DE2610526B2

DE2610526B2 - Verfahren zum Formen einer Ringnut im Muffenabschnitt eines Rohres aus thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE2610526B2
Application number: DE762610526A
Authority: DE
Inventors: Nobuo Goto; Osaka Hirakata; Riyoiti Asaka Saitama Isayama; Masaaki Otsu Shiga Matsunaga; Sadao Murai; Katsuhiko Asaka Saitama Tanioka
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1975-03-12
Filing date: 1976-03-12
Publication date: 1979-03-08
Also published as: GB1545873A; BR7601453A; FR2303654B1; AU498702B2; FR2303654A1; CA1074522A; US4107249A; AU1180876A; SE415461B; NL7602560A; SE7603206L; DE2610526A1; IT1057345B; ES445989A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Vei fahren zum Formen einer Ringnut im Muffenabschnitt eines Rohres aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem der Muffenabschnitt wenigstens im Bereich der Ringnut thermoplastisch erwärmt und danach mittels radial nach außen verschiebbarer Verformungskörper in einen entsprechenden Formhohlraum m^chanis λ aufgeweitet wird.

Ein derartiges Verfahren ist bereits aus der US-PS 37 28 059 bekannt. Bei diesem bekasr. ten Verfahren, bei welchem als Verformungskörper eine Anzahl von Rollen verwendet werden, wobei die Rollen radial ausfahrbar und in Anlage an der Innenoberfläche des zu expandierenden Muffenabschnittes sind, müssen jedoch mancherlei Nachteile in Kauf genommen werden. So weiden diejenigen Abschnitte der Innenoberfläche, die nicht gerade von den Rollen berührt werden, bestrebt sein, in ihre Ausgangslage, d. h. in ihren nicht deformierten Zustand zurückzukehren, was zu unrunden Querschnitten im Bereich der mechanisch aufgeweiteten Ringnut führen wird. Soll dieser Nachteil vermieden werden, so müssen sehr viele Rollen benutzt werden oder es muß die Drehzahl der Rollen so gesteigert werden, daß der Rohrwandung praktisch keine Zeit zum Zurückkehren in ihre Ausgangsstellung verbleibt. Diese beiden denkbaren Abhilfemöglichkeiten führen jedoch zu verstärkt auftretender Reibung zwischen den Rollen und der Innenoberfläche des Rohres, so daß im Muffenabschnitt eine bedenklich große mechanische Schwächung der Rohrwandung auftreten wird. Außerdem läßt sich mit Hilfe des bekannten Verfahrens keine befriedigende Maßgenauigkeit der Ringnut erreichen.

Aus der DE-OS 22 05 586 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem solche lokalen Rohrausweitungen oder -wülste dadurch erzeugt werden, daß der beireffende Rohrabschnitt mit Hilfe eines in das Rohrinnere eingebrachten Druckmittels in einen entsprechenden ForiTihohlraum in der Außenform hinein aufgeweitet wird. Bei diesem bekannten Verfahren müssen jedoch ungleichmäßige Oberflächenbeschaffenheiten im Inneren der erzeugten Ringnut in Kauf genommen werden, da keinerlei Vorsorge dafür getroffen ist, die Innenwandbereiche der erzeugten Ringnut maßgerecht zu halten. Da die Ringnut jedoch dazu dient, einen Dichiring unter gut dichtenden Bedingungen aufzunehmen, stehen zu starke Maßabweichungen dem angestrebten Ziel entgegen.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das mit Hilfe der radial verschiebbaren Verformungskörper ausgeführte mechanische Aufweiten ohne ίο nennenswerte Beeinträchtigung der Maßgenauigkeit und der Oberflächenbeschaffenheit im beaufschlagten Rohrabschnitt ausgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß das mechanische Aufweiten wenigstens zeitweise mitteis eines in den Muffenabschnitt eingebrachten, spätestens mit Beginn des mechanischen Aufweitens wirkenden Druckmittels unterstützt wird.

Das Verfahren beruht somit auf dem Leitgedanken, die an sich bekannten mechanischen Verformungskörper unter dem Schütze eines Druckmittelpolsters zu verwenden, um einerseits die beaufschlagte Rohrwandung vor zu starker Reibungseinwirkung zu schützen und um andererseits im Bereich der angestrebten Ringnut eine gleichmäßig über den Verformungsquerschnitt wirkende Dehnungskraft aufrechtzuerhalten, die eine Rückkehr der verformten Rohrbereiche in ihre Ausgangsstellung verhindert. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß die für die mechanische Ausweitung benötigten Kräfte dank der Vorarbeit durch die JO Druckmittelbeaufschlagung nur relativ gering zu sein brauchen, so daß die mechanischen Verformungskörper schwächer dimensioniert werden können und gleichzeitig Energie eingespart wird.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das mechanische Aufweiten über seine gesamte Dauer durch Druckmittel unterstützt. Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, daß das mechanische Aufweiten zusätzlich durch Unterdruck unterstützt wird.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand von zwei Ausführungsbeispielen einer Formvorrichtung unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt

Fig. I einen Längsschnitt durch eine Formvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit eingezogenen Verformungskörpern,

Fig.2 einen Querschnitt durch die Formvorrichtung gemäß Linie 11-11 in F i g. 1 in größerer Darstellung,

Fig.3 einen Abschnitt der Formvorrichtung nach Fig. 1 mit ausgefahrenen Verformungskörpern in größerer Darstellung,

Fig.4 einen Querschnitt durch die Formvorrichtung nach F i g. 3, entlang der Linie IV-IV,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Formvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel als Verformungskörper wirksamen eingezogenen Rollen,

Fig.6 einen Querschnitt entlang der Linie Vl-Vl in F ig. 5,

Fig. 7 den Längsschnitt nach Fig. 5 mit ausgefahrenen Rollen und

Fig.8 einen Querschnitt durch die Formvorrichtung nach Fig. 7 entlang der Linie VIII-VIII.

Ein Dorn 1 weist einen vorderen abgeschrägten Teil 11 auf, durch welchen sein Einführen in das erwärmte und erweichte Ende eines Rohres 9 aus formelastischem Kunststoff erleichtert wird Ferner ist am Dorn 1 ein Abschnitt 12 mit einem größeren Durchmesser vorgesehen, welcher sich an den abgeschrägten Teil 11

anschließt und das Ende des Rohres 9 erweitert, so dall ein Muffenabschnitl zur Aufnahme eines anderen, nicht dargestellten Rohrendes gebildet wird, welches mit dem Rohr 9 verbunden werden soll. Der Dorn I ist an einem zentralen Schaft 13 befestigt, auf dem ein konischer Kern 2 gleitend gelagert ist, der an seinem Umfang eine gerade Zahl von Nuten 21 und 22 aufweist, und ferner sind auf dem zentralen Schaft 13 Dichtungsringe 92 gelagert, die den Spalt zwischen dem Kern 2 und dem zentralen Schaft 13 abdichten. An der Rückseite des Kernes 2 ist über eine Führungseinrichtung 23 eine Kolbenstange 31 eines Druckzylinders 3 angelenkt, so daß der konische Kern 2 entlang dem Schaft 13 hin- und herbewegt werden kann.

Zwei Segmentgruppen mit je vier Segmenten 41 bzw. 42 dienen dem Formen einer Ringnut 14 im Muffenabschnitt des Rohres 9. Wenn sich der Kern 2 vorwärts bewegt, dann werden die Segmente 41, die mit Stegen in die schräg verlaufenden Nuten 21 eingreifen, radial nach außen gedrückt. Auf diese Weise drücken die Segmente

41 die anderen Segmente 42 radial n<xh außen, wobei die geneigten Flächen der Segmente 41 gleiterd an der Innenseite der beidseitig angeordneten Segmente 42 anliegen.

Infolgedessen werden die Segmente 41 und 42, die in Fig. 1 in ihrer eingezogenen Stellung dargestellt und auf einem Durchmesser angeordnet sind, der kleiner als der Durchmesser des Abschnittes 12 des Domes 1 ist, gemäß Fig.3 bis zu einem Durchmesser radial ausgeschoben, der größer als der Durchmesser des Abschnittes 12 ist. Im ausgeschobenen Zustand bilden die Oberflächen der Segmente 41 und 42 eine kontinuierliche Zylinderfläche, welche die gewünschte Ringnut 14 in den Muffenabschnitt formt.

Zwischen den Stegen benachbarter Segmente 41 und J5

42 sind Federn 5 angeordnet, die die Segmente 41 und 42 im eingezogenen Zustand in Umfangsrichtung des Kernes 2 belasten. Wenn also der Kern 2 mil Hilfe des Druckzylinders 3 zurückbewegt wird, dann belasten die Federn 5 die Segmente 41 und 42 derart, daß die unteren Enden der Stege der Segmente 41 gegen den Nutengrund der Nuten 21 gedrückt werden, auf welchem sie gleiten. Die Stege der Segmente 42 gleiten in den Nuten 22, berühren jedoch nicht den Nutengrund, da die Unterseiten der Segmente 42 gegen die abgeschrägten Ränder der Segmente 41 anliegen.

Eine geteilte Außenform 6 mit einem an der Innenfläche angeordneten Formhohlraum 61 kann mittels einer nicht dargestellten Vorrichtung festgespannt und gelöst werden und befindet sich an einer Stelle über dem Abschnitt 12, welche zwischen dem Dorn 1 und einer hinteren Kernform 7 liegt, so daß der Formhohlraum 61 den Segmenten 41 und 42 gegenüberliegend angeordnet ist. Die hintere Kernform 7 befindet sich außerhalb des Kerns 2 und ist zusammen mit dem zentralen Schaft 13 an einem Rahmen 8 befestigt. Der Außendurchmesser der hinteren Kernform 7 entspricht dem Durchmesser des Abschnittes 12 des Dorns 1.

Der vom Dorn 1 und der hinteren Kernform 7 sowie dem Rohr 9 abgegrenzte Raum 72 ist durch den Dichtungsring 92 und Dichtungsringe 93 und 94 abgedichtet, die ein Austreten eines Druckmittels verhindern, welches durch eine an die hintere Kernform 7 angeschlossene Druckmittelleitung 73 in den Raum 72 einleitbar ist.

Die Formvorrichtung gemäß den F i g. I bis 4 wirkt in folgender Weise:

Ein Rohr 9. dessen Endabschnitt mittels einer nicht dargestellten Heizvorrichtung erwänm und weichgemachl worcien ist, wird zwangsweise so wi:ii über den Dorn I geschoben, daß das Ende des Rohres 9 über eine vorbesiimmte Lange auf den Abschnitt 12 des Dorns 1 und auf die hintere Kernform 7 aufgeschoben ist. Die geteilte Außenform 6 wird angeordnet und festgespannt. Nun wird ein Druckmitte! durch die Druckmittelleitung 73 in den Raum 72 eingeleitet, so daß die dem Formhohlraum 61 gegenüberliegende Rohrwandung des Rohres 9 geweitet wird.

Unmittelbar nach dem Einleiten oder gleichzeitig mit dem Einleiten des Druckmittels wird die Kolbenstange 31 des Druckzylinders 3 vorwärts bewegt, so daß die Segmente 41 und 42 ausgeschoben werden. Dadurch wird derjenige Teil des Rohres 9, der im Bereich des Formhohlraums 61 angeordnet ist und bereits durch die Einwirkung des Druckmittels etwas expandiert wurde, durch die Segmente 41 und 42 weiter expandiert, bis diese gegeneinander ausgerichtet sind, so daß die Außenflächen der Segmente 41 und 42 eine kontinuierliche Zylinderfläche bilden. Der Raum ,2 wird druckentlastet, wenn die Segmente 41 und 42 in iLre endgültige Stellung bewegt worden sind.

Die Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (F i g. 5 bis 8) weist ausfahrbare Rollen auf. Auf einen Dorn 111 wird ein thermoplastisches Rohr 9 aus starrem Polyvinylchlorid, welches zunächst erwärmt und weichgemacht wurde, aufgeschoben. Auf diese Weise wird ein Muffenabschnitt geschaffen, der zum Verbinden des Rohres 9 mit einem anderen, nicht dargestellten Rohr dient. Der Dorn 111 ist als hohler Zylinder ausgebildet, in welchem ein Drehkörper 131 gelagert ist. Der Drehkörper 131 stützt an der Innenfläche des Dorns 111 ab, so daß er sich relativ zum Dorn 111 um seine Achse drehen kann. Der Drehkörper 131 wird durch einen Elektromotor 135 über eine Kupplung 134 und Zahnräder 132 und 133 angetrieben. In dem Drehkörper 131 ist ein Kern 141 drehfest, jedoch axial gleitend gelagert. Die axiale Hin- und Herbewegung des Kerns 141 erfolgt mittels eines Druckzylinders 143 über eine Kupplung 142. Ein an dem Kern 141 befestigter Keil 144 gleitet in einem Schlitz des Drehkörpers 131 und ermöglicht eine Axialbewegung des Kernes 141, während er diesen gleichreitig in Drehrichtung gegenüber dem Drehkörper 131 festlegt. Der Kern 141 weist einen Kernabschnitt 145 auf, der die Form eines achteckigen Pyramidenstumpfes besitzt. |ede Fläche des Kegelstumpfes wirkt als Nockenfläche, durch welche die Hin- und Herbewegung des Kernes 141 in eine radial nach außen gerichtete Bewegung von Führungskörpern 155 umgesetzt wird.

Die Führungskörper 151 tragen Rollen 152. welche die Ringnut 14, in den Muffenabschnitt des Rohres 9 einforiiien. Die Führungskörper 151 sind in acht Aussparungen 137 mit einem rechteckigen Querschnitt gleitend gelagert, welche am Umfang des Drehkörpers 131 angeordnet Sind, und werden unter dem Einfluß von Federn 153 zur Achse des Kerns 141 gedrückt.

)ede Rolle 132 ist derart in dem jeweiligen Führungskörper 151 drehbar gelagert, daß ein Teil der Rolle 152 aus dem Führungskörper 151 herausragt. Wenn der Kern 141 nach vorn in Richtung des Rohres 9 verschoben wird, dann werden die Führungskörper 151 entlang den schrägen Flächen des Kernabschnittes 145 radial nach außen bevegt, bis sich die Rollen 152 aus dem Dorn 111 radial nach außen erstrecken.

Eine geteilte Außenform 106 weist die an ihrer Innenfläche einen Formhohlraum 161 auf. Die Außen-

form 106 ist derart am finde des Rohres 9 angeordnet, daß der Eormhohlraum den Rollen 152 gegenüberliegt, und wird mittels einer nicht dargestellten Vorrichtung festgespannt oder gelöst. Der hintere Abschnitt 13 des Domes 111 ist am äußeren linde des Drehkörpers 131 angeordnet.

An dem hinteren Abschnitt 113 ist eine Leitung 107 angeschlossen, durch die ein /um Expandieren des aufgeweiteten Teiles am Finde des Rohres 9 dienendes Druckmittel zuführbar ist. Das Druckmittel wird durch die Leitung 107 in einen Raum 115 eingeleitet, der durch den Dorn 111, den hinteren Abschnitt 113 und das Rohr 9 begrenzt ist. wobei die Wandung des Rohres 9 expandiert wird.

Die Vorrichtung gemäß fig. 5 bis 8 wirkt in folgender Weise:

tun Ende des Rohres 9. welches mit einer nicht dargestellten Vorrichtung aufgeheizt und weichgc- !Tuich! worden ist, wird /^^n^svv!^⁰ Huf d^pn r)om tll und auf den hinteren Abschnitt 113 aufgeschoben, wobei der Durchmesser des Rohres 9 in der gewünschten Weise aufgeweitet wird. Dann wird die geteilte Außenform 106 fcsigespannt und ein Druckmittel durch die Leitung 107 in den Raum 115 eingeleitet, so daß das Ende des Rohres 9 aufgeweitet wird.

Gleichzeitig oder unmittelbar nach dem Aufweiten werden der Drehkörper 131 und der Kern 141 von dem Elektromotor 135 gedreht. Dadurch drehen sich die Rollen 152. Dann wird der Kern 141 durch den Druckzylinder 143 vorwärts bewegt, während sich die Rollen 152 weiterdrehen. Die Rollen 152 werden infolgedessen radial nach außen gedrückt und expandieren den bereits durch das Druckmittel etwas aufgeweiteten Bereich der Ringnut 14 weiter. Die radial nach außen erfolgende Bewegung der Rollen 152 wird dann angehallen, wenn das Rohr 9 an dem I ormhohlraum 161 nahezu anliegt, wobei sich die Rollen 152 dann in dieser Stellung weilcrdrchcn. Bei diesem Betriebszustand wird das in den Raum 115 eingeleitete Druckmittel abgelassen. Zur Erzielung einer die gewünschten Abmessungen genau aufweisenden Ringnut 14 wird die radiale Stellung der Rollen 152 derart eingestellt, daß ein Spalt zwischen dem Grund des Formhohlraums 161 und der Außenfläche der Ringnut 14 des Rohres 9 bleibt, wenn die Rollen 152 in ihre maximale radiale Stellung ausgcschi bcn sind.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Formen einer Ringnut im Muffenabschnitt eines Rohres aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem der Muffenabschnitt wenigstens im Bereich der Ringnut thermoplastisch erwärmt und danach mittels radial nach außen verschiebbarer Verformungskörper in einen entsprechenden Formhohlraum mechanisch aufgeweitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Aufweiten wenigstens zeitweise mittels eines in den Muffenabschnitt eingebrachten, spätestens mit Beginn des mechanischen Aufweitens wirkenden Druckmittels unterstützt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Aufweiten über seine gesamte Dauer durch das Druckmittel unterstützt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Aufweiten zusätzlich durch Unterdruck unterstützt wird.