches
normalerweise mit einem Stöpsel verschlossen ist.
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Das Harz hat in der Pfanne einen solchen Stand, wie er in der Fig.
4 mit L angegeben ist.
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Wie erwähnt, werden die Faserverstärkungsstreifen für den in' der
Herstellung befindlichen Gegenstand von einem bei D in Fig. 1 gezeigten Zufuhrmittel
herangeführt. Wie es in den F i g. 3 bis 7 deutlicher gezeigt ist, besteht dieses
Zufuhrmittel aus mehreren Rollen 85, die in einer Reihe um die Achse des Kernes
und des Formkanals herum angeordnet sind, wobei jede Rolle in einer radialen Ebene
umläuft, was deutlich in F i g. 3 gezeigt ist. Jede Rolle ist mittels zweier Bügel
86 gelagert, welche an einer mittleren Platte 87 befestigt sind. Die Platte 87 wird
durch nach unten zu einer Platte 89 vorstehende Verstrebungen gehalten, wobei die
Platte 89 durch eine Platte 90 an dem Formkanal befestigt ist. Im Mittelpunkt der
oberen Platte 87 ist ein Anschlußstück 91 vorgesehen, welches an dem oberen Verschlußkörper
64 des Kernes angeschweißt ist, auf der Platte 87 ruht, durch Bolzen daran befestigt
ist und dadurch die Halterung für den Kern bildet, welche ganz durch die Harzpfanne
und die Öffnung in dem Formkanalteil 26 hindurch von dort herabhängt.
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In der besonderen dargestellten Ausführungsform sind zwölf Rollen
85 vorgesehen, die jeweils einen Vorrat von Verstärkungsstreifen aufnehmen, wie
es bei 92 in Fig. 1 und 4 schematisch angedeutet und auch in F i g. 3 gezeigt ist.
Jeder der Streifen verläßt seine Rolle 85 und bewegt sich durch eine Führung, z.
B. die rohrförmige Führung 93, hindurch. Die Führung hat einen Kanal, dessen Querschnitt
im wesentlichen dem Querschnitt des Verstärkungsbandes entspricht. An dem inneren
Ende jeder Führung ist eine gebogene Lippe 94 angeordnet, welche dazu dient, den
Streifen in einem Bogen nach unten zu führen, wo er mit zusätzlichen Führungskörpern
zur Zusammenwirkung kommt.
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Die Rollen 85 und die von ihnen herangeführten Verstärkungsstreifen
werden in vier Gruppen eingeteilt, wobei jede Gruppe drei dieser Rollen und Streifen
mit einem Winkelabstand von 1200 voneinander um die senkrechte Achse der Einrichtung
aufweist, welche mit den Rollen der anderen Gruppen ineinandergreifen. Die drei
Streifen, die von der ersten Gruppe von drei Rollen abgezogen werden, werden alle
in derselben waagerechten Ebene radial nach innen durch diese Führung 93 hindurchgeführt.
Teile dieser Führungen erscheinen oben in F i g. 4. Die Streifen dieser Gruppe bewegen
sich nach unten über die gebogenen Lippen 94 und von dort in das obere oder Eingangsende
des Führungstrichters 95 hinein (s. Fig. 1, 3, 4 und 17). In ähnlicher Weise wird
die zweite Gruppe von drei Streifen radial nach innen durch die Führungen 93 hindurchgeführt
(von denen eine links in F i g. 4 erscheint und alle drei in F i g. 5 dargestellt
sind), und diese Führungen fördern die zweite Gruppe von drei Streifen in das obere
Ende eines Trichters 96.
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Eine ähnliche Gruppe von drei l ; Führungen 93 (F i g. 6) fördert
die drei Streifen der nächsten Gruppe in einem Trichter 97 (s. auch Fig. 4). Schließlich
wird die vierte oder letzte Gruppe von Streifen durch einen Satz von drei Führungen
93 gelenkt (von denen eine rechts in Fig. 4 erscheint und alle in Fig. 7 dargestellt
sind). Diese letzte Gruppe von Streifen wird von den Führungen 93 in den untersten
Trichter
98 hin eingeführt, welcher unterhalb der Ebene L des Harzes
in der Harzpfanne angeordnet ist, wie es in F i g. 4 gezeigt ist. Dieser Trichter
98 ist an seinem oberen Ende abgeschnitten, um einen Zugang zum unteren Teil der
Harzpfanne zu gewährleisten.
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Aus der Beschreibung geht hervor, daß die Verstärkungsstreifen ;
in Schichten oder Zargen um den mittleren Kern herum aufgelegt werden, wobei jede
Schicht oder jede Lage jeweils drei Streifen aufweist, die im wesentlichen Rand
an Rand angeordnet sind.
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Infolge der Anordnung der Rollen verschiedener Gruppen in solchen
Stellungen um die senkrechte Achse der Vorrichtung herum, daß sie zwischeneinander
angeordnet sind oder ineinandergreifen, sind die Streifen jeder Gruppe in der in
F i g. 16 gezeigten Weise stufenweise aufgelegt. In dieser Figur sind vier Schichten
oder Lagen von Verstärkungsstreifen bei R 4, R 2, R 3 und R 4 dargestellt. Jede
dieser Schichten besteht aus drei Streifen. Es ist zu beachten, daß die Verbindungen
zwischen den Streifen jeder folgenden Schicht von den Verbindunvgen der nächstfolgenden
Schicht um 300 versetzt sind. Auf diese Weise überlappen die Streifen einer Schicht
die Verbindungen der Streifen in den benachbarten Schichten. Dieses verbessert den
Verstärkungswert des in das System eingeführten faserigen Verstärkungsmaterials.
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Bei der Herstellung von rohrförmigen Gegenständen, insbesondere von
zylindrischen Rohren, werden vorzugsweise in jeder Schicht so breite Verstärkungsstreifen
verwendet, daß sie im wesentlichen Kante an Kante gegeneinander anstoßen. Bei bestimmten
Zwecken können sie sich ein gewisses Stück überlappen. Wenn die Streifen jeder Schicht
Kante an Kante aneinander anstoßen, sind sie vorzugsweise von der Mitte zum Umfang
in der Breite allmählich abgestuft.
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Die schmalsten Streifen liegen dabei in der Mitte und die breitesten
Streifen am Umfang, sa daß die richtige Beziehung von Kante zu Kante aufrechterhalten
bleibt, ungeachtet der Zunahme der Umfangsabmessung in den äußeren Schichten. Während
die verschiedenen Verstärkungsstreifen um den Kern herum aufgelegt werden, bewegt
sich diese gesamte Verstärkung nach unten durch das in der Harzpfanne 83 befindliche
Harz und durch den Boden der Pfanne hindurch. Sie tritt dann in den Eingangsteil
des Formkanals ein. Infolge des kegeligen Eingangsteiles 27 b wird die faserige
Verstärkung bei ihrem Eintritt in den Formkanal etwas zusammengepreßt. Diese Anordnung
sorgt auch für eine Imprägnierung der Verstärkungsstreifen mit Harz, wobei der kegelige
Eingangsteil des Formkanals die Imprägnierung begünstigt und auch dazu dient, eventuell
noch in den Verstärkungsstreifen eingeschlossene Luft auszutreiben.
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Die gründliche Imprägnierung der Verstärkung mit dem Harz wird auch
mit der in F i g. 18 gezeigten Vorrichtung erreicht. Diese Darstellung zeigt eine
der Führungen 93 der ersten oder oberen Gruppe von drei solchen Führungen, durch
die der Verstärkungsstreifen 92 radial nach innen und von da durch den Trichter
95 nach unten gefördert wird. Unmittelbar über der Führung 93 befindet sich eine
kleine Harzpfanne 99, in der zum inneren Ende hin eine einstellbare Wand 100 angeordnet
ist. Unter der Wand 100 kann Harz in dem Bereich der gebogenen Lippe 94 zur Oberseite
des Faserstreifens 92 strömen. Das Harz läuft durch ein Zufuhrrohr 101, das von
einem durch einen Schwimmer 103 betätigten Ventil 102 gesteuert wird, in die Pfanne
99 ein, wodurch ein vor-
bestimmter Harzstand in der Pfanne 99 aufrechterhalten wird.
Es kommen drei solcher Harzpfannen 99 zur Verwendung, von denen eine mit jeder der
drei Führungen 93 für die obere Streifengruppe verbunden ist. Auf diese Weise wird
Harz auf die Innenseite der inneren Schicht oder Lage der in das System eingeführten
Streifen aufgebracht, d. h., es wird an der Berührungsfläche zwischen den Verstärkungsstreifen
und der Außenseite des Kernes Harz aufgebracht.
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Dieses erhöht nicht nur die Wirksamkeit der Imprägnierung der Verstärkung,
sondern erleichtert ferner die Gleitbewegung der Verstärkung auf der Oberfläche
des Kernes.
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Eine wahlweise Ausführungsform der Vorrichtung zum Auftragen von
Harz auf die Berührungsfiäche zwischen dem Kern und der faserigen Verstärkung ist
in F i g. 19 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist an einer Erhöhung oberhalb der
höchsten Führungen 93 (in F i g. 19 nicht gezeigt) eine ringförmige Harzzufuhr angeordnet,
die den Kern umgibt und einen Auslaß aufweist. Der Auslaß wird durch einen einstellbaren
Ring 105 gesteuert, wobei diese Vorrichtung eine Bodenwand mit einer nach unten
geneigten Lippe 106 aufweist, mittels der das Harz nach innen gelenkt wird, so daß
es an die Außenseite des Kernes gelangt und auf dieser nach unten fließt und schließlich
auf die Gewebestreifen auftrifft, welche die Innenschicht der Faserverstärkung bilden.
Das Harz kann durch das Zufuhrrohr 107 zum Vorrat 104 hingeführt werden.
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In Fig. 20 ist ein wahlweise Anordnung für die Zufuhr bestimmter
Verstärkungsstreifen gezeigt. Hier sind zwei Rollen 85 a und 85 b für die Verstärkungsstreifen
vorgesehen, die zusammen durch eine gemeinsame Führung 93 in den Trichter 95 hineingeführt
werden. Bei dieser Ausführungsform werden zwei Streifen durch jede Führung hindurch
geführt.
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Eine ähnliche Vielfachvorschubanordnung kann für jede der verschiedenen
Lagen benutzt werden, und es kann auf diese Weise eine verhältnismäßig dicke Wandverstärkung
aufgebaut werden, z. B. für die Erzeugung eines verhältnismäßig dickwandigen Rohres
oder anderer rohrförmiger Gegenstände.
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In Verbindung mit der Eigenart der für die Verstärkung verwendeten
Faserstreifen sollten mehrere Faktoren berücksichtigt werden.
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Während die Erfindung auf Gegenstände mit verschiedenartigen Faserverstärkungen,
wie z. B. zellulosehaltige Matten, gefilzte oder gewebte Matten, verschiedene Papierarten,
anwendbar ist, eignen sich die Vorrichtung sowie das Verfahren gemäß der Erfindung
insbesondere für Glasfaserverstärkungen in den verschiedensten Formen, z. B. mattenartiges
oder filzartiges Platten- oder Bandmaterial, Gewebe oder Tuche, Gespinste und Kombinationen
dieser Formen. Für bestimmte Zwecke, z. B. bei der Herstellung von Rohren, werden
vorzugsweise Faserstreifen, insbesondere eine bestimmte Kombination von Faserstreifen,
verwendet, von denen einige erhebliche Mengen von in Streifenlängsrichtung verlaufenden
Fasern und einige erhebliche Mengen oder nur unregelmäßig verteilte Fasern aufweisen.
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Zur weiteren Erläuterung wird auf die F i g. 23, 24 und 25 Bezug
genommen, welche in einer etwas vereinfachten schematischen Art drei verschiedene
Arten von Faserstreifenmaterial zeigen, das für verschiedene Zwecke gemäß der Erfindung
verwendet werden kann.
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In Fig.23 ist eine Teildarstellung eines mattenartigen Streifens
gezeigt, in dem die Fasern regellos ausgerichtet sind. Glasfasermatten dieser Art
sind in den verschiedensten Gewichten und Dichten zwischen 0,15 keim2 bis zu einem
Mehrfachen verfügbar. Im allgemeinen wird diese Materialart aus eindrähtigen Fasern
hergestellt. Es hat die Neigung, ein schwammiges, elastisches Gefüge zu behalten,
auch wenn es mit flüssigem Harz benetzt wird. Die Gegenwart der eindrähtigen Fasern
erhöht die leichte Imprägnierbarkeit des Materials.
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Filzartiges oder mattenartiges Material mit beliebigem Faserverlauf
der in F i g. 23 gezeigten Art hat keine besonders gute Zugfestigkeit in irgendeiner
Richtung. Für bestimmte Zwecke wird eine andere Art faserigen Materials mit größerer
Zugfestigkeit verwendet, insbesondere in Längsrichtung der Streifen und des zu bildenden
Gegenstandes. Ein solches Material, welches aus Glasfasern hergestellt ist, ist
in F i g. 24 ebenfalls in etwas vereinfachter Art oder schematischer Art gezeigt.
Dieses Material hat regellos orientierte Fasern sowie Gespinste, die sich in der
Längsrichtung der Streifen, d. h. vom Oberteil zum Boden der F i g. 24, erstrecken.
Dieses Streifenmaterial ist auch in verschiedenen Gewichten verfügbar, z. B. in
Gewichten von 0,3 kg/m2 bis zu einem Mehrfachen. Die Anzahl der einzelnen Fäden
in derartigen Gespinsten kann ebenfalls veränderlich sein wie auch der Abstand der
Streifen. In einer typischen Matte dieser Art können »20-Enden«-Gespinste mit einer
Teilung von etwa fünf bis sechs je 25,4 mm Breite verwendet werden. In jedem Fall
tragen die Gespinste erheblich zur Festigkeit, insbesondere in der Längsrichtung
der Verstärkungsstreifen und somit in axialer Richtung des herzustellenden Gegenstandes
bei.
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F i g. 25 zeigt noch eine weitere Ausführungsform einer faserigen
Verstärkung, und zwar ein gewebtes oder tuchartiges Glasgewebe, in welchem die Fasern
nach irgendeinem Muster zusammengewebt sind, so daß in beiden zueinander senkrechten
Richtungen eine erhebliche Zugfestigkeit im Vergleich zu der Matte mit regellos
orientierten Fasern besteht. Ein solches Tuch oder Gewebe wird für viele Zwecke
benutzt. Während F i g. 25 eine Leinenbindung oder ein einfaches Gewebe zeigt, können
auch andere Gewebe verschiedener anderer Bindungen benutzt werden. Die Benutzung
eines solchen Gewebes beim Anfahrvorgang des erfindungsgemäßen Verfahrens wird noch
näher beschrieben.
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Gemäß der Erfindung bestehen die inneren und äußeren Schichten R
1 und R 4 (F i g. 16) der Verstärkung aus Streifen, in denen eine gewisse Faserorientierung
vorhanden ist. Zu diesem Zweck wird Mattenmaterial der in der F i g. 24 gezeigten
Art verwendet, in dem die Gespinste eine erhebliche Zugfestigkeit in der Faserverstärkung
haben, und zwar in einer Richtung axial zu dem in der Herstellung befindlichen Gegenstand.
Gleichzeitig wird für die Zwischenlagen R2 und R 3 ein Mattenmaterial mit regellos
orientierten Fasern verwendet, z. B. eine Matte der in F i g. 23 gezeigten Art.
Durch diese Kombination von Faserstreifen entstehen verschiedene Vorteile einschließlich
der Tatsache, daß die in den Lagen R 1 und R 4 vorhandenen Gespinste eine Zugfestigkeit
in axialer Richtung des Gegenstandes ergeben und insbesondere axial zu den Verstärkungsschichten,
welche mit den Innen und Außenwänden des ringförmigen Formkanals in Berührung kommen,
wobei diese
Schichten bei der Bewegung durch den Formkanal Zugkräften ausgesetzt
sind, die die Verstärkung während des Formens und Abbindens zerreißen können.
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Die Zwischenlage der Streifen mit beliebig ausgerichteten Fasern der
in F i g. 23 gezeigten Art im inneren Teil der Verstärkung begünstigt die Imprägnierung
der Verstärkung und stellt sicher, daß das Harz bis zum Inneren der Rohrwand vordringt,
und vermeidet somit das Vorhandensein von leeren Räumen oder einer Porosität. Das
federartige oder elastische Gefüge oder die elastische Beschaffenheit der Matten
mit beliebig ausgerichteten Fasern unterstützt auch beim »Ausfüllen« des Formkanals
und sozusagen beim »Absorbieren« gewisser Unregelmäßigkeiten, die in anderen Bestandteilen
der zur Verwendung kommenden Verstärkung vorhanden sein können. Eine Kombination
dieser Art hat sich als besonders günstig für das Herstellungsverfahren als auch
für den Gegenstand selbst erwiesen, insbesondere dort, wo die Streifen der verschiedenen
Schichten gemäß der Darstellung in F i g. 16 stufenartig zueinander aufgelegt sind,
so daß sich die Streifen überlappen. Auf diese Weise wird trotz axialer Ausrichtung
der Streifen in dem fertigen Gegenstand eine gute Festigkeit nicht nur in axialer
Richtung, sondern auch in der Umfangsrichtung erreicht.
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Beim Verfahren nach der Erfindung werden vor allem Harze verwendet,
die in der Wärme gehärtet werden können, vorzugsweise Polyesterharze, die manchmal
auch als Alkydharze bezeichnet werden.
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Harze dieser Art werden allgemein durch Umsetzen einer zweibasischen
Säure mit einem mehrwertigen Alkohol hergestellt. Die auf diese Weise gebildeten
Umsetzungserzeugnisse, welche in einem Molekül nicht gesättigt sind, werden vorzugsweise
gemäß der Erfindung verwendet. Sie kommen in Verbindung mit einem Vernetzungsmittel,
im allgemeinen einem Monomeren, wie z. B. Styrol, zur Anwendung.
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Solche Harze sind vor dem Abbinden bei Raumtemperatur verhältnismäßig
stabil und bilden eine mehr oder weniger dünne Flüssigkeit. Es wird bevorzugt, ein
Schmiermittel, wie z. B. Carnauba-Wachs, in Verteilung in dem Harz zu verwenden.
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Bei dem Anfahrvorgang wird zuerst auf bestimmte Ausführungsanordnungen
Bezug genommen, zu welchem Zweck auf die Fig. 1, 4 und 21 hingewiesen wird. Die
Platte 108 an dem Boden des Formkanals ist mit dem Bügel 68 des Rahmens der Zugvorrichtung
mittels Bolzen 109 verbunden. Es sind entweder in der Platte 108 oder in dem Bügel
68 oder in beiden geschlitzte Löcher vorgesehen, um eine Schiebebewegung des Formkanals
gegenüber der Zugvorrichtung und somit der Zugachse zu gestatten. Auf diese Weise
kann beim Zusammenbau der Teile die Achse des Formkanals mit der Zugachse ausgerichtet
werden.
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Durch die Entfernung der Bolzen 109 kann der gesamte obere Abschnitt
der Einrichtung von dem Bügel 68 der Zugvorrichtung abgehoben werden, ohne daß dadurch
die Stellung oder Lagerung der Zugvorrichtung gestört würde. Somit wird die Zugvorrichtung
unabhängig von dem Formkanal sowie der Zufuhreinrichtung für das Harz und die Faserverstärkungsstreifen
auf Unterstützungselementen E gehalten. Andererseits werden der Formkanal und die
Zufuhrvorrichtung für das Harz und die Verstärkung auf der Zugvorrichtung abnehmbar
gelagert.
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Am Oberteil der Vorrichtung ist eine Aufhängeöse
110
(s. F i g. 4) vorgesehen, welche mit dem oberen Ende der Teile verbunden ist, die
an dem Kern befestigt sind, und die dazu dient, den gesamten Oberteil der Vorrichtung
bis herunter zum Formkanal A und einschließlich derselben anzuheben. Dieses wird
dank der Befestigung der Platte 87 am oberen Ende des Kernes unter Befestigung des
Formkanals an der Platte 89 sowie durch diese Platte an den Verstrebungen 88 erreicht,
welche an ihren oberen Enden mit der Platte 87 verbunden sind.
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Ein bedeutender Vorteil dieser Trennung und des einheitlichen Anhebens
der oberen Vorrichtungsteile besteht darin, daß dieses den Anfahrvorgang erleichtert.
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Im allgemeinen wird der Anfahrvorgang wie folgt durchgeführt: Nach
dem Trennen und Abheben der oberen Vorrichtung werden verschiedene Streifen der
Faserverstärkung von den Rollen durch die Führungen 93 und Trichter 95, 96 und 97
und auch durch die Harzpfanne C und den Formkanal A hindurchgeführt, wobei jedoch
in der Harzpfanne kein Harz vorhanden ist. Die unteren Enden der Verstärkungsstreifen,
welche durch die Vorrichtung hindurchgeführt sind, werden weit genug hindurchgezogen,
um ein Stück unter dem Förderende des Formkanals vorzustehen. Dann wird in das offene
Ende der Verstärkung eine Zugvorrichtung 111, wie sie z. B. in Fig. 22 gezeigt ist,
eingesetzt und bis zum unteren Ende des Kernes derart aufgesetzt, daß die Gegenbohrungllla
der Vorrichtung 111 über das untere Ende der mittleren Kernstange 63 und deren Mutter
paßt. Die Enden der Verstärkungsstreifen werden an dieser Zugvorrichtung beispielsweise
durch eine Schnur 112 (F i g. 21) befestigt. Dieses Befestigen wird derart erreicht,
daß die mit Öffnungen versehenen Ansätze an dem unteren Ende der Ziehvorrichtung
111 vorstehen, so daß sie durch den Stift 114 an einem mit einer Öffnung versehenen
Ansatz 115, der an dem oberen Ende des Führungsstückes 116 gebildet ist, befestigt
werden können.
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Der obere Abschnitt der Zugvorrichtunglll ist vorzugsweise von einem
etwas geringeren Durchmesser als derjenige des in der Verformung befindlichen Gegenstandes.
Diese Zugvorrichtung ist auch unterhalb des oberen Abschnittes von vermindertem
Durchmesser, so daß sie im allgemeinen eine Türdrückerform hat und somit eine sichere
Befestigung der Enden der Verstärkungsstreifen durch die Schnur 112 ermöglicht.
Das Führungsstück 116 hat vorzugsweise einen Durchmesser und eine Form, die dem
Querschnitt des zu bildenden Gegenstandes entspricht. Gemäß der Darstellung in Fig.21
werden, nachdem die Zugvorrichtung an der Verstärkungsvorrichtung befestigt worden
ist, die oberen Abschnitte der Vorrichtung oben auf der Zugvorrichtung eingehängt
und in ihrer Stellung befestigt. Der Stift 114 wird eingesetzt, so daß er die Zugvorrichtung
111 mit dem Führungsstück 116 verbindet, welches sich von dort längs der Zuglinie
nach unten und in den Griff der Raupen 70 der Ziehvorrichtung hinein erstreckt.
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Nun kann der Betrieb begonnen werden, indem zuerst der Formkanal
und der Kern durch Dampf in den Kammern 33 und 42 erwärmt werden. Ebenfalls kann
der Durchfluß von Kühlwasser durch die Kühlkammern am Eingangs- und Auslaßende des
Formkanals und des Kernes eingeleitet werden. Wenn die Heizkammer auf die richtige
Temperatur erwärmt worden ist, wird in die Harzpfanne 83 Harz eingefüllt.
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Nach kurzer Zeit zur Imprägnierung der Verstärkungsvorrichtung wird
die Zugvorrichtung angelassen und das Führungsstück dadurch vorwärts geschoben,
so daß die Zugvorrichtung 111 gezogen und auf die Abwärtsbewegung der Verstärkung
durch den Formkanal eingeleitet wird. Nachdem der mit Harz imprägnierte Teil der
Verstärkung an dem unteren Ende des Formkanals auftaucht, tritt er in die Zugvorrichtung
ein, und die Zugvorrichtung erfaßt zur rechten Zeit den verfestigten Gegenstand
und setzt den Vorschub desselben in der bereits beschriebenen Weise fort. Es ist
zu beachten, daß die Länge der Zugvorrichtung ein Mehrfaches der Länge des Formkanals
beträgt. Deshalb wird das Führungsstück weiterhin von der Zugvorrichtung festgehalten,
bis ein vollständig fertiggeformtes und verfestigtes Rohr die Zugvorrichtung erreicht
hat und um eine beträchtliche Länge in diese eingedrungen ist.
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Der beschriebene Anfahrvorgang kann im wesentlichen in der beschriebenen
Weise unter Verwendung von Verstärkungsstreifen der in den fertigen Gegenstand gewünschten
Art durchgeführt werden. Vorzugsweise werden vorübergehend während des Anfahrvorganges
andere Verstärkungsstreifen verwendet, um den Anfahrvorgang zu erleichtern.
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So wird in einem bevorzugten Anfahrvorgang eine Anzahl von Verstärkungsstreifen
in Form eines Gewebes, wie es z. B. in F i g. 25 gezeigt ist, zu Beginn durch den
Formkanal eingeführt. Vorzugsweise werden zwei Schichten oder Lagen dieser gewebten
Streifen zu Beginn durch den Formkanal gezogen (wobei in der Harzpfanne kein Harzmaterial
vorhanden ist).
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Danach werden Streifen zur Herstellung zusätzlicher Verstärkungslagen
in Form von Matten, und zwar entweder von der in F i g. 23 oder 24 gezeigten Art,
zwischen die beiden Gewebelagen eingeführt. Diese Anordnung von Streifen wird dann
an der Zugvorrichtung 111 befestigt und der Anfahrvorgang gemäß der Beschreibung
weitergeführt. Wenn ein verfestigter Gegenstand, welcher die Gewebeschichten enthält,
weit genug vorgeschoben ist, so daß er von der Zugvorrichtung erfaßt werden kann,
setzt man vorzugsweise an der Zufuhrquelle der gewebten Streifen andere Streifen
an deren Stelle, vorzugsweise Streifen von der in F i g. 24 gezeigten Art. Schließlich
enthält der fertige Gegenstand verschiedene Arten von Mattenstreifen, wobei die
Gewebestreifen, die bei der ursprünglichen Einführung verwendet wurden, gänzlich
in Wegfall kommen.
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Es gibt verschiedene Gründe, welhalb das beschriebene Verfahren vorteilhaft
ist. Hierzu gehören die folgenden: Zunächst ist bei der Herstellung eines rohrförmigen
Gegenstandes, z. B. eines Rohres und insbesondere eines dünnwandigen Rohres, der
ringförmige Kanal so eng, daß es äußerst schwierig ist, die verhältnismäßig dicken
und sperrigen Verstärkungsstreifen mit regelloser Faserorientierung durch den Formkanal
hindurchzuführen. Die gewebeartigen Verstärkungen sind jedoch verhältnismäßig dünn,
insbesondere im Vergleich mit ihrer Zugfestigkeit. Diese dünnen Streifen können
leicht durch den Formkanal hindurchgeführt oder sogar durch Schwerkraft durch den
Kanal fallen gelassen werden. Danach können sie als ein Mittel zum Ziehen der sehr
sperrigen Streifen, die schließlich zur Verwendung kommen, durch den Formkanal benutzt
werden. Ferner stellt der Beginn des Betriebes einen Zustand dar, bei welchem Brüche
in
der Verstärkung am wahrscheinlichsten sind. Ein Anhalten der Vorrichtung zu dieser
Zeit würde eine Demontage von Teilen der Vorrichtung erforderlich machen, um den
Formkanal zu säubern und Arbeitsgänge durchzuführen, die beim Betrieb einer solchen
Anlage unwirtschaftlich sind. Die größere Festigkeit der gewebten Bänder verhindert
solche Brüche.
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In einem besonderen Beispiel verläuft ein typischer Anfahrvorgang
wie folgt, wobei auf die Fig. bis 7 und 21 bis 25 Bezug genommen wird: 1. Wenn die
oberen Vorrichtungsteile von der Zugvorrichtung weggehoben sind, dann wird eine
Schicht oder eine Lage, bestehend aus Streifen eines Gewebes, durch die Führungen
93 hindurch- und in den Trichter 95 hineingeschoben und von dort an den Kern nach
unten und durch den Formkanal hindurch, so daß sie unter der Vorrichtung vorsteht.
Dieses geschieht, ohne daß sich Harz in der Harzpfanne 83 befindet und ohne daß
Harz auf das obere Ende des Kernes aufgebracht wird.
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2. Eine zweite, ähnliche Lage aus drei Streifen eines Gewebes wird
durch die unteren Führungen 93 und von dort nach unten durch den Formkanal gezogen,
wobei diese zweite Gruppe von Streifen an der ersten befestigt ist. Die erste dient
also dazu, die zweite durch den Kanal zu ziehen.
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In einigen Fällen kann die erste die zweite nur durch einfache Reibung
durch den Formkanal ziehen.
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3. Es wird eine Schicht oder eine Lage, die aus drei Streifen eines
mattenartigen Materials besteht, wie es z. B. in der Fig. 24 gezeigt ist, von Rollen
85 durch Führungen 93 in den zweiten Trichter 96 und von dort zwischen den Gewebestreifen
nach unten geführt und durch Heften oder Nähen nötigenfalls an diesen befestigt
und dann dadurch durch den Formkanal gezogen.
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4. Eine zweite, ähnliche Lage aus drei Streifen einer Matte, wie
sie z. B. in Fig. 24 gezeigt ist, wird durch die Führungen 93 eingeführt, die sie
in den Trichter 97 hineinführen. Sie wird in gleicher Weise an anderen Gewebelagen
befestigt und mit ihnen durch den Formkanal gezogen.
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Dieses ergibt im ganzen vier Schichten, bestehend aus zwei gewebten
Lagen, die jeweils dem Kern und dem Forinkanalzylinder zunächst liegen, und zwei
dazwischenliegenden Mattenlagen. Die Streifen der verschiedenen Lagen sind abgestuft
oder schindelartig um den Hohlraum herum angeordnet, so daß alle Fugen überdeckt
sind.
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5. Wenn alle diese Streifen durch den Faserkanal hindurchgezogen
sind, dann werden die Streifen an einer Stelle etwa 101,6 bis 152,4 mm unterhalb
des Endes des Formkanals abgeschnitten.
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6. Die Zugvorrichtung 111 wird dann eingesetzt und mittels einer
Kordel, wie sie beispielsweise bei 112 gezeigt ist, befestigt. Diese Anordnung wird
dann vorzugsweise unterhalb des unteren Endes des Formkanals mit einem Klebemittel,
beispielsweise einem bei Raumtemperatur erhärtenden Harz, imprägniert und dann zum
Abbinden sich selbst überlassen.
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7. Das Führungsstück oder das Blindrohrll6, welches aus einem Metallrohrstück
bestehen kann oder gegebenenfalls aus einem Stück Holz, wird in der Zugvorrichtung
angeordnet und auf die richtige Lage eingestellt, um eine Befestigung der Zugvorrichtung
111 zu gestatten, wenn die Teile zusammengebaut werden.
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8. Der obere Abschnitt der Vorrichtung wird jetzt auf dem Rahmen
der Zugvorrichtung angeordnet und genau damit ausgerichtet, wobei die Vorrichtung
111 mittels eines Stiftes 114 mit dem Führungsstück verbunden wird.
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9. Die Anschlüsse zu den Heiz- und Kühlkanälen des Formkanals und
des Kernes werden hergestellt, und der mittlere Bereich des Formkanals und des Kernes
wird erwärmt.
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10. Falls erwünscht, kann an diesem Punkt eine fünfte Lage, die aus
drei Streifen einer Matte, wie sie z. B. in Fig. 24 gezeigt ist, besteht, in das
System eingeführt werden, z. B. von einer Vielfachrollenanordnung der in F i g.
20 gezeigten Art. Vorzugsweise werden die Streifen dieser fünften Lage jedoch mit
den Streifen, welche die äußere Lage des Gewebes bilden, unmittelbar auf deren Innenseite
eingeführt.
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11. Wenn die fünfte Lage so verwendet wird, wie es in dem Schritt
10 erwähnt ist, dann wird die Zugvorrichtung angelassen, und die Verstärkungselemente
werden gezogen, bis das führende Ende der fünften Lage sich an dem Förderende des
Formkanals befindet. An diesem Punkt wird die Maschine angehalten.
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12. Ungeachtet dessen, ob die fünfte Lage benutzt wird oder nicht,
wird nach Erwärmung des Formkanals und des Kernes flüssiges Harz in die Harzpfanne
83 bis zu dem gewünschten Stand eingegossen, beispielsweise bis 254 oder 304,8 mm
über dem Boden der Harzpfanne. Es wird ebenso in die Harzpfanne 99 Harz eingeführt
(s. Fig. 18). Die Anlage kann dann wenigstens für eine kurze Zeitspanne, z. B. für
etwa 1 Minute, so belassen werden, um Zeit zur Imprägnierung der Faserverstärkung
zu geben.
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Diese Ruhezeit soll aber nicht das Herabströmen großer Harzmengen
in den Formkanal und ihre Aushärtung darin zulassen. Dann wird die Ziehvorrichtung
angelassen.
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13. Die imprägnierten Verstärkungsstreifen bewegen sich durch den
Formkanal nach unten.
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14. Wenn an dem Förderende des Formkanals imprägniertes und abgebundenes
Material, d. h. ein verfestigter Gegenstand, erscheint, werden die Gewebestreifen,
welche die äußere Lage der Verstärkung bilden, an einem Punkt vor dem Eintrittsende
der Führungen 93 (der unteren Gruppe) abgeschnitten und gleichzeitig eine Schicht
aus drei Streifen von regellos angeordneten Fasern der F i g. 23 durch eine Gruppe
von Führungen eingeführt, welche diese neue Schicht in eine Mittellage bringen.
Dieses kann üblicherweise ohne ein Anhalten der Maschine durchgeführt werden, aber
es kann auch kurzzeitig unterbrochen werden, um die Anordnung herzustellen und die
Befestigungen durchzuführen.
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15. Wenn das hintere Ende der gewebten Bänder, die ursprünglich die
äußere Schicht bilden, den Formkanal passiert hat, wird die innere Schicht der gewebten
Streifen abgeschnitten und in ähnlicher Weise durch eine Schicht von drei Streifen
einer Matte, beispielsweise der in Fig. 23 gezeigten Art, ersetzt, die in einer
Zwischenlage angeordnet ist.
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Gemäß der Beschreibung wird der Betrieb somit in einer solchen Weise
durchgeführt, daß eine Verstärkung, bestehend aus vier oder fünf Schichten oder
Lagen, vorgesehen wird, von denen die äußeren aus Matten der in Fig. 24 beschriebenen
Art und die mittleren aus Matten der in F i g. 23 beschriebenen Art gebildet sind.
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Wenn der Betrieb begonnen wird und sich fortsetzt, bis ein geformtes
Rohr durch die Zugvorrichtung erfaßt wird, sollen die Bolzen 109 (s. F i g. 21)
lose sein, damit man das geformte Rohr genau in eine Linie mit der Zugachse der
Zugvorrichtung bringen kaml. Um diese Ausrichtung sicherzustellen, kann der Antrieb
der Zugvorrichtung kurzzeitig umgekehrt werden, um dem Formkanal die Möglichkeit
zu geben, in die richtige Stellung hineinzugleiten. Wenn die richtige Ausrichtung
hergestellt worden ist, werden die Bolzen 109 angezogen.
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Während des Vorschubes der Verstärkung durch die Harzpfanne nach
unten und in den Eingangsteil des Formkanals bringt die Verstärkung einen Überschuß
an Harz in den Eingangsteil, der infolge dessen kegeliger Ausbildung in die Harzpfanne
zurückgedrückt wird. Die Schrägung unterstützt das Zusammendrücken der Verstärkung,
die sich vorzugsweise während der Zeit, in welcher das Harz abbindet, unter einem
gewissen Druck befindet, wobei das Abbinden in dem nicht kegeligen Bereich des Formkanals
erfolgt.
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Gemäß der Beschreibung ist eine äußerst leistungsfähige und zuverlässige
Vorrichtung sowie ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung verschiedener rohrförmiger
Gegenstände geschaffen worden, insbesondere von Röhren.