Biegsames Rohr und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein biegsames Rohr und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu seiner Herstellung.
Ziel der Erfindung ist die Herstellung biegsamer Rohre, welche sich insbesondere für die Leitung von flüssigen bzw. fliessfähigen Stoffen, gegebenenfalls unter hohem Druck, eignen. Hierzu gehören z. B. flüssige Brennstoffe auf Kohlenwasserstoffbasis und die flüssigen Stoffe, welche in hydraulisch betriebenen Kontrollsystemen benutzt werden, wie z. B.
Bremssystemen für Fahrzeuge und andere Kontrolleinrichtungen, wie sie bei Flugzeugen verwendet werden. Die Erfindung kann auch auf Rohre angewendet werden, die sich für andere Zwecke eignen, z. B. für die äussere Hülle eines biegsamen Kontrollkabels vom Bowden Zug-Typ.
Gemäss der Erfindung wird ein biegsames Rohr erzeugt, das aus einem, vorzugsweise durch Pressen hergestellten, inneren hohlen Kern aus synthetischem thermoplastischem Material, mindestens einer den Kern umgebenden Schicht und einer diese umgebenden Hülle aus elastomerem Material besteht.
Bisher wurden biegsame Rohre für die oben erwähnten und ähnliche Zwecke, die aus zwei oder mehr Schichten bestehen, wovon wenigstens die innere aus synthetischem thermoplastischem Material angefertigt ist, im allgemeinen mit Hilfe eines Dornes hergestellt, auf welchem sie geformt wurden. In solchen Fällen war die Länge des Rohres begrenzt durch die Länge des Dornes. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zur Herstellung von Rohren, deren Länge nicht durch die Verwendung eines Dornes begrenzt ist.
Bei einem wie oben beschriebenen Rohr, das aus einer inneren und einer äusseren Schicht besteht, begegnet man in der Praxis Schwierigkeiten, wenn die äussere Schicht eine Wärmebehandlung erfordert, nachdem sie auf der inneren Schicht aufgebracht oder auf ihr gebildet wurde, und wenn die innere Schicht aus einem thermoplastischen Material oder einem solchen Werkstoff gefertigt ist, welcher gegen die für eine solche Wärmebehandlung notwendigen
Temperaturen nicht ohne Erweichung beständig ist oder in einer anderen unerwünschten Weise beein flusst wird.
Ein wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Verfah- rens sowie einer entsprechenden Vorrichtung zur
Herstellung solcher Rohre, wobei die äussere Schicht bei erhöhter Temperatur behandelt werden kann, ohne dass bei dem fertigen Rohr ernsthafte nadi- teilige Wirkungen auftreten.
Es wird deshalb ein Verfahren vorgesehen zur
Herstellung biegsamer Rohre mit einem hohlen Kern aus synthetischem thermoplastischem Material und einer äusseren Hülle aus elastomerem Material, z. B. natürlichem oder synthetischem Kautschuk, wobei der Werkstoff für die äussere Hülle eine Wärme behandlung bei einer Temperatur erfordert, die ein
Weichwerden des Materials des inneren Kernes oder andere unerwünschte Wirkungen an diesem hervor ruft. Dieses Verfahren umfasst ein Auspressen des
Matenials zur Bildung der Hülle um den vorgeform ten, umschichteten Kern sowie ein anschliessendes
Hindurchführen des Rohres durch eine Heizkammer, während man gleichzeitig den Kern mit einem fliess fähigen Stoff (Gas oder Flüssigkeit) gefüllt hält.
Alternativ ist es möglich, anstatt z. B. eine Kühl flüssigkeit zu verwenden, mit welcher der Kern ein fach gefüllt werden kann oder welche den Kern wäh rend des Durchführens des Rohres durch die Heiz kammer durchfliessen soll, den Kern unter Druck mit einem fliessfähigen Medium (Gas oder Flüssig keit) gefüllt zu halten, um so die Gestalt des Ker nes trotz des Weichwerdens des ihn bildenden Materials zu erhalten.
Diese beiden Varianten können vorteilhaft kombiniert werden, wenn man ein Kühlmittel verwendet, welches den Kern des Rohrs unter einem kontrollierten Druck durchströmt.
Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zur Herstellung solcher biegsamer Rohre. Diese weist mindestens eine Spule auf, auf welche zumindest der Kern des Rohres gewickelt werden kann und eine Anschlussleitung für einen fliessfähigen Stoff, mit der ein Ende des Kernes in Verbindung gebracht ist, ferner Mittel, um dem Kern über die Anschlussleitung den fliessfähigen Stoff zuzuführen, während die Spule rotiert. Ferner gehört zu der Vorrichtung ein Extruder zum Auspressen des Hüllenmaterials, um dieses um den Kern herurnzulegen, eine Heizkammer und eine Einrichtung zur Bewegung des Rohres, dessen Kern mit dem fliessfähigen Stoff gefüllt ist, vom Extruder durch den Heizraum.
Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben
In letzterer ist Fig. 1 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, einer erfindungsgemässen Ausführungsform eines Rohres.
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtungsform, die zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens benutzt werden kann.
Es soll zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen werden, bei welcher das gezeigte Rohr einen Kern 1 umfasst, der aus einem gepressten thermoplastischen Material besteht. Es kann jedes geeignete Material verwendet werden, einschliesslich der Polyamide, wie Nylon, ferner Polyvinylchlorid und Polyäthylen. Die Venvendung des Superpolyamids, welches von der Poly-l -Aminoundecansäure abgeleitet und als Nylon 11 bezeichnet wird, ist jedoch vorzuziehen.
Den Kern 1 umgeben zwei Schichten 2 und 3, von welchen jede aus geflochtenen Textilfasern, vorzugsweise in Form von kontinuierlichen Fäden aus natürlichen oder synthetischen Substanzen gebildet wird.
Für diese Schichten benutzt man vorzugsweise Fäden aus Polyester, welche durch Kondensation von Äthylenglycol mit Terephthalsäure entstehen und unter der eingetragenen Marke Terylen im Handel sind, wobei ein sehr dehnbarer Typ dieser Fäden bevorzugt wird.
Die beiden Schichten 2 und 3 können aus den gleichen oder verschiedenen Materialien bestehen, aber es ist vorteilhaft, dass die Fäden der zweiten oder äusseren Schicht 3 einen grösseren Durchmesser haben als die der inneren Schicht 2.
Den Kern 1 und die geflochtenen Schichten 2 und 3 umgibt eine äussere Hülle 4, welche aus natürlichem oder synthetischem Elastomer hergestellt ist.
Vorzugsweise wird ein synthetisches, ölbeständiges Elastomer verwendet, wie z. B. Chloroprenkautschuk ( Neopren ). Die äusseren Hülle 4 wird vorzugsweise mit der anliegenden Zwischenschicht 3 mittels eines Klebstoffes verbunden, für welchen Zweck z. B. eine Gummilösung verwendet werden kann.
Die Anzahl der Schichten zwischen Kern 1 und Hülle 4 kann vergrössert oder verkleinert werden, je nach Wunsch. Es könnte beispielsweise nur eine Geflechtschicht zwischen Kern und Hülle vorhanden sein.
Nun soll die Herstellung des in Fig. 1 gezeigten Rohres im Hinblick auf Fig. 2 beschrieben werden.
Die gezeigte Vorrichtung umfasst eine Zulaufspule 5, welche auf einem Gestell 6 drehbar montiert ist. Um die Spule 5 wird die erforderliche Länge an Rohrkern 7 gewickelt, welcher in diesem Fall aus dem inneren Nylonkern 1 (Fig. 1) und den beiden geflochtenen Zwischenschichten 2 und 3 besteht.
Der Sinn der Vorrichtung besteht darin, die äussere Hülle 4 auf den Rohrkern aufzubringen. Zu diesem Zweck wird der Rohrkern 7 von der Spule 5, welche mit einer geeigneten Friktionsbremse versehen sein kann, durch eine Vorrichtung 8 für das Aufbringen des Klebstoffes hindurchgezogen, wobei letzteres durch Aufsprühen erfolgen kann oder dadurch, dass der Rohrkern durch ein Klebstoffbad geführt wird.
Das Material gelangt dann durch den Kopf 9 eines Extruders 10, welcher bei Verwendung eines synthetischen Elastomeren die die geflochtene Schicht 3 umgebende äussere Hülle 4 erzeugt.
Nach der Presse passiert das Rohr eine rohrförmige Heizkammer 11, in welcher die Temperatur, die zwischen 100 und 200ob liegen kann, auf den für die Vulkanisation der Schicht 4 und das Härten des die Schicht 4 mit der Geflecntschicht 3 fest verbindenden Klebstoff-Films erforderlichen Wert gebracht wird. Diese Temperatur, welche bei dem vorliegenden Beispiel etwa 135-140"C betragen kann, würde in ungünstiger Weise den Innenkern 1 beeinflussen, indem sie ihn erweichen und verursachen würde, dass er unter dem Druck der ihn umgebenden Schichten deformiert wird. Dieses Weichwerden des Innenkernes wird durch noch näher zu beschreibende Massnahmen verhindert oder wenigstens herabgesetzt.
Das Rohr wird mittels eines Paares gekerbter Rollen 12 aus der Kammer 11 gezogen, von welchen aus es auf eine Aufnahmespule 13 gespult wird, die mittels einer geeigneten Vorrichtung, beispielsweise durch Friktion, angetrieben werden kann.
Um das Weichwerden und mögliche Zusammenfallen des Innenkernes 1 während des Durchgangs des Rohres durch die Heizkammer 11 zu verhindern, wird der Kern mit einem fliessfähigen Stoff gefüllt gehalten. Man kann entweder eine Kühlflüssigkeit mit ganz niedrigem Druck verwenden, sofern die Kühlwirkung der Flüssigkeit ausreicht, um das Weichwerden und Zusammenfallen des Kernes 1 zu verhindern. Man kann auch ein fliessfähiges Medium mit Raumtemperatur (Gas oder Flüssigkeit) gebrauchen, wenn dieses unter einem ausreichenden Druck steht, um das Zusammenfallen des Kernes 1 zu verhindern, auch wenn der Kern etwas erweicht. Vorzugsweise wird eine Kühlflüssigkeit verwendet, die unter Raumtemperatur abgekühlt werden kann und die das Rohr 7 unter kontrolliertem Druck durchläuft. Dies kann nach der in Fig. 2 gezeigten Weise erfolgen.
In diesem Falle haben die Spulen 5 und 13 hohle Wellen 14 und 15, welche flüssigkeitsdicht mit Zuund Abführungsleitungen 16 und 17 verbunden sind.
Jede der Wellen 14 und 15 ist mit einem Mundstück oder einer anderen Vorrichtung (nicht gezeigt) versehen, mit welcher die Enden des Rohres 7 verbunden sind.
Gekühltes Wasser oder ein flüssiges Kühlmittel wird mittels einer Pumpe 19 von einem Kühltank 18 zu der Welle 14 und somit zu einem Ende des Rohres 7 geleitet, wobei die Flüssigkeit auf Wunsch durch ein Druckkontrollventil oder eine ähnliche Vorrichtung 20 geleitet werden kann, um den Druck der Flüssigkeitszufuhr auf einem gewünschten Wert zu halten. Die Vorrichtung kann automatisch arbeiten.
Der angewendete Druck hängt von der Natur und Dicke der Schichten und anderen Faktoren ab, aber er kann beispielsweise etwa 60-65 kg/cm2 betragen.
Die Temperatur, bei welcher das Kühlmittel dem Rohr 7 zugeführt wird, kann bei Raumtemperatur oder etwas unterhalb liegen. Bei Wasser kann die Temperatur irgendeinen geeigneten Wert zwischen Gefrierpunkt und Raumtemperatur aufweisen, obgleich bei anderen Kühlmitteln, einschliesslich einer Salzlösung, Temperaturen unterhalb 0 C angewendet werden können.
Das Kühlmittel durchläuft das Rohr 7 bis zu dessen Ende, welches mit der Hohlwelle 15 des Haspels 13 verbunden ist, von wo es durch ein Druckkontrollventil oder eine andere geeignete Vorrichtung 21, die das Kühlmittel innerhalb des Rohrkernes auf dem gewünschten Druck hält, abgeführt wird. Das Kühlmittel wird dann durch eine Rohrleitung 22 zum Tank 18 zurückgeleitet.
Man kann also erkennen, dass das Rohr 7 während der ganzen Zeit, in welcher es den Extruder 10 und die Heizkammer 11 passiert, kontinuierlich von kühlendem fliessfähigem Stoff durchströmt wird, und zwar unter einem durch die Vorrichtungen 20 und 21 kontrollierten Druck. Die kühlende Wirkung des fliessfähigen Stoffes gekoppelt mit den wärmeisolierenden Eigenschaften der Geflechtschichten 2 und 3 kann derart sein, dass, wenn man die Temperatur der Kammer 11 und die Zeit berücksichtigt, welche das Rohr braucht, um sie zu passieren, damit die Vulkanisation oder das Härten der äusseren Hülle 4 und der Klebstoffschicht einwandfrei vor sich gehen, das Material des inneren Kernes 1 auf einer Temperatur unterhalb seiner Erweichungstemperatur gehalten wird, wenigstens über den grössten Teil der Kerndicke.
Eine leichte Erweichung des Aussenbezirkes des Kernes 1 hat im allgemeinen keinen unerwünschten Effekt und kann tatsächlich eine Kohäsion mit der Geflechtschicht 2 bewirken, während jedes Zusammenfallen des Kernes 1 durch den Flüssigkeitsdruck innerhalb desselben verhindert wird.
Es kann an dieser Stelle festgehalten werden, dass die Schichten 2 und 3 aus einem Material gefertigt sind, welches Temperaturen oberhalb der das Weichwerden des Kernes I bewirkenden aushalten kann.
Obgleich die Verwendung einer Kühlflüssigkeit vorzuziehen ist, welche den Kern des Rohres durchströmt, während letzteres die Heizkammer 11 passiert, ist dies nicht immer notwendig. So kann es beispielsweise bei einer bestimmten Art von Rohren, besonders solchen mit einem Kern von grossem Innendurchmesser, genügen, den Kern mit einer Flüssigkeit zu füllen. Diese kann auf Wunsch unter Druck gehalten werden, und zwar einfach durch Schliessen des von der Pumpe 19 entfernt gelegenen Kernendes.
Wenn eine Kühlung nicht erforderlich ist, könnte das Kernrohr einfach in ähnlicher Weise mit Pressluft beschickt werden, wobei der Druck genügend hoch sein soll, um ein Zusammenfallen des Kernes zu verhindern, wenn dessen Material durch die Wärme erreicht werden sollte.
Flexible pipe and method of making it
The invention relates to a flexible pipe and a method and apparatus for its manufacture.
The aim of the invention is to produce flexible pipes which are particularly suitable for the conduction of liquid or flowable substances, possibly under high pressure. These include B. hydrocarbon-based liquid fuels and the liquids used in hydraulically operated control systems such as e.g. B.
Brake systems for vehicles and other control devices such as those used on aircraft. The invention can also be applied to pipes which are suitable for other purposes, e.g. B. for the outer shell of a flexible Bowden pull type control cable.
According to the invention, a flexible tube is produced which consists of an inner hollow core made of synthetic thermoplastic material, preferably produced by pressing, at least one layer surrounding the core and a covering made of elastomeric material surrounding it.
Heretofore, flexible pipes for the above-mentioned and similar purposes, consisting of two or more layers, at least the inner one of which is made of synthetic thermoplastic material, have generally been made by means of a mandrel on which they have been molded. In such cases the length of the tube was limited by the length of the mandrel. The present invention is concerned with a method of manufacturing tubes, the length of which is not limited by the use of a mandrel.
In a pipe as described above, which consists of an inner and an outer layer, difficulties are encountered in practice when the outer layer requires heat treatment after it has been applied to or formed on the inner layer, and when the inner layer is made of a thermoplastic material or such a material, which against the necessary for such a heat treatment
Temperature is not stable without softening or is influenced in another undesirable way.
An important aim of the present invention is to create an improved method and a corresponding device for
Manufacture of such pipes, whereby the outer layer can be treated at elevated temperature without serious negative effects occurring in the finished pipe.
A procedure is therefore provided for
Manufacture of flexible tubes with a hollow core made of synthetic thermoplastic material and an outer shell made of elastomeric material, e.g. B. natural or synthetic rubber, the material for the outer shell requires a heat treatment at a temperature that a
Softening of the material of the inner core or other undesirable effects on it. This method includes squeezing the
Materials for forming the shell around the preformed, layered core and a subsequent one
Passing the tube through a heating chamber while at the same time keeping the core filled with a flowable substance (gas or liquid).
Alternatively, it is possible instead of z. B. to use a cooling liquid with which the core can be filled a fold or which should flow through the core during the passage of the pipe through the heating chamber, the core under pressure with a flowable medium (gas or liquid speed) filled hold so as to maintain the shape of the core despite the softening of the material forming it.
These two variants can be combined advantageously if a coolant is used which flows through the core of the tube under a controlled pressure.
The invention also encompasses an apparatus for making such flexible tubes. This has at least one coil on which at least the core of the pipe can be wound and a connection line for a flowable substance, with which one end of the core is connected, further means to feed the flowable substance to the core via the connection line, while the spool rotates. The device also includes an extruder for pressing out the casing material in order to put it around the core, a heating chamber and a device for moving the tube, the core of which is filled with the flowable substance, from the extruder through the heating space.
The invention is described below in connection with the drawing
In the latter, FIG. 1 is a view, partly in section, of an embodiment of a pipe according to the invention.
Figure 2 is a schematic view of one form of device which can be used to carry out the method of the invention.
Reference should first be made to FIG. 1, in which the tube shown comprises a core 1 which consists of a pressed thermoplastic material. Any suitable material can be used, including polyamides such as nylon, polyvinyl chloride and polyethylene. However, it is preferable to use the super polyamide derived from poly-1-aminoundecanoic acid and referred to as nylon 11.
The core 1 is surrounded by two layers 2 and 3, each of which is formed from braided textile fibers, preferably in the form of continuous threads made of natural or synthetic substances.
For these layers one preferably uses threads made of polyester, which are formed by the condensation of ethylene glycol with terephthalic acid and are commercially available under the registered trademark Terylen, a very elastic type of these threads being preferred.
The two layers 2 and 3 can consist of the same or different materials, but it is advantageous that the threads of the second or outer layer 3 have a larger diameter than those of the inner layer 2.
The core 1 and the braided layers 2 and 3 are surrounded by an outer shell 4 which is made of natural or synthetic elastomer.
Preferably, a synthetic, oil-resistant elastomer is used, such as. B. Chloroprene rubber (neoprene). The outer shell 4 is preferably connected to the adjacent intermediate layer 3 by means of an adhesive, for which purpose z. B. a rubber solution can be used.
The number of layers between core 1 and shell 4 can be increased or decreased as desired. For example, there could only be a braided layer between the core and the shell.
The manufacture of the tube shown in FIG. 1 will now be described with reference to FIG.
The device shown comprises a feed reel 5 which is rotatably mounted on a frame 6. The required length of tubular core 7, which in this case consists of the inner nylon core 1 (FIG. 1) and the two braided intermediate layers 2 and 3, is wound around the spool 5.
The purpose of the device is to apply the outer shell 4 to the tubular core. For this purpose, the tube core 7 is pulled by the coil 5, which can be provided with a suitable friction brake, through a device 8 for applying the adhesive, the latter being able to be done by spraying or by passing the tube core through an adhesive bath.
The material then passes through the head 9 of an extruder 10 which, when using a synthetic elastomer, produces the outer casing 4 surrounding the braided layer 3.
After the press, the tube passes a tubular heating chamber 11, in which the temperature, which can be between 100 and 200ob, is set to the value required for the vulcanization of the layer 4 and the hardening of the adhesive film that firmly connects the layer 4 with the fleece layer 3 is brought. This temperature, which in the present example can be about 135-140 "C, would adversely affect the inner core 1 by softening it and causing it to be deformed under the pressure of the layers surrounding it. This softening of the inner core is prevented or at least reduced by measures to be described in more detail below.
The tube is drawn out of the chamber 11 by means of a pair of notched rollers 12, from which it is wound onto a take-up spool 13 which can be driven by means of a suitable device, for example by friction.
In order to prevent the inner core 1 from softening and possible collapse during the passage of the pipe through the heating chamber 11, the core is kept filled with a flowable substance. Either a cooling liquid with very low pressure can be used, provided that the cooling effect of the liquid is sufficient to prevent the core 1 from softening and collapsing. A flowable medium at room temperature (gas or liquid) can also be used if this is under sufficient pressure to prevent the core 1 from collapsing, even if the core softens somewhat. A cooling liquid is preferably used which can be cooled below room temperature and which passes through the tube 7 under controlled pressure. This can be done in the manner shown in FIG.
In this case, the coils 5 and 13 have hollow shafts 14 and 15 which are connected to supply and discharge lines 16 and 17 in a liquid-tight manner.
Each of the shafts 14 and 15 is provided with a mouthpiece or other device (not shown) to which the ends of the tube 7 are connected.
Chilled water or a liquid coolant is passed by means of a pump 19 from a cooling tank 18 to the shaft 14 and thus to one end of the tube 7, which liquid can, if desired, be passed through a pressure control valve or similar device 20 to control the pressure of the Maintain fluid intake at a desired level. The device can work automatically.
The pressure applied will depend on the nature and thickness of the layers and other factors, but it can be, for example, around 60-65 kg / cm2.
The temperature at which the coolant is supplied to the tube 7 can be room temperature or slightly below. For water, the temperature can be any suitable value between freezing point and room temperature, although for other coolants, including a saline solution, temperatures below 0 C can be used.
The coolant runs through the tube 7 to its end, which is connected to the hollow shaft 15 of the reel 13, from where it is discharged through a pressure control valve or other suitable device 21 which keeps the coolant within the tube core at the desired pressure. The coolant is then returned to tank 18 through conduit 22.
It can thus be seen that the pipe 7 is continuously traversed by cooling, flowable substance during the entire time it passes through the extruder 10 and the heating chamber 11, and that under a pressure controlled by the devices 20 and 21. The cooling effect of the flowable substance coupled with the heat-insulating properties of the braid layers 2 and 3 can be such that, if one takes into account the temperature of the chamber 11 and the time it takes for the pipe to pass through it, vulcanization or hardening can occur of the outer shell 4 and the adhesive layer proceed properly, the material of the inner core 1 is kept at a temperature below its softening temperature, at least over the greater part of the core thickness.
A slight softening of the outer area of the core 1 generally has no undesirable effect and can actually cause cohesion with the braid layer 2, while any collapse of the core 1 is prevented by the liquid pressure within it.
It can be stated at this point that the layers 2 and 3 are made of a material which can withstand temperatures above those which cause the core I to soften.
Although it is preferable to use a cooling liquid which flows through the core of the tube as the latter passes through the heating chamber 11, this is not always necessary. For example, in the case of a certain type of tube, especially those with a core with a large internal diameter, it may be sufficient to fill the core with a liquid. This can be kept under pressure, if desired, simply by closing the core end remote from the pump 19.
If cooling is not required, the core tube could simply be charged with compressed air in a similar manner, the pressure being high enough to prevent the core from collapsing if the material should be reached by the heat.