-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Formwerkzeug mit unter
Druck stehendem Fluid zum dauerhaften Formen von Muffen an Endabschnitten
von Kunststoffrohren, versehen mit Dichtungssitzen, in automatischen
Muffenmaschinen, enthaltend:
- – einen
Formdorn, in der Lage, in einen Endabschnitt des Rohres eingeführt zu werden,
enthaltend einen ersten vorderen Abschnitt mit einem Nenndurchmesser
entsprechend dem des Rohres, und einen zweiten Abschnitt anschliessend
an den ersten und mit einem grösseren Nenndurchmesser
entsprechend dem des Endabschnittes des Rohres, wobei der Dorn mit
Leitungen versehen ist, die aus seiner seitlichen Oberfläche austreten,
um ein erstes unter Druck stehendes Fluid zuzuführen, dazu vorgesehen, eine
erste Phase der Aufweitung des Endabschnittes des Rohres nach aussen
zu vorzunehmen, nachdem letzterer auf den Dorn aufgezogen worden
ist;
- – wenigstens
zwei Halbformen, die den Dorn umgeben und beweglich sind aus einer
ersten, von dem Dorn abstehen den Position, in welcher deren Vertiefung
den Endabschnitt des Rohres aufnimmt oder freigibt, in eine zweite,
um den Dorn geschlossene Position, in welcher deren profilierte
innere Oberfläche
der Halbformen, enthaltend eine radiale Vertiefung, die aussen die
Form eines ringförmigen
Sitzes des Endabschnittes des Rohres abgrenzt, die zum Einsetzen
einer Dichtung (11) bestimmt ist, die genannte erste Aufweitungsphase
begrenzt und Leitungen für
ein zweites unter Druck stehendes Fluid aufweist, vorgesehen zum
Ausführen
einer zweiten Phase der forcierten radialen Kontraktion desselben
Endabschnittes des Rohres in Richtung des Dorns, und zwar nach der
ersten Aufweitungsphase;
- – einen
Flansch, montiert koaxial und gleitbar im Verhältnis zu dem Dorn und zu den
Halbformen, welcher eine vordere Anschlagfläche für die Kante des Endabschnittes
des Rohres am Ende von dessen Aufziehen auf den Dorn hat;
- – Dichtungselemente,
dazu bestimmt, mit der inneren Oberfläche und mit der äusseren
Oberfläche
des Endabschnittes des Rohres zusammenzuwirken, angeordnet jeweils
an der seitlichen Oberfläche
des Dorns und an der inneren Oberfläche der Halbformen, wobei es
dem genannten Rohr erlaubt ist, in abgedichteter Weise in das Formwerkzeug
eingesetzt zu werden;
- – wobei
die Halbformen, der Dorn und der Flansch zusam men und umlaufend
eine erste Druckkammer abgrenzen, in der Lage, die erste Aufweitungsphase
zu erlauben, positioniert zwischen der seitlichen Oberfläche des
Dorns und der inneren Oberfläche
des Rohres, sowie eine zweite Druckkammer, in der Lage, die zweite
Kontraktionsphase zu erlauben, positioniert zwischen der äusseren
Oberfläche
des Rohres und der inneren Oberfläche der Halbformen.
-
Bei
der Verarbeitung von Kunststoffrohren, bestimmt zur Herstellung
von Leitungen zum Zuführen
und Ablassen von Flüssigkeiten,
benutzt zum Beispiel im Baugewerbe, werden Muffenmaschinen verwendet,
um an einem Endabschnitt der Rohre die typischen Anschlussmuffen
zu erhalten, benutzt zum aufeinanderfolgenden Verbinden der verschiedenen Rohrelemente,
um Leitungen der erforderlichen Länge herzustellen.
-
In
den Muffenmaschinen sind die vorgenannten Rohre besonderen Formwerkzeugen
zugeordnet, welche unter Verwendung von Formdornen, die mit Formkammern
zusammenarbeiten, das aufgeheizte Rohr formen und es dann im Inneren
des Werkzeugs abkühlen,
um die verliehene Form dauerhaft zu machen.
-
Ein
Formwerkzeug des vorgenannten Typs ist bereits aus dem Dokument
DE-A-2225123 bekannt. Dieses Werkzeug wird aktiviert durch ein unter Druck
stehendes Fluid; er führt das
Formen von Muffen an Endabschnitten von Kunststoffrohren in automatischen
Muffenmaschinen aus. Es enthält
eine Matrize, versehen mit einer Aufnahmevertiefung, um einen thermisch
erweichten Rohrabschnitt aufzunehmen, wobei es eine geformte innere
Oberfläche
hat, sowie einen Formdorn, der in den Endabschnitt des Rohres eingeführt werden
kann, in der Mitte positioniert im Verhältnis zu der Matrize, und ist
mit Leitungen zum Zuführen
eines unter Druck stehenden Fluids versehen, die aus der seitlichen
Oberfläche
austreten, sowie mit einem Flansch, der koaxial und gleitbar im
Verhältnis
zu dem Dorn und zu der Matrize montiert ist und eine Anschlagfläche aufweist,
um einer Kante des Endabschnitte des Rohres zugeordnet zu werden;
Dichtungselemente, angeordnet an der seitlichen Oberfläche des
Dorns und dazu bestimmt, mit der inneren Oberfläche des Rohrabschnittes zusammenzuwirken;
wobei die Matrize, der Dorn und der Flansch zusammen umlaufend eine
Kammer zum Formen des Endabschnittes des Rohres abgrenzen, welche
eine Druckkammer enthält,
positioniert zwischen der seitlichen Oberfläche des Dorns und der inneren
Oberfläche
des Rohres.
-
Rohre,
die aus Polyvinylchlorid, ABS oder Materialien mit ähnlichen
Eigenschaften hergestellt sind, zeigen nach dem Formen mit den bekannten Formwerkzeugen
und während
des Abkühlens
nach dem Formen der Muffe ein natürliches Schrumpfen, woraufhin
die Muffen stabilisiert werden und ihre endgültige Form und Abmessungen
annehmen, welche über
die Zeit im wesentlichen unverändert
bleiben. Die Verbindung der Rohrabschnitte wird daher auch nach
einer langen Lagerungszeit oder einem verlängerten Unterziehen von Wärmeeinflüssen, wie
es zum Beispiel geschieht, wenn die Rohre starkem direkten Sonnenlicht
ausgesetzt sind, niemals Probleme erzeugen.
-
Diese
dimensionale und geometrische Stabilität nach dem heutigen Stand ist
nicht so leicht zu erreichen, wenn Muffen an Polyethylen-(PE) oder
Polypropylenrohre (PP) geformt werden. Die aus diesem Material hergestellten
Rohre bleiben nach dem Muffenformverfahren, durchgeführt in einer
herkömmlichen
Muffenmaschine, in einem scheinbar stabilen Zustand der internen
Spannung, welcher, sobald das Rohr Sonnenstrahlen oder widrigen
thermischen Umständen
ausgesetzt ist, das Wiederauftreten des Schrumpfphänomens bewirkt,
wodurch die endgültigen
Abmessungen unvereinbar mit den vorgegebenen Toleranzen für die eigentliche
Montage sind.
-
Die
Instabilität
und die ausgesprochene Schwierigkeit bei der Kontrolle des Schrumpfens
des muffenförmigen
Abschnittes des Rohres würden
es praktisch nicht erlauben, das oben beschriebene Muffenformverfahren
auf Polyäthylenrohre
anzuwenden.
-
Das
genannte Material hat jedoch vorteilhafte Eigenschaften bezüglich der
Lebensdauer, des Gewichtes und der Flexibilität zum Anpassen beim Verlegen,
welche trotz der höheren
Kosten des Rohmaterials zu einer hohen Nachfrage nach dem Produkt
auf dem Markt führen.
-
Der
Nachfrage nach Rohren mit solchen Eigenschaften wird normalerweise
durch Verwendung spezieller Anlagen entsprochen, die sich in konstruktiver
Hinsicht vollkommen von den Muffenmaschinen unterscheiden. Die genannten
Anlagen erfordern teure Konstruktionsverfahren, welche im wesentlichen
die Vorbereitung des Rohres und der Muffe in separaten Teilen enthalten,
sowie deren anschliessendes Verschweissen vor Ort durch Fachpersonal.
-
Die
Anmelderin selbst hat daher ein Formwerkzeug perfektioniert, das
in der Lage ist, die vorgenannten Probleme zu lösen, synthetisch beschrieben
in der Einleitung und in dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Diese
Lösung
ist deutlich beschrieben in dem Dokument EP-0 700 771, welches ein
Formwerkzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 offen legt.
-
Dieses
bietet eine exzellente Lösung
all dieser Probleme der dimensionalen und geometrischen Stabilität der Endabschnitte
der Rohre, auch und vor allem bei jenen aus Polyäthylen, Polypropylen und ähnlichem,
wobei zunächst
eine vorgegebene forcierte Aufweitung der das Material bildenden
Mole küle
vorgesehen wird, ohne Reissen der Bindungen, und dann ein anschliessendes
Zusammenziehen derselben, wobei die Moleküle wieder auf den gewünschten
Nenndurchmesser zurückgebracht
und geordnet werden (auf jeden Fall grösser als der Originaldurchmesser
des Rohres), bestimmt durch den Dorn, wobei das Verfahren mit unter
Druck stehenden Fluids schneller gestaltet wird. Bei dieser Technik ist
es offensichtlich wichtig, mit höchster
Präzision das
Mass der Aufweitung festzulegen, da das Zusammenziehen auf den vorgegebenen
Nenndurchmesser erfolgen muss.
-
Diese
Lösung
hat jedoch ebenfalls einige Begrenzungen. Zum Beispiel erlaubt sie
es nicht, auf die Rohrendabschnitte einzuwirken, die auf Dornen
des Typs wie in dem Dokument
US.3.929.958 aufgezogen
sind, der vorsichtshalber und gleichzeitig auf entfernbare Weise
in einem Sitz die Dichtung trägt,
welche dann fest im Inneren des Sitzes angeordnet werden soll, der
in dem geformten Endabschnitt erhalten ist, indem sie von dem Dorn
abgezogen wird. Bei dieser Lösung
wird die auf dem Dorn montierte Dichtung durch einen Flansch abgefangen,
positioniert an der entgegengesetzten Seite im Verhältnis zu
dem Eingang des Rohrendabschnittes, welcher auf dem Dorn selbst
befestigt ist, so dass sie in ihrem Sitz gehalten wird, wenigstens
bis die Kante des Rohrendabschnittes die Dichtung zunächst überwunden
und dann überholt
hat, wobei sie frei auf dem darunter liegenden Flansch liegt. Daraufhin
bewegt sich der Flansch rückwärts, so
dass sich die Kante des Endabschnittes auf natürliche Weise auf der eigentlichen
Oberfläche
des darunter liegenden Dorn zusammenzieht, und schliesslich wird
der Dorn herausgezogen und die Dichtung von diesem gelöst, welche
nun im Inneren des Rohrendabschnittes bleibt, der sich in der Zwischenzeit
ausreichend erhärtet
hat. Es muss klargestellt werden, dass zur Zeit dieser Patentschrift
die vorgenannte Stabilisiertechnik für Kunststoffmaterial unbekannt
war. Ausserdem war die Aufweitung, welcher der Rand des Endabschnittes
notwendigerweise unterlag, vollkommen zufällig und somit nicht vorher
bestimmt.
-
Nachdem
Wie oben vorausgesetzt, wird es deutlich, dass ein Dorn des oben
aufgezeigten Typs nicht bei der Lösung der Anmelderin verwendet
werden kann, da er dazu bestimmt ist, den Sitz der Dichtung der
Endabschnitte mit inneren Dornen vom Typ ohne Dichtungen zu formen,
wobei auch der Flansch ungeeignet ist.
-
Ausserdem
wurden bei dieser Gelegenheit auch Falten im Inneren des Endabschnittes
gebildet, und zwar an der äussersten
Kante, wo er sich im Kontakt mit dem vorgenannten Flansch befindet,
und die dimensionale Stabilität
der genannten Kante ist nicht immer optimal. Der Flansch ist kalt
oder durch armierte Bandwiderstände
beheizt, welche aufgrund ihrer Grösse notwendigerweise entfernt
von dem Heizbereich angeordnet werden müssen, auf welchen dagegen die
Heizung lokalisiert werden sollte.
-
Zweck
der vorliegenden Erfindung ist, die oben beklagten Nachteile zu überwinden.
-
Diese
Zwecke und noch andere, die im Laufe der Beschreibung deutlicher
hervortreten, werden erreicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung durch ein verbessertes Formwerkzeug mit unter Druck stehendem
Fluid, wie es in den Patentansprüchen
festgelegt ist.
-
Der
mit Hilfe der Erfindung erhaltene grundlegende Vorteil besteht im
wesentlichen in der Tatsache, dass sie das Formen von Muffen an
Polyäthylenrohren
in Formen und Abmessungen erlaubt, die auf Dauer stabil sind, wobei
auch Dorne des Typs enthaltend einen Sitz zum Halten der Dichtung
verwendet werden, die vorher in provisorischer Weise darin angeordnet
wird.
-
Ein
zusätzlicher
beachtlicher Vorteil ist, dass ein hoch konzentriertes System zum
Beheizen des Flansches vorgesehen ist, welches ein erhitztes Fluid nutzt,
geblasen direkt auf den Flansch.
-
Weitere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen deutlicher aus der
nachstehenden detaillierten Beschreibung hervor, dargestellt in
den beiliegenden Zeichnungen rein als ein nicht begrenzendes Beispiel,
in welchen die 1, 2, 3, 4, 5 und 6 Seitenansichten
teilweise im Schnitt des Formwerkzeuges sind, und zwar in den verschiedenen
Betriebsphasen eines Arbeitszyklus.
-
Unter
Bezugnahme auf die vorgenannten Abbildungen enthält das betreffende Formwerkzeug (66)
einen profilierten Formdorn (55), auf welchen ein Endabschnitt
(50) des Rohres (51) aufgezogen wird, enthaltend
einen ersten vorderen Abschnitt (551), dessen Nenndurchmesser
dem des Rohres (51) entspricht, und einen zweiten Abschnitt
(552), anschliessend an den ersten und mit einem grösseren Nenndurchmesser,
entsprechend dem, der an dem geformten Abschnitt (50) erhalten
werden soll.
-
Der
Dorn (55) ist mit Leitungen (58) versehen, die
aus seiner eigenen seitlichen Oberfläche (81) austreten,
um ein erstes unter stehendes Fluid zuzuführen, vorgesehen zum Ausführen einer
ersten, nach aussen gerichteten Aufweitungsphase des Endabschnittes
(50) des Rohres (51).
-
Das
Werkzeug (66) enthält
ebenfalls wenigstens zwei Halbformen (52), welche den Dorn
(55) umgeben und beweglich sind aus einer ersten, von dem Dorn
(55) entfernten Position, in welcher deren Vertiefung (80)
den Endabschnitt (50) des Rohres (51 aufnimmt
(1) oder freigibt (6), in eine zweite,
an dem Dorn (55) geschlossene Position – s. 2, 3, 4 und 5.
Die Halbformen (52), welche die erste Aufweitungsphase
begrenzen, haben eine innere Oberfläche (53), ausgebildet
nach der äusseren
Form des ge formten Endabschnittes, und enthaltend ebenfalls eine
radiale Vertiefung (56), welche aussen die Form des ringförmigen Sitzes
abgrenzt, welchen der Endabschnitt (50) des Rohres (51)
nach dem Formen aufweist, um stabil eine Dichtung (11)
einzusetzen. Die Halbformen enthalten Leitungen (54) für ein zweites
unter Druck stehendes Fluid, vorgesehen zum Ausführen einer zweiten Phase der
forcierten radialen Kontraktion in Richtung des Dorns (55)
desselben Endabschnittes (50) des Rohres (51)
nach der ersten Aufweitungsphase.
-
Die
Halbformen (52), der Dorn (55) und ein Flansch
(60) beschreiben zusammen und umlaufend eine erste Druckkammer
(2), in der Lage, eine erste Aufweitungsphase zu
ermöglichen,
positioniert zwischen der seitlichen Oberfläche (81) des Dorns (55)
und der inneren Oberfläche
(83) des Rohres (51), sowie eine zweite Druckkammer
(3), in der Lage, die zweite Kontraktionsphase
zu erlauben, positioniert zwischen der äusseren Oberfläche (84)
des Rohres (51) und der inneren Oberfläche (53) der Halbformen
(52). Geeignete Dichtungselemente (59) sind dazu
bestimmt, mit der inneren Oberfläche
(83) und mit der äusseren
Oberfläche
(84) des Endabschnittes (50) des Rohres (51)
zusammenzuwirken. Diese sind jeweils angeordnet an der seitlichen Oberfläche (81)
des Dorns (55) und an der inneren Oberfläche (53)
der Halbformen (52), wobei es dem genannten Rohr (51)
erlaubt ist, in abgedichteter Weise in das Formwerkzeug (66)
eingesetzt zu werden.
-
Das
Formwerkzeug (66) nach der Erfindung ist verbessert, weil
es in der Lage ist, mit Dornen (55) vom Typ enthaltend
einen Sitz (553) für
die Dichtung (11) zu arbeiten, welche vorher in provisorischer
Weise in diesem angeordnet wird. Um mit dieser Art von Dorn arbeiten
zu können,
hat der Flansch (60), montiert vorteilhafterweise in einem
Stück und
gleitbar im Verhältnis
zu dem Dorn (55) und den beiden Halbformen (52),
eine vordere Anschlagfläche
(82) (2) der Kante (62) des
Endabschnittes (50) des Rohres (51), wirkend nach
dem vollständigen
Einschieben des Dorns (55), und weist sein eigenes Ende
(600), ausgerichtet zu dem Endabschnitt (50) des
Rohres (51), wenigstens nach einer Doppelstufe (062, 603) geformt
auf.
-
Die
vertikale Wand der äusseren
Stufe (602), in Kombination mit der horizontalen oberen
Wand der darunter liegenden inneren Stufe (603), angeordnet stromabwärts und
im Kontakt mit der Dichtung (11) und mit dem Teil der geformten
inneren Oberfläche (53)
der Halbformen (52) in der an dem Dorn (55) geschlossenen
Position, entsprechend der genannten horizontalen oberen Wand der
Stufe (603), beschreibt einen besonderen zylindrischen
Sitz (700) (2, 3), dazu
bestimmt, die Kante (62) des Endabschnittes (50)
des Rohres (51) im frontalen Anschlag aufzunehmen, und
zwar mit der genannten vorderen Anschlagfläche (82), beschrieben
durch die vertikale Wand der Stufe (602) selbst. Sie weist
einen voreingestellten konstanten Mindestdurchmesser auf, grösser als
der Nenndurchmesser des zweiten Abschnittes (552) des Dorns
von grösserem
Durchmesser, und hat ebenfalls eine Dicke, die ungefähr jener
der Kante (62) des Endabschnittes (50) des Rohres
(51) entspricht. Die Dicke der genannte inneren Stufe (603)
des Flansches (60) ist eine solche, dass gleichzeitig die
genaue voreingestellte Abmessung des konstanten Mindestdurchmessers
des zylindrischen Sitzes (700) zur Aufnahme der Kante (62) des
Endabschnittes (50) des Rohres (51) gesichert wird,
wie auch die Stabilität
der eingesetzten Dichtung (11). Auf diese Weise hält der Flansch
(60) einerseits wirksam die Dichtung (11) und
bestimmt andererseits die minimale Aufweitung, welcher die Kante
(62) des Endabschnittes (50) des Rohres (51)
unterzogen werden muss, wobei eine präzise minimale Aufweitungsbegrenzung
für die
Kante (62) festgelegt wird, welche somit eine gleichmässige präzise dimensionale
Stabilisierung der äussersten
Kante des Abschnittes (50) erlaubt, die am schwierigsten
zu stabilisieren ist. Anschliessend, noch während der Kontraktionsphase
und nach der Vervollständigung
des Formens, bewegt sich der Flansch (60) zurück (4 und 5),
bis die Kante (62) vollkommen von dem Flansch und insbesondere
von der darunter liegenden Stufe (603) freigegeben ist,
wobei sie sich schnell zusammenzieht und an der geformten Oberfläche des
darunter liegenden Dorns (55) anliegt, und die Halbformen
(52) öffnen
sich wieder für
einen neuen Zyklus. Während
des gesamten Ablaufs ist der Flansch (60) einem Heizsystem
(90) ausgesetzt, verstärkt
wirkend an seinem eigenen Ende (600), welches sich in direktem
Kontakt mit dem Endabschnitt (50) des Rohres (51)
befindet, und das geeignet ist, wenigstens während der Phase aktiviert zu
werden, in welcher der Endabschnitt (50) des Rohres (51)
auf den Dorn (55) aufgezogen wird.
-
Dieses
konzentrierte Heizsystem (90) umfasst einen forcierten
Umlauf eines erhitzten Fluids im Inneren des Flansches (60),
welches die Hitze konzentriert ausschliesslich auf das Ende (600)
des Flansches (60) überträgt.
-
Spezifischer
ausgedrückt,
verläuft
das konzentrierte Heizsystem (90) entlang einem zylindrischen
Segment (93) des Flansches (60), im Inneren versehen
mit wenigstens einem ersten längsverlaufenden
Sitz (91) für
eine erste entsprechende Leitung (910), die an dem freien
Ende desselben zylindrischen Segmentes mündet, und zwar in wenigstens eine
ringförmige
Leitung (920), welche wiederum in einen zweiten umlaufenden
Sitz (92) eingesetzt ist. Letzterer ist abgegrenzt und
verschlossen durch einen Deckel (94), welcher mit dem genannten
Ende (600) des Flansches (60) übereinstimmt.
-
Dieser
Deckel (94) ist vorzugsweise geeignet, in abdichtender
Weise dem zylindrischen Segment (93) zugeordnet zu werden,
und zwar durch einfaches Aufschrauben auf ein entsprechendes Gewinde
(96).
-
Die
Leitungen werden durchströmt
von einem erhitzten Fluid (vorzugsweise Luft), verteilt direkt und
gleichmässig
auf das Ende (600) des Flansches (60) durch eine
Anzahl von kleinen Bohrungen (921), die umlaufend an der
zweiten ringförmigen
Leitung vorhanden sind, und zwar in Richtung des Endes (600)
des Flansches (60).
-
Der
Rücklauf
des Fluids nach aussen (normalerweise in die umgebende Luft) erfolgt
durch den Spalt (912) selbst, welcher zwischen den Leitungen (910, 920)
und deren jeweiligen Sitzen (91, 92) vorhanden
ist, wobei es freien Auslass durch eine Auslassöffnung (95) findet,
erhalten quer entlang dem zylindrischen Segment (93) des
Flansches (60).
-
Das
Ende (600) des Flansches (60) weist vorzugsweise
eine dritte Stufe (601) auf, ausserhalb der anderen beiden
und in der Lage, die gesamte Abmessung der Dicke des zylindrischen
Segmentes (93) des Flansches (60) aufzunehmen,
welche die genannten Sitze und Leitungen enthält.
-
Schliesslich
muss noch bemerkt werden, dass, während bei der Aufweitungsphase
die Abdichtung der ersten Druckkammer (63) an der Kante
(62) direkt durch die Kante selbst erhalten wird, die Abdichtung
der zweiten Druckkammer (64) durch zusätzliche Dichtungen (590)
erreicht wird, positioniert entsprechend der geformten Oberfläche der
Halbfor men (52) und mit der äusseren Oberfläche des
zylindrischen Segmentes (93) zusammenwirkend.