DE3938675A1 - Verfahren zum herstellen eines rohres oder dergleichen zylindrischen koerpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Rohres oder dergleichen zylindrischen Körpers durch schraubenwendelförmiges Auf­ wickeln von sich überlappendem Bandmaterial aus thermoplastischem Kunststoff in verformungsfähigem Zustand auf einen Wickeldorn, wobei das Bandmaterial mit im wesentlichen rechtwinkligem Querschnitt aus einem entlang des Wickeldorns geführten Extruder gefördert wird. - Rohr meint im Rahmen der Erfindung jeden wickelfähigen rohrförmigen Hohlkörper.

Im Zuge der Herstellung von Rohren ist es bekannt, Bandmaterial aus thermoplastischem Kunststoff in verformungsfähigem Zustand - also in erwärmtem plastischen Zustand - auf einen glatten Wickeldorn schrau­ benlinienförmig mit überlappter oder gestoßener, insbesondere schräg gestoßener Wickelnaht aufzuwickeln. Dabei wird das bis in den ver­ formbaren Zustand erwärmte Bandmaterial aus einem Extruder geför­ dert und der Extruder mit einem entsprechend ausgebildeten Düsen­ mundstück an dem sich drehenden Wickeldorn entlang geführt. Das fertiggewickelte Rohr wird nach hinreichender Abkühlung von dem Wickeldorn entfernt. - Um dickwandige Rohre herzustellen, wird das Bandmaterial mehrschichtig über die Rohrlänge schraubenlinienförmig aufgewickelt, so daß das dickwandige Rohr praktisch aus mehreren einzelnen miteinander verschmolzenen Rohren besteht. Eine derartige mehrschichtige Wicklung ist insofern von Nachteil, als erhebliche Radial- und Axialspannungen sowie daraus resultierende Schrumpfun­ gen und insbesondere im Bereich der Rohrenden Deformationen entste­ hen. Denn es müssen bei mehrschichtiger Rohrwicklung erhebliche Tem­ peraturunterschiede zwischen der jeweils erfolgten und folglich abge­ kühlten Bandwicklung und der anschließend darauf aufzubringenden erwärmten Bandwicklung in Kauf genommen werden. Den nach den be­ kannten Verfahren hergestellten dickwandigen Rohren, die auch für den Behälterbau eingesetzt werden, fehlt letztlich die erforderliche Spannungsrißbeständigkeit, eine z. B. für Chemiebehälter unerläßliche Voraussetzung. Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem sich dickwandige Rohre oder dergleichen zylindrische Körper bzw. Behälter in einfacher und rationeller Weise praktisch spannungs­ frei herstellen lassen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei dem gattungsgemäßen Herstel­ lungsverfahren dadurch, daß das Bandmaterial mit über seine Breit­ seite vollständiger bzw. nahezu vollständiger Überlappung und auf dem Wickeldorn aufstehender Schmalseite unter einem die Wanddicke des entstehenden Rohres vorgebenden Neigungswinkel auf den Wickel­ dorn aufgewickelt wird. - Die Erfindung geht zunächst einmal von der Erkenntnis aus, daß sich dickwandige Rohre auch ohne mehrschichtige Bandwicklung herstellen lassen, wenn einerseits hinreichend breites Bandmaterial Verwendung findet und andererseits in einem einzigen Wickelgang so auf den Wickeldorn aufgewickelt wird, daß die Breit­ seite des Bandmaterials in Abhängigkeit von dem Neigungswinkel zum Wickeldorn die Wanddicke des entstehenden Rohres definiert. Je größer der Neigungswinkel ist, desto geringer ist die Wanddicke. Bei gegen Null gehendem Neigungswinkel entspricht die Wanddicke in zu­ nehmendem Maße der Breite des Bandmaterials. Dabei geht die Erfin­ dung von der weiteren Erkenntnis aus, daß einerseits in den Berei­ chen der vollständigen Überlappung praktisch keine Temperaturdiffe­ renzen in Kauf genommen werden müssen und andererseits die Schmal­ seiten des bis in den plastischen Zustand erwärmten Bandmaterials im Wege der Verformung eine glatte und geschlossene Rohrinnenwand auf dem Wickeldorn bilden obwohl das schräg gestellte Bandmaterial einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Da im Zuge des Wickelvorgan­ ges Temperaturdifferenzen nahezu vollständig eliminiert werden, ent­ steht eine spannungsfreie Rohrwicklung unter gleichmäßiger Abkühlung des Bandmaterials und folglich ein einschichtiges Rohr ohne Schrumpfungs- und Deformationserscheinungen. Aufgrund seiner Erwär­ mung bis in den plastischen Zustand verschmilzt das schraubenlinien­ förmig gewickelte Bandmaterial in den Bereichen seiner vollständigen Überlappung, so daß ein homogenes Rohr entsteht, welches sich durch die für insbesondere chemische Behälter erforderliche Spannungsriß­ beständigkeit ebenso auszeichnet wie durch hohe Festigkeit und Le­ bensdauer.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt. So lehrt die Erfindung, daß der Neigungswinkel des sich vollständig überlappenden Bandmaterials und folglich die Wanddicke über die Vor­ schubgeschwindigkeit des Extruders eingestellt und gegebenenfalls verändert wird. Aus einer erhöhten Vorschubgeschwindigkeit resultiert ein größerer Neigungswinkel der Bandwicklung gegenüber der Wickel­ trommel und folglich eine geringere Wandstärke. Dabei kann die voll­ ständige Überlappung des Bandmaterials am Außenumfang des entste­ henden Rohres teilweise verlorengehen. Je geringer ist der Neigungs­ winkel des Bandmaterials, desto größer ist die Wanddicke und desto einwandfreier die vollständige Überlappung des Bandmaterials. Dabei besteht auch die Möglichkeit, die Vorschubgeschwindigkeit des Extru­ ders derart zu verändern, daß ein Rohr bzw. ein zylindrischer Kör­ per mit kontinuierlich unterschiedlicher Wanddicke entsteht. Das ist für den Behälterbau von besonderer Bedeutung, um beispielsweise Be­ hälter mit im Bodenbereich größerer Wanddicke als im Kopfbereich herstellen zu können. Durch eine kontinuierliche Veränderung der Vor­ schubgeschwindigkeit des Extruders läßt sich darüber hinaus ein gleichmäßiger Übergang von einer stärkeren Wanddicke auf eine schwächere Wanddicke erreichen und umgekehrt. Stets entsteht ein na­ hezu spannungsfreier zylindrischer Hohlkörper. Weiter lehrt die Erfin­ dung, daß das Bandmaterial zu Beginn der Bandwicklung flach auf den Wickeldorn und dann sukzessive mit teilweiser Überlappung bis zum Erreichen der vollständigen Überlappung und des vorgegebenen Neigungswinkels bzw. der gewünschten Wanddicke gewickelt wird und die unter der Wanddicke liegende Anfangswicklung und Endwicklung an den Rohrenden von dem entstandenen Rohr abgetrennt wird, um eine gleichmäßige Wanddicke über die gesamte Rohrlänge zu erhalten. Insoweit sind Anfangswicklung und Endwicklung bis zum Erreichen der vollständigen Überlappung bzw. des jeweils gewünschten Neigungs­ winkels und folglich der Banddicke Produktionsausschuß.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfüh­ rungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 ausschnittsweise ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ge­ wickeltes Rohr, teilweise im Axialschnitt,

Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 auf einem Wickeldorn vor dem Ab­ trennen der Anfangswicklung im Bereich des einen Rohrendes und

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 2, die mit niedriger Vorschubgeschwindigkeit des Extru­ ders gewickelt worden ist.

Die Figuren erläutern ein Verfahren zum Herstellen eines Rohres 1 durch schraubenwendelförmiges Aufwickeln von sich überlappendem Bandmaterial 2 aus thermoplastischem Kunststoff in bis zur Verfor­ mungsfähigkeit erwärmtem Zustand auf einen Wickeldorn 3. Das Band­ material 2 weist einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf und wird aus einem entlang des Wickeldorns 3 geführten Extruder mit einem entsprechenden Düsenmundstück gefördert. Der Extruder und das Düsenmundstück sind nicht gezeigt. Das Bandmaterial 2 wird mit über seine Breitseite B vollständiger Überlappung und auf dem Wickel­ dorn 3 aufstehender Schmalseite S unter einem die Wanddicke D des entstehenden Rohres 1 vorgebenden Neigungswinkel α auf den Wickel­ dorn 3 aufgewickelt. Dadurch läßt sich ein dickwandiges Rohr 1 her­ stellen, ohne daß eine mehrschichtige Bandwicklung erforderlich ist. Der Neigungswinkel α des sich vollständig überlappenden Bandmate­ rials 2 und folglich die Wanddicke D wird über die Vorschubgeschwin­ digkeit des Extruders eingestellt und gegebenenfalls verändert, was angedeutet ist. Das Bandmaterial 2 wird zu Beginn der Bandwicklung flach auf den Wickeldorn 3 und dann sukzessive mit teilweiser Über­ lappung bis zum Erreichen der vollständigen Überlappung und des vorgegebenen Neigungswinkels α bzw. der gewünschten Wanddicke D gewickelt. Die unter der Wanddicke D liegende Anfangswicklung 4 und nicht gezeigte Endwicklung wird an den Rohrenden von dem ent­ standenen Rohr 1 abgetrennt.

Claims (3)

1. Verfahren zum Herstellen eines Rohres oder dergleichen zylindri­ schen Körpers durch schraubenwendelförmiges Aufwickeln von sich überlappendem Bandmaterial aus thermoplastischem Kunststoff in ver­ formungsfähigem Zustand auf einen Wickeldorn, wobei das Bandmate­ rial mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt aus einem entlang des Wickeldorns geführten Extruder gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmaterial (2) mit über seine Breitseite (B) im wesentlichen vollständiger Überlappung und auf dem Wickeldorn (3) aufstehender Schmalseite (S) unter einem die Wanddicke (D) des entstehenden Rohres (1) vorgebenden Neigungswin­ kel α auf den Wickeldorn (3) aufgewickelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nei­ gungswinkel α des sich nahezu vollständig überlappenden Bandma­ terials (2) über die Vorschubgeschwindigkeit des Extruders eingestellt und gegebenenfalls verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmaterial (2) zu Beginn der Bandwicklung flach auf dem Wickeldorn (3) und dann sukzessive mit teilweiser Überlappung bis zum Erreichen der nahezu vollständigen Überlappung und des vorge­ gebenen Neigungswinkels α gewickelt wird und die unter der Wand­ dicke (D) liegende Anfangs- und Endwicklung (4) an den Rohrenden und von dem entstehenden Rohr (1) abgetrennt wird.