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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Druckbalgs Zum Herstellen
von Druckbälgen aus durch Gewebeschichten verstärktem Gummi ist es bekannt, Rohrstücke
bestimmter Länge in die gewünschten Abmessungen des Druckbalgs zu dehnen und dann
zu vulkanisieren.
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Zum Herstellen von Rohren, die aus zwei oder mehreren Kautschuklagen
und dazwischenliegenden Gewebeeinlagen bestehen, ist es bekannt, ein Rohr aus unvulkanisiertem
Kautschuk mittels Strangpressen auf einen Dorn aufzubringen, auf dieses Rohr Lagen
von Fäden unter einem Winkel zur Dornachse aufzuwickeln, darauf eine weitere Lage
aus Kautschuk aufzutragen und abschließend das so gebildete Rohr zu vulkanisieren.
Hierbei ist es bekannt, bewegliche Dorne zu verwenden.
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Die Erfindung besteht bei einem Verfahren zum Herstellen eines Druckbalgs
durch Ausdehnen eines mehrschichtigen Schlauchstücks in die gewünschte Form und
anschließendes Warmbehandeln zum Verbinden der einzelnen Schichten miteinander,
darin daß das mehrschichtige Schlauchstück durch Abschneiden von einem durch Strangpressen
einer Schicht eines plastischen elastomeren Werkstoffs über einen sich bewegenden
Dorn und Aufwickeln einer einfachen Schicht von Fäden auf die Schicht aus elastomeren
Werkstoff kontinuierlich hergestellten Schlauch gebildet wird.
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Auf diese Weise wird die wirtschaftliche Fertigung des Druckbalgs
aus dem schlauchförmigen Rohling erleichtert.
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Es ist vorteilhaft, vor dem Abschneiden des Schlauchstücks vom Schlauch
in an sich bekannter Weise eine zweite Fadenschicht in entgegengesetzter Richtung
auf die erste Fadenschicht so aufzuwickeln, daß sich die Fäden der beiden Fadenschichten
in einem 600 nicht überschreitenden Winkel kreuzen.
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Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Fadenschichten unmittelbar nach
ihrem Aufwickeln und vor dem Aufbringen einer weiteren Schicht aus plastischem elastomerem
Werkstoff in an sich bekannter Weise mit einer Schicht eines Bindemittels überzogen
werden.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine Fadenleitvorrichtung für das
Aufwickeln der Fäden bei der Durchführung des Verfahrens. Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß
gekennzeichnet durch einen Kamm zur Ausrichtung mehrerer zugeführter Fäden parallel
zueinander, der aus einem ersten und einem zweiten Kammteil besteht, deren jedes
mehrere Zälme enthält, wobei der Abstand benachbarter Zähne voneinander mindestens
doppelt so groß ist wie der Fadendurchmesser und wobei der Abstand der beiden Kammteile
mindestens dem vierfachen Durchmesser des Fadens entspricht.
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Das Verfahren und die Vorrichtung werden an Hand der Zeichnung nachstehend
näher erläutert. In der Zeichnung ist Fig. 1 eine schematische Darstellung einer
Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, F i g. 2 eine
Ansicht eines abgewandelten Teils der Vorrichtung nach F i g. 1, Fig. 3 eine vergrößerte
Teilansicht in Richtung des Pfeiles 3 der F i g. 1 gesehen, Fig. 4 ein Schnitt nach
Linie 4-4 der Fig. 3, Fig. 5 ein schematischer Teilschnitt durch einen in F i g.
4 gezeichneten Kamm, Fig. 6 ein vergrößerter Schnitt durch ein anderes Teil der
Vorrichtung, F i g. 7 eine aufgebrochene Ansicht eines nach dem Verfahren hergestellten
Schlauches, Fig. 8 ein Schnitt nach Linie 8-8 der Fig. 7 und Fig. 9 eine zum Teil
geschnittene Ansicht eines Druckbalgs, der aus einem nach dem Verfahren hergestellten
Schlauchstück gebildet ist.
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Eine Vorrichtung 20 (Fig. 1), die zur Herstellung eines Schlauches
benutzt werden kann, aus dem anschließend Druckbälge gebildet werden; enthält eine
Strangpresse 22, durch die ein Dorn 24 tritt. In der Strangpresse wird auf die vorbehandelte
Oberfläche des Dorns eine Schicht 26 aus plastischem elastomerem Werkstoff unter
Bildung eines schlauchförmi-
gen Belages ausgepreßt. Der Dorn tritt
dann mit dem Belag durch eine gelochte umlaufende Scheibe 28, die mehrere Spulen
30 zur Aufnahme von Nylonfäden trägt. Die Scheibe 28 wird über einen Kettentrieb
32 von einer Welle 34 angetrieben, die über ein Untersetzungsgetriebe 38 von einem
Motor 36 gedreht wird. Der Dorn 24 wird gegen die rechte Seite der Vorrichtung mit
konstanter Geschwindigkeit fortbewegt. Am vorderen Ende des Dorns 24 ist ein Seil
40 befestigt, das auf eine Haspel 42 am Ende der Welle 34 aufgewickelt wird. Die
Längsbewegung des Dorns 24 ist somit mit der Drehbewegung der Scheibe 28 synchronisiert.
Die Zahl der Spulen 30 an der Scheibe 28 wird durch den Durchmesser des verwendeten
Fadens und den Durchmesser des auf den Dorn aufgebrachten schlauchförmigen Belages
bestimmt. Es wird eine genügende Anzahl von Fäden auf den Belag aufgebracht, um
diesen voll zu bedecken, wobei die Fäden 5 bis 30C, vorzugsweise 150, gegen die
Achse des Dorns geneigt aufgewunden werden. Der Winkel wird durch die axiale Bewegung
des Dornes und durch einen Kamm 44 eingehalten, der in der Nähe der Mitte der Scheibe
28 angeordnet ist.
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Der Kamm 44 (Fig. 3 bis 5) besteht aus einem mit einem Flansch versehenen
Rohr 110, das mit Schrauben 112 an der Scheibe 28 befestigt ist. Das Rohr 110 erstreckt
sich von der Scheibe 28 nach vorn und umschließt den Dom 24. In der Nähe seines
vorderen Endes trägt das Rohr 110 einen Gummiklotz 114, über den der Faden 31 geführt
ist.
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Der Gummiklotz 114 hat an seinem äußeren Ende zwei Kammteile 116 und
118. Die Kammteile haben mehrere Zähne, die durch ein Abstandsstück 120 getrennt
sind und durch eine Scheibe 122 festgehalten werden, die durch Schrauben 124 am
Rohr 110 befestigt ist. Nach Lösen der Schrauben 124 können die Kammteile 116 und
118 gegeneinander verdreht werden, wodurch die Lage ihrer Zähne zueinander verändert
werden kann. Der Abstand zweier benachbarter Zähne beträgt mindestens den doppelten
Durchmesser des Fadens, während der Abstand der beiden Kammteile voneinander mindestens
dem vierfachen Durchmesser des Fadens entpricht. Diese besonderen Abmessungen werden
benutzt, um das Durchtreten von Knoten im Faden zu gestatten.
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Wenn Nylonfäden verwendet werden, müssen besondere Knoten benutzt
werden, um ein Aufziehen des Knotens zu verhindern. Diese Knoten haben etwa den
vierfachen Durchmesser des Fadens. Es wurde festgestellt, daß bei Verwendung eines
Einzelfadens, der auf der Spule aufgewickelt Knoten enthält, jedesmal, wenn ein
Knoten zu einem Kamm mit eng beieinanderliegenden Zähnen gelangt, ein Reißen des
Fadens erfolgt, das ein Abschalten der Maschine erfordert. Der hier verwendete Kamm
44 gestattet wegen des weiten Zahn abstandes den Durchtritt der Knoten. Die Abstände
der Zähne jedes Kammteils voneinander sind nicht kleiner als der vierfache Durchmesser
des Fadens. Da also der Zahnabstand größer als der Fadendurehmesser ist und da die
Fäden im Winkel zur Achse des Dorns aufgewickelt werden, ist eine Ausrichtung der
beiden Kammteile zueinander erforderlich, damit sich die Fäden nicht übereinander
aufwickeln. Die Kammteile sind daher im Winkel zueinander um den Betrag A zwischen
den Mittellinien der Zähne, das ist der Abstand der Kanten der Zähne, versetzt.
Der Abstand A ist das
Produkt des Tangens des Winkels 2. um den di Fäden geneigt
aufgewickelt werden, und des Abstands b der Mittellinien der Kammteile, also b tga.
Bei einem derartigen Versatz der Kammteile zueinander liegen die Fäden gegen einander
gegenüberliegende Zahnseiten an (F i g. 3) und werden dadurch einwandfrei geführt,
wenn sie auf die Schicht aus elastomerem Werkstoff aufgewickelt werden. Alle Fäden
werden zu Beginn der Arbeit an der Oberfläche der Schicht 26 auf dem Dorn befestigt,
im Verlauf der Arbeit erfolgt dann eine laufende Aufbringung der Fäden, solange
ein Nachschub von den Spulen erfolgt.
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Als besonderes Beispiel sei angegeben. daß auf einen Dorn von etwa
57 mm Durchmesser eine erste schlauchförmige Schicht von elastomerem Werkstoff von
etwa 3 mm Dicke aufgebracht wird, auf die 72 Doppelfäden aufgewickelt werden, die
eine Schicht 33 von nur einer Fadendicke bilden, die im wesentlichen die ganze Oberfläche
der Schicht bedeckt. Jeder Faden hat einen Durchmesser von 0,56 mm. Die Scheibe
28 dreht sich mit einer Umdrehung je Minute, und der Dorn bewegt sich bei jeder
Scheibenumdrehung um etwa 710 mm vorwärts.
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Die Fäden legen sich gleichmäßig auf die Oberfläche der Schicht 26
und werden zum Teil in diese eingebettet. Diese Wirkung wird dadurch begünstigt
daß jede Spule 30 mit einer Spanneinrichtung versehen ist, so daß jeder Faden mit
gleichmäßiger Spannung von der Spule abgezogen wird. Jede Spule 30 ist auf einem
in der Scheibe 28 sitzenden Zapfen 50 gelagert (Fig. 6). Zwischen der Spule30 und
einer Rückplatte 52 ist eine Feder 54 angeordnet, die auf die Spule drückt, um die
gewünschte Spannung zu erzielen. Der von der Spule ablaufende Faden 31 wird über
mehrere Ösen 56, 58 und 60 geführt und zum Kamm 44 gelenkt. Die besondere Ausbildung
der Spule, der Spanneinrichtung und der Ösen können, falls gewünscht, abgewandelt
ausgebildet sein.
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Nach dem Aufwinden der Fäden auf die Schicht 26 wird der Dorn mit
der Schicht und den Fäden durch einen Kasten 62 hindurchgeführt (Fig. 1), in dem
ein Bindemittel auf die Oberfläche der Fadenschicht33 aufgestrichen wird. Das Bindemittel
wird über eine Leitung 64 zugepumpt und fließt über eine Leitung 66 ab, um erneut
dem Kasten 62 zugeführt zu werden. Ein Wischer 68 am Ausgang des Kastens 62 wischt
überschüssiges Bindemittel von der Fadenschicht ab. Der Wischer besteht aus einer
federnden Platte aus Polytetrafluoräthylen oder Nylon, die an der Fadenschicht reibend
anliegt. Das überschüssige Bindemittel wird über die Leitung 66 zur Wiederverwendung
abgeführt. Der Dorn mit den aufgebrachten Schichten tritt dann durch eine zweite
Strangpresse70, in der eine zweite Schicht 72 aus plastischem elastomerem Werkstoff
auf die Fadenschicht 33 aufgepreßt wird. Die zweite Schicht kann auch in abgewandelter
Weise (Fig. 2) aufgebracht werden. In diesem Falle wird ein Streifen 76 aus plastischem
elastomerem Werkstoff von einer Haspel 74 abgewickelt und tritt durch eine trichterartige
Einrichtung78, die ihn um die Fadenschicht auf den sich fortbewegenden Dorn 34 legt.
Die zweite Schicht 72 ist dann überlappt oder, besser noch, Kante an Kante aufgebracht.
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Der Dorn 24 mit der Schicht 72 tritt dann durch eine zweite Scheibe
80, die in umgekehrter Drehrichtung von der Welle 34 angetrieben wird. Die
Scheibe
80 trägt über den Umfang verteilt mehrere Spulen 30 und hat einen dem Kamm 44 ähnlichen
Kamm 81. Die Scheibe 80 läuft in entgegengesetzter Richtung wie die Scheibe 28 um,
so daß eine Fadenschicht 91 auf die Schicht 72 aufgewickelt wird deren Fäden die
der ersten Fadenschicht 33 kreuzen.
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Der Winkel der Fäden der zweiten Fadenschicht 91 zur Achse des Dorns
beträgt ebenfalls 5 bis 300, vorzugsweise 150. Die beiden Fadenschichten 33 und
91 werden also in einander entgegengesetzter Richtung um den gleichen Winkel zur
Achse des Dorns geneigt aufgewickelt. Für die Schicht 91 wird ein dreifacher Nylonfaden
verwendet, der einen Durchmesser von 0,69 mm hat. Dieser größere Durchmesser gleicht
den inzwischen vergrößerten Durchmesser des Schlauches aus. Es könnten aber auch
mehr Spulen für Doppelfäden vorgesehen werden um das gleiche Ergebnis zu erzielen.
Werden die Fäden mit Abstand voneinander gewickelt, so ist diese Anpassung nicht
erforderlich.
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Nachdem die zweite Fadenschicht auf die Schicht 72 aufgewickelt ist,
durchläuft der Dorn 24 mit den Schichten eine dritte Strangpresse 90, in der eine
dritte Schicht 92 aus plastischem elastomerem Werkstoff auf die zweite Fadenschicht
91 aufgepreßt wird.
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Falls gewünscht, kann auch die Schicht 92 mit einer Einrichtung gemäß
Fig. 2 umgelegt werden. Damit ist der Schlauch fertiggestellt, der aus drei Schichten
aus plastischem Werkstoff mit zwei eingelagerten, entgegengesetzt zueinander aufgewickelten
Fadenschichten mit sich kreuzenden Fäden besteht.
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Ein dem Kasten 62 ähnlicher Kasten kann nach dem Aufwickeln der zweiten
Fadenschicht 91 zur Aufbringung eines Bindemittels verwendet werden, wenn eine bessere
Verbindung zwischen dem elastomeren Werkstoff und den Fäden erreicht werden soll.
Nach dem Aufwickeln jeder Fadenschicht und vor dem Aufbringen des Bindemittels können
nicht dargestellte Druckwalzen verwendet werden, um die Fäden in die darunterliegende
Schicht aus elastomerem Werkstoff einzudrücken. Ob diese Maßnahme erwünscht ist,
richtet sich nach der Zusammensetzung des verwendeten plastischen elastomeren Werkstoffs.
Die Fäden drücken sich wegen der Fadenspannung an sich schon selbsttätig in die
darunterliegende Schicht aus plastischem elastomerem Werkstoff ein.
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Der fertige Schlauch 130 (Fig. 7 und 8) hat also die äußere Schicht
92 aus elastomerem Werkstoff, die die zweite Fadenschicht 91 bedeckt, die auf die
zweite Schicht 72 aus elastomerem Werkstoff aufgewickelt ist. Die Schicht 72 bedeckt
die erste Fadenschicht33, die auf die erste Schicht 26 aus elastomerem Werkstoff
aufgewickelt ist. Es wird also ein Schlauch mit zwei eingelegten Fadenschichten
33 und 91 gebildet, deren Fäden kreuzweise zueinander liegen.
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Wird eine dritte und vierte Fadenschicht gewünscht, so können diese
Schichten in der gleichen Weise durch weitere Wickelscheiben und Strangpressen gebildet
werden.
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An Stelle der kontinuierlich arbeitenden Maschine kann auch eine
Maschine verwendet werden, bei der der Dorn zurückgezogen und durch einzelne Strangpressen
geführt wird, vorausgesetzt, daß die Fäden so befestigt sind, daß sie nicht auffasern
können.
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Nachdem der Schlauch gebildet ist, wird der aus einzelnen Teilen
zusammengesetzte Dorn in seine
Teile getrennt und der Schlauch in Teile geschnitten,
so daß jedes Dornteil ein gleich langes Schlauchteil trägt. Dann wird das Schlauchteil
von der vorbereiteten Oberfläche des Dorns abgestreift und in der Aushärteform angepaßte
Längen geschnitten. In der Form erfolgt dann unter Druck das Aushärten des elastomeren
Werkstoffs des zugeschnittenen Schlauchstückes. Es wird zuvor ein ringförmiger Wulstdraht
100 (Fig. 9) angesetzt und eine weite Öffnung gebildet. Das Schlauchstück wird vor
dem Einsetzen in die Aushärteform auf den gewünschten Durchmesser erweitert, worauf
die Wulst und das Schlauchstück festgehalten werden, während die restlichen Teile
in der Form unter Druck geformt und ausgehärtet werden.
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Wenn das Schlauchstück zur Bildung des Druckbalgs geweitet wird,
dehnen sich die Fadenschichten und erhalten eine Form, die, wenn der elastomere
Werkstoff des geformten Druckbalges ausgehärtet ist, mit diesem vereinigt eine Verstärkung
darstellt.
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Statt der Bildung der zweiten und dritten Schicht aus elastomerem
Werkstoff durch Strangpressen können diese Schichten auch durch Aufbringen mehrerer
Überzüge von in einem geeigneten Lösungsmittel gelöstem elastomerem Werkstoff erfolgen,
bis nach Verdampfen des Lösungsmittels eine Schicht der gewünschten Stärke erreicht
ist.
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Der Druckbalg enthält keine Naht in den Fadenschichten, und seine
Festigkeit ist groß, da die Möglichkeit von Brüchen des Balgs wesentlich verringert
ist, da die Verstärkungen nahtlos und bartlos sind, so daß der Druckbalg nicht geschwächt
wird. An keiner Stelle des Druckbalges befinden sich mehr als zwei Fadenschichten,
während bei sich überlappenden Verstärkungen vier Fadenschichten an den Nähten liegen,
die Wülste bilden, welche bei Dauerbelastung schwach werden und Bruchstellen ergeben.
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Ein fertiges Schlauchstück von 56,9 mm Außendurchmesser mit einem
Innendurchmesser von 50,8 mm wird in einem Druckbalg mit einem größten Außendurchmesser
von 190,5 mm umgeformt. Es können auch andere Druckbalge aus dem gleichen Schlauchstück
geformt werden, doch werden diese eine andere Festigkeit und Ausdehnung haben.
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Der für die Herstellung des Schlauchstücks verwendete elastomere
Werkstoff ist ein Werkstoff wie Naturgummi, Butadien-Styrol-Kopolymer-Gummi, Butadien-Akrylnitril-Kopolymer-Gummi,
Polychloropren oder geeignete Mischungen dieser Werkstoffe.