DE2000307C3

DE2000307C3 - Vorrichtung zum Herstellen von flachen Bändern aus vulkanisierbarem Elastomer mit in Längsrichtung eingebetteten Verstärkungseinlagen aus Strängen

Info

Publication number: DE2000307C3
Application number: DE2000307A
Authority: DE
Inventors: Attilio Angioletti; Nino Madonini
Original assignee: Industrie Pirelli SpA
Current assignee: Industrie Pirelli SpA
Priority date: 1969-01-04
Filing date: 1970-01-05
Publication date: 1980-05-29
Also published as: NL167625B; BR6915749D0; FR2027768A1; NL167625C; BE743657A; NL6919484A; US3776670A; JPS512517B1; GB1301305A; ES375737A1; DE2000307A1; DE2000307B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von flachen Bändern aus vulkanisierbarem Elastomer mit in Längsrichtung eingebetteten Verstärkungseinlagen aus Strängen, mit einem Strangpreßkopf, dessen ringförmiger Einlaßkanal für das Elastomer in Richtung gegen einen ringschhtzförmigen Auslaß verengt ist und in den die einzubettenden Stränge in Abständen entlang eines Kreises angeordnet zuführbar sind, wobei dem Strangpreßkopf eine Einrichtung zum Auftrennen des stranggepreßten Schlauches und zu dessen Ausbreitung zu dem flachen Band nachgeordnet ist.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 74 411, Figur 4) werden die einzubettenden Stränge von Spulen abgezogen und gehen durch eine ringförmige Öffnung hindurch, hinter welcher sie in Berührung mit der Außenfläche eines etwa ovalen Domes in Berührung gelangen. Im weiteren Verlauf gelangen die Stränge an der Oberfläche dieses Domes in Berührung mit dem elastomeren Material, wonach später noch eine Umlenkung zunächst radial nach innen und dann in die waagerechte Richtung erfolgt Hierbei haben die Stränge die Möglichkeit sich aus der genauen Lage zu verschieben, welche sie einnehmen sollen, so daß in dem später aufgeschnittenen Band die Stränge nicht genau in ein und derselben Ebene und auch nicht genau parallel zueinander liegen.

Es ist auch eine Vorrichtung bekannt (US-PS 14 18 906), bei welcher zunächst auf einem Dorn eine Schicht aus elastomerem Material bzw. aus Kautschuk

ίο gebildet wird. Dann werden die Stränge in vergleichsweise steilem Winkel etwa radial einer Düse zugeführt, in der sie in die waagerechte Richtung umgelenkt werden, und dann zusammen mit der auf den Dorn aufgebrachten Elastomerschicht aus der Düse austreten.

Hinter der Düse sollen dann die Stränge geringfügig in dac Elastomer eingedrückt werden. Auch bei einer solchen Ausführung liegen nach dem späteren Aufschneiden des Schlauchgebildes die Stränge nicht genau in einer Ebene und auch nicht genau parallel zueinander.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art so auszuführen, daß in dem aufgetrennten und ausgebreiteten flachen Band die Stränge in ein und derselben Ebene und genau parallel zueinander liegen. Dies ist insbesondere wichtig für Förd<;rgurte oder Antriebsriemen. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß der Einlaßkanal in Strangpreßrichtung kegelmantelartig divergier', die Verengung vor seinem Auslaß stumpfwinkelig zuläuft und in den Einlaßkanal eine Mehrzahl von Zuführungskanälen für je einen der Stränge mündet

Durch die stumpfwinkelige Ausbildung des dem ringschlitzförmigen Auslaß benachbarten Endes des Einlaßkanals wird in diesem Bereich, d. h. im Bereich des Überganges aus dem Einlaßkanal in den ringschlitzförmigen Auslaß, die Strömungsgeschwindigkeit des Elastomeren erhöht, wodurch das Bestreben besteht, die Stränge zu beschleunigen. Hierdurch ergibt sich wiederum das Bestreben, die Stränge geradezuziehen, falls irgendwelche Biegungen vorhanden sein sollten, die sich beispielsweise daraus ergeben können, daß die Stränge von Spulen abgezogen werden. Da weiterhin für jeden Strang ein getrennter Zuführungskanal vorgesehen ist, wird eine genaue Anordnung der Stränge erreicht. Dies wiederum bewirkt, daß die Stränge auch im später aufgetrennten und ausgebreiteten flachen Band genau in einer Ebene und genau parallel zueinander liegen.

Eine geordnete Führung parallel zueinander zugeführter Verstärkungsstränge bis in den Einlaßkanal eines Strangpreßkopfes für flache Bänder aus vulkanisierbarem Elastomer ist an sich bekannt (FR-PS 12 43 184). Für dieses Teilmerkmal wird Elementenschutz nicht begehrt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungskanäle an ihrem vom Einlaßkanal entfernt liegenden Ende mit der Atmosphäre verbunden sind. Hierdurch ergibt sich für das unter Überdruck zuströmende Elastomer im Einlaßkanal im Bereich der Austrittsöffnungen der Zuführungskanäle das Bestreben, in die Zuführungskanäle einzutreten. Die sich dabei ergebende Strömungsrichtung des Elastomeren entgegengesetzt zu der allgemeinen Strömungsrichtung führt zu dem Bestreben, die Stränge in Rückwärtsrichtung zu bewegen. Insgesamt wird dadurch eine gewisse Bremswirkung hervorgerufen. Hierdurch wird eine noch stärkere Wirkung hinsichtlich eines Geradestreckens der Strän-

ge erhalten.

Der Ausdruck »Stränge« umfaßt Einzelfäden, Einzeldrähte und auch aus diesen gebildete Stränge.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen unter Schutz gestellt

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert, in welcher

F i g. 1 ein Schnitt einer Hälfte eines Extrudierkopfes und

F i g. 2 ein Schnitt einer Hälfte eines Extrudierkcpfes einer abgewandelten Ausführungsform ist

Der in F i g. 1 dargestellte Extrudierkopf, wie er zur Herstellung eines Rohres aus elastomerem Material verwendet wird, enthält ein Element 1, welches seinen eigentlichen Körper bildet, ein erstes Ringelement 2 und ein zweites Ringelement 3.

Ein Blatt, ein Messer oder ein starrer Block (in den Figuren nicht dargestellt) zum Schneiden des hergestellten Rohres längs eines seiner Erzeugenden können in die Extrudiermündung eingeführt werden, um die Kontinuität dieser Mündung zu unterbrechen.

Im einzelnen ausgeführt, ist das Element ί aus drei Teilen 4,5 und 6 gebildet Die Teile 4 und 5 bilden nach ihrer Verbindung den Hauptteil eines Einlaßkanals 8, durch weichen hindurch das Elastomer fließt; die Teile 4 und 5 sind durch Schrauben 7 lösbar miteinander verbunden.

Der Teil 6 hat Ringform und ist mit den Teilen 4 und 5 indirekt verbunden. Der Einlaßkanal 8, längs welchem das aus einem Extruder 9 kommende Elastomer fließt, endigt in einer Verengung 10 kegelstumpfförmigen Querschnitts innerhalb des Körpers des ersten Ringelementes 2, und die Verengung 10 hat neben anderen Aufgaben, die später erläutert werden, die Aufgabe, jenen Teil des in dem Element 1 gebildeten Einlaßkanals 8 mit einem ringförmigen Auslaß 11 zu verbinden, welcher als Extrudiermündung arbeitet. Der Grund, weshalb das erste Ringelement 2 mit dem Element 1 des Extrudierkopfes lösbar verbunden ist, liegt in der Tatsache, daß es durch ein anderes erstes Ringelement 2 ausgewechselt werden kann, um so Rohre von gleichem Durchmesser, jedoch von verschiedener Wanddicke zu erhalten. Im besonderen ist das erste Ringelement 2 aus zwei Teilen 12 und 13 zusammengesetzt, und der Teil 12 ist vermittels einer Ringmutter 14 mit dem Teil 4 des Elementes 1 verbunden, und der Teil 13 ist vermittels einer Ringmutter 15 mit dem Teil 6 des Elementes 1 verbunden

Das Element 1 des Extrudierkopfes ist an seiner Seite gegenüber derjenigen, welche das erste Ringelement 2 trägt, mit dem zweiten Ringelement 3, das ebenfalls lösbar befestigt ist, versehen, an welchem sich durchgehende Zuführungskanäle 16 befinden, durch welche hindurch Stränge 17, welche in die Wand des Rohres aus Elastomer eingebettet werden müssen, in den Extrudierkopf eintreten können.

Die Zahl der durchgehenden Zuführungskanäle 16 entspricht der Zahl der in die Wand des Rohres aus Elastomer einzuführenden Stränge 17, und der Abstand zwischen diesen durchgehenden Zuführungskanälen 16 entspricht dem Abstand, der -"«ischen den Strängen 17 aufrechterhalten werden coil, die in die rohrförmige Wand eingebettet werden. Kleine Führungsrohre 18, welche als Strangführungen arbeiten und welche ein konisches freies Ende 19 haben, sind an der Seite des zweiten Ringelementes 3 vorgesehen, das innerhalb des Extrudierkopfes entsprechend jedem durchgehenden Zuführungskanal 16 vorgesehen ist. Die Länge der kleinen Führungsrohre 18 ist derart, daß ihre konischen Enden innerhalb der Verengung 10 kegelstumpfförmigen Querschnitts angeordnet sind, und ihre Auslässe 20 in kleinem Abstand voneinander gegen den ringförmigen Auslaß 11 gerichtet sind. Auch für das zweite Ringelement 3 liegt der Grund, weshalb es mit dem Element 1 lösbar verbunden ist, in der Tatsache, daß es durch ein anderes zweites Ringelement auswechselbar ist, um Rohre gleichen Durchmessers und gleicher Dicke

ίο zu erhalten, welche jedoch Stränge 17 verschieden großer Durchmesser haben, die in einem abweichenden Abstand voneinander angeordnet sind.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist liegen die Achsen der durchgehenden Zuführungskanäle 16 parallel zur Achse des Extrudierkopfes, und der Durchmesser A des theoretischen Zylinders, der als Erzeugende die Achsen der durchgehenden Zuführungskanäle 16 enthält, ist gleich dem Durchmesser Eh. des theoretischen Zylinders, der durch die Mittellinie des Auslasses 11 hindurchgeht Der Grund und die Bedeutung der oben angedeuteten Merkmale werden aus der nachfolgenden Beschreibung der Arbeitsweise eindeutig erkennbar.

Das Arbeiten des Extrudierkopfes geht wie folgt vor sich:

Das Elastomer, welches durch die Schnecke des Extruders 9 vorgestoßen wird, tritt innen in den Extrudierkopf ein, fließt längs des Einlaßkanals 8 und tritt aus dem ringförmigen Auslaß 11 in der Form eines Rohres aus, welches längs eines seiner Erzeugenden vermittels der nicht dargestellten Mittel aufgeschnitten wird. Gleichzeitig treten die Stränge 17 in den Extrudierkopf durch die durchgehenden Zuführungskanäle 16 ein und treten aus dem Auslaß 11 heraus und bleiben in der Rohrwand eingebettet.

Die Stränge 17 werden bei ihrer Wanderung innerhalb des Extrudierkopfes durch die kleinen Führungsrohre 18, welche eine Verlängerung der durchgehenden Zuführungskanäle 16 bilden, in eine innere Lage zur Verengung 10 kegelstumpfförmigen Querschnitts geführt, wo die mehr oder weniger flüssigen Fäden aus dem Elastomer in solcher Weise orientiert werden, daß sie die Bewegung der Stränge 17 nicht beeinflussen.

Der Grund, weshalb die freien Enden der kleinen Führungsrohre 18 konisch ausgebildet sind, ergibt sich aus dem Erfordernis der möglichst geringen Beeinflussung des Weges des Elastomers in der Zone, in welcher die Stränge 17 frei, d. h. nicht geführt sind.

Die gesamten Stränge 17 folgen bei ihrer Bewegung innerhalb des Extrudierkopfes und in dem Teil des Rohres, der längs einer seiner Erzeugender noch nicht geschnitten ist, einer geradlinigen Bahn parallel zur Achse des Extrudierkopfes.

Die Stränge 17 liegen genau parallel und in gleichem Abstand mit Bezug aufeinander und sind in der Rohrwand gut zentriert, da sie dem geradlinigen oben angedeuteten Weg folgen, ohne daß sie einer störenden Einwirkung ausgesetzt sind; dies ergibt sich aus der Tatsache, daß sie über eine lange Strecke innerhalb des

Go Extrudierkopfes (durch die Zuführungskanäle i6 und die Führungsrohre 18) geführt werden und aus der Tatsache, daß, wenn sie mit dem Elastomer in Berührung kommen, sie zufolge der symmetrischen Anordnung der sie umgebenden Elastomerfäden nicht irgendwelchen Beanspruchungen unterworfen werden, die Komponenten senkrecht zu ihrer Achse zulassen würden, welche ihren geradlinigen Weg beeinflussen würden.

Jedoch hat die parallele Lage der durchgehenden Zuführungskanäle 16 zur Achse des Extrudierkopfes die Aufgabe, die Reibung der Stränge 17 während ihres Durchganges in dem Extrudierkopf zu vermindern.

Die Vorbewegung der Stränge 17 wird nur durch die Ausführung der Bewegung des Elastomeren durchgeführt, wodurch eine weitere zusätzliche Wirkung gemäß nachstehender Erläuterung erzielt wird.

Die konische Form der Verengung 10 des Einlaßkanals 8 ergibt eine progressive Verminderung des für den Durchgang des Elastomeren gegen den ringförmigen Auslaß 11 verfügbaren Raumes. Andererseits ergibt die allmähliche Verringerung des Raumes des Einlaßkanals 8 eine allmähliche Vergrößerung der Geschwindigkeit des Elastomeren, welches an dem ringförmigen Auslaß 11 seinen maximalen Wert erreicht

Der Auslaß 20 jedes Führungsrohres 18 liegt in einem kleinen Abstand dem ringförmigen Auslaß 11 gegenüber, und in dem Raum zwischen diesen Elementen (d. h. Auslassen 20 der Führungsrohre 18 und ringförmigen Auslaß 11), sind die Stränge 17 frei, d. h. sie werden nicht geführt, sondern sind gegen jedwede störende Einwirkung durch die Tatsache wirksam geschützt, daß sie durch das oben beschriebene Phänomen in dieser Zone gestreckt werden (und aus der oben angedeuteten Tatsache, daß die Stränge 17 längs der Symmetrieachse der Elastomerfäden aus dem sie umgebenden Elastomer angeordnet sind). Die Streckung oder Spannung, die in den Strängen 17 vorhanden ist, ergibt sich aus der Tatsache, daß sie sich mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen, welche das Elastomer innerhalb des ringförmigen Auslasses 11 hat, während das Elastomer an einer beliebigen Stelle innerhalb der Verengung 10 des Einlaßkanals 8 eine niedrigere Geschwindigkeit hat. Mit anderen Worten ausgedrückt, in der Zone, in welcher der Strang 17 nicht mehr geführt wird, wird er durch das Elastomer gebremst, welches die oben angedeutete Zugspannung entstehen läßt.

Der Abstand zwischen dem Auslaß 20 der Führungsrohre 18 und dem Anfangsabschnitt des rohrförmigen Auslasses 11 verändert sich als eine Funktion der chemisch-physikalischen Natur des Elastomeren, und als Endfall ist dieser Abstand nicht vorhanden.

Natürlich werden in dem letztgenannten Fall die Stränge 17 durch einen Teil aus Elastomeren nicht einer Zugspannung unterworfen.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsfonn sind ein Element 1 oder ein Extrudierkörper, ein erstes Ringelement 2 und ein zweites Ringelement 3 vorgesehen. Auch in diesem Fall wird der größte Teil des divergierenden Einlaßkanals 8 in dem Element 1 oder in dem Extrudierkörper erhalten, während die Verengung 10 des Einlaßkanals 8 in dem zweiten Ringelement 3 erhalten wird, in welchem der Auslaß 11 ebenfalls vorgesehen ist

Das zweite Ringelement 3 ist seinerseits, wie bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform, mit einer Mehrzahl durchgehender Zuführungskanäle 16 zum Einführen der Stränge 17 in den Extrudierkopf versehen. Bei dieser Ausführungsform unterscheidet sich das zweite Ringeioment 3 von dem der Ausführungsform der Fi g. 1, d iß die kleinen Führungsrohre 18 in Ausrichtung mit den durchgehenden Zuführungskanälen 16 nicht vorgesehen sind, sondern diese Zuführungskanäie 16 sich direkt in den Einlaßkanal 8 öffnen.

Wie aus Fig.2 ersichtlich, liegen die Achsen der durchgehenden Zuführungskanäle 16 parallel zur Achse des Extrudierkopfes, und der Durchmesser D\ des theoretischen Zylinders, welcher als Erzeugende die Achsen der durchgehenden Zuführungskanäle 16 enthält, ist kleiner als der Durchmesser Dz des theoretischen Zylinders, der durch die Mittellinie des ringförmigen Auslasses 11 hindurchgeht.

Der Grund und die Bedeutung der oben angedeuteten Eigenschaften gehen aus der nachfolgenden Erläuterung noch klarer hervor.

ίο Die Arbeitsweise des Extrudierkopfes, die der oben beschriebenen sehr ähnlich ist, ist die folgende. Das Elastomer, das durch die Schnecke des Extruders 9 vorgeschoben wird, tritt in das Element 1 durch Fließen längs dem Einlaßkanal 8 ein und tritt aus dem Auslaß 11 in der Form eines Rohres aus, welches längs eines seiner Erzeugenden geschnitten wird.

Gleichzeitig treten die Stränge 17, welche durch die durchgehenden Zuführungskanäle 16 eintreten, ebenfalls aus dem ringförmigen Auslaß 11 heraus und bleiben

zo in der Rohrwand eingebettet

Zufolge der Längsabmessung der durchgehenden Zuführungskanäle 16 werden die Stränge 17 über eine lange Strecke innerhalb des Extrudierkopfes geführt, jedoch in der Zone, in welcher sie durch den Einlaßkanal 8 hindurchgehen, sind sie frei, d. h. nicht geführt und werden daher der durch das Elastomer ausgeübten Kraft unterworfen.

An den Stellen, an weichen sich die durchgehenden Zuführungskanäle 16 in den Einlaßkanal 8 öffnen, haben die Elastomerströme eine schräge Bahn mit Bezug auf die Achse der Zuführungskanäle 16, so daß das Elastomer sich radial zu den Strängen 17 verschiebt und sie von der Achse des Extrudierkopfes weg ablenkt

Um eine genaue Zentrierung der Stränge 17 in dem Auslaß 11 und daher in der Rohrwand zu erhalten, ist der oben angedeutete Durchmesser D\ kleiner als der Durchmesser D₂.

Damit die Stränge 17 einen gewissen Widerstand gegen die Kraft des Elastomeren ausüben können, ist es notwendig, ihnen eine bestimmte Spannung in der Zone zu geben, in welcher sie durch den Einlaßkanal 8 hindurchgehen. Diese Spannung der Stränge 17 wird durch eine teilweise oder vollständige Ausübung der Bewegung des Elastomeren erhalten.

Wie oben ausgeführt, werden die Stränge 17 Zugbeanspruchungen unterworfen, welche durch das Elastomer ausgeübt werden, wodurch sie veranlaßt werden, sich in Richtung der Bewegung des Rohres zu bewegen.

Jedoch wird als Folge der Tatsache, daß die durchgehenden Zuführungskanäle 16 den Einlaßkanal 8 mit der Atmosphäre in Verbindung setzen und zufolge der Tatsache, daß das Elastomer innerhalb des Extrudierkopfes unter Druck steht, das in dem Einlaßkanal 8 vorhandene Elastomer an den Stellen einem plötzlichen Druckabfall unterworfen, an denen die Zuführungskanäle 16 sich zu ihr öffnen.

Der Druckabfall erzeugt einen Rückfluß an Elastomer innerhalb der Zuführungskanäle 16: jedoch strömt dieses Elastomer aus ihnen nicht heraus, da es durch die Stränge 17 wiederum in den Einlaßkanal 8 eingezogen wird.

Der Rückfluß von Elastomer in die Zuführungskanäle 16 legt an die Stränge 17 eine Kraft entgegengesetzter Richtung mit Bezug auf die Kraft an, welche ihre Vorwärtsbewegung verursacht, so daß die Stränge 17 in der Zone gestreckt werden, in welcher sie durch den Einlaßkanal 8 hindurchgehen, in welcher sie nicht

geführt sind, und die radiale Kraft durch das Elastomer wird teilweise überwunden.

Die in den Strängen 17 erzeugte Spannung in der Zone, in welcher sie durch den Einlaßkanal 8 und die Verengung 10 mit kegelstumpfförmigem Querschnitt hindurchgehen, ist derart, daß die Stränge 17 in der Mittellinie der Dicke der Rohrwand angeordnet werden und dann nach Aufschneiden der letzteren längs einer ihrer Erzeugenden sich in der Mitte der Dicke des Bandes befinden.

Bei beiden erläuterten Ausführungsformen ist das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des ringförmigen Auslasses 11, welche die Extrudiermündung bildet, und dem Innendurchmesser des Extrudierraumes praktisch nicht kleiner als 3 (niedrigere Werte sind jedoch nicht ausgeschlossen), so daß es möglich ist, eine billigere Arbeitsweise zu gewährleisten, da kleine Extruder zur Erzeugung von Bändern von beträchtlicher Breite verwendet werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen von flachen Bändern aus vulkanisierbarem Elastomer mit in Längsrichtung eingebetteten Verstärkungseinlagen aus Strängen, mit einem Strangpreßkopf, dessen ringförmiger Einlaßkanal für das Elastomer in Richtung gegen einen ringschlitzförmigen Auslaß verengt ist und in den die einzubettenden Stränge in Abständen entlang eines Kreises angeordnet zuführbar sind, wobei dem Strangpreßkopf eine Einrichtung zum Auftrennen des stranggepreßten Schlauches und zu dessen Ausbreitung zu dem flachen Band nachgeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (8) in Strangpreßrichtung kegelmantelartig divergiert, die Verengung

(10) vor seinem Auslaß (11) stumpfwinkelig zuläuft und in den Einlaßkanal (8) eine Mehrzahl von Zuführungskanälen (16) für je einen der Stränge (17) mündet

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Kreises, entlang dem die Zuführungskanäle (16) angeordnet sind, kleiner als der Durchmesser des Auslasses (11) ist und die Zuführungskanäle (16) in den dem Auslaß

(11) vorangehenden Teil des Einlaßkanals (8) münden.

3. Vorrichtung nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Kreises, entlang dem die Zuführungskanäle (16) angeordnet sind, gleich dem Durchmesser des ringförmigen Auslasses (11) ist, und daß in den Zuführungskanälen (16) Führungsrohr (18) für die Stränge (17) angeordnet sind, die sich in den Einlaßkanal (8) bis kurz vor dem Auslaß (11) erstrecken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand der Führungsrohre (18) an deren dem Auslaß (11) benachbart liegenden Ende gegen ihr Ende hin verjüngt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungskanäle (16) an ihrem vom Einlaßkanal (8) entfernt liegenden Ende mit der Atmosphäre verbunden sind.