DE2338186C3 - Vorrichtung zum Ummanteln eines langgestreckten Kernes mit einer Hülle aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ummanteln eines langgestreckten Kernes mit einer in gleichmäßigen Abständen Veränderungen des Durchmessers aufweisenden Hülle aus thermoplastischem Kunststoff nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Vielfach werden langgestreckte Gebilde wie Seile, Kabel oder Bänder benötigt, die in regelmäßigen Abständen Verdickungen aufweisen. Beispielsweise können elektrische Freileitungen mit solchen Verdikkungen in Abständen ausgerüstet werden, um zu verhindern, daß Schnee an der Freileitung entlanggleitet und sich an durchhängenden Stellen anhäuft. Bei Fischernetzen muß das Einfassungsseil in regelmäßigen Abständen mit Querrippen versehen sein, um die Verschiebung der darum geschlungenen Leinen zu verhindern.

Es ist bekannt, in solchen Fällen einen Kern mit einer Hülle aus thermoplastischem Kunststoff zu umspritzen und diese Hülle vor dein Abkühlen und Festwerden in regelmäßigen Abständen zusammenzudrücken. Dieses Verfahren erlaubt aber keinen Durchlauf des Kerns durch die Spritzmaschine mit höherer Geschwindigkeit.

In der GB-PS 9 63 034 ist ein Verfahren zur Herstellung von Stricknadeln beschrieben, bei dem nacheinander einem Extrusionskopf zugeführte Drahtstücke kontinuierlich mit einem thermoplastischen Kunststoff überzogen werden. Die Zuführgeschwindigkeit der durch die Drahtstücke dargestellten Kernabschnitte und des Kunststoffes sowie die Abzugsgeschwindigkeit des aus dem Spritzkopf austretenden Materialstrangs sind einstellbar, sollen aber während eines Arbeitsgangs konstant bleiben. Die Verdickungen und Verdünnungen an den einzelnen Drahtstücken werden durch die diskontinuierliche Zuführung der aufeinanderfolgenden Drahtstücke erzeugt. Das Verfahren ist also auf die Ummantelung eines kontinuierlichen Kernes nicht anwendbar.

Demgegenüber löst die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebene Erfindung die Aufgabe, einen kontinuierlichen, als Seil, Kabel oder Band ausgebildeten Kern mit einer in gleichmäßigen Abständen Veränderungen des Durchmessers aufweisenden Hülle f>5 zu ummanteln. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß während des Ummanteins die Zuführgeschwindigkeit der Fördervorrichtung periodisch verän

derbar ist.

Die Erfindung ist insbesondere für die Herstellung koaxialer Kabel von Bedeutung. Statt der herkömmlichen, auf den Innenleiter derselben aufgeschobenen Isolierscheiben kann der Innenleiter auf seiner ganzen Länge mit einer in regelmäßigen Abständen verdickten Isolation versehen werden. Mittels einer periodischen Richtungsumkehr der Zuführgeschwindigkeit der Fördervorrichtung lassen sich die in solchen Fällen störenden allmählichen Dickenänderungen vermeiden und echte Sprungfunktionen verwirklichen, wobei der Außendurchmesser der Verdickungen größer als der Durchmesser der Austrittsdüse des Extrusionskopfes gemacht werden kann.

Einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Ummanteln eines Kerns,

F i g. 2,4,6 und 8 grafische Darstellungen verschiedener Beispiele des Verlaufs der Zuführgeschwindigkeit über der Zeit,

F i g. 3,5,7 und 9 Längsschnitte der gemäß F i g. 2,4,6 bzw. 8 erhaltenen ummantelten Kerne,

Fig. 10 eine Seitenansicht einer Fördervorrichtung zum Ummanteln mit einer Schwingrolle,

Fig. 11 einen horizontalen Schnitt der Fördervorrichtung längs der Linie XI-XI in F i g. 10,

Fig. 12 eine Draufsicht der Fördervorrichtung nach Fig. 10,

Fig. 13 ein Horizontalschnitt einer Führungsanordnung für die Schwingrolle der Fördervorrichtung nach F i g. 10 in größerem Maßstab,

Fig. 14 eine schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Ummanteln eines Kernes.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Ummanteln eines Drahtes mit einer Hülle, die in regelmäßigen Abständen Querrippen aufweist. Ein als Kern 2 dienender Draht wird von einer Vorratstrommei 3 abgezogen und über eine pulsierende Fördervorrichtung 4 einem Extrusionskopf 5 zugeführt, in welchem der Kern 2 mit einer Hülle 6 umspritzt wird, so daß sich ein Kabel 2' ergibt, das zur Festigung einen Kühltrog 7 durchläuft und dann auf eine Trommel 8 aufgewickelt wird. Die Fördervorrichtung 4 enthält eine Vorschubeinheit für konstanten Vorschub des Kernes 2 und einen Modulator zur periodischen Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit des Kernes 2, der den Extrusionskopf 5 durchläuft.

In dem Extrusionskopf 5 bewirkt ein genügend hoher Druck des geschmolzenen Kunststoffes, daß die volumetrische Strömungsgeschwindigkeit des Kunststoffes im wesentlichen konstant ist, selbst wenn die Zuführgeschwindigkeit des Kernes 2 schwankt. Diese Tatsache wurde durch Versuche erhärtet. Wenn also der volumetrische Durchsatz des geschmolzenen Kunststoffes konstant gehalten wird, ändert sich die Menge des an dem Kern 2 haftenden thermoplastischen Kunststoffes mit der Zuführgeschwindigkeit des Kernes 2. Wenn die Zuführgeschwindigkeit höher ist, bleibt weniger Kunststoff je Länge des Kernes 2 hängen und ergibt eine geringere Dicke der Hülle 6, als wenn die Zuführgeschwindigkeit des Kernes 2 kleiner ist.

Die durch den Modulator in der Fördervorrichtung 4 periodisch veränderte Zuführgeschwindigkeit des Kerne · 2 bewirkt also, daß die Dicke der Hülle 6 auf dem Kern 2 längs der Längsachse desselben schwankt.

Für eine wirksame Veränderung des Außendurch-

messers der Hülle 6 ist es wichtig, den mittleren Durchsatz an Kunststoff für die Hülle 6 auf die Zuführgeschwindigkeit des Kernes 2 abzustimmen. Die Pulsation der Zuführgeschwindigkeit des Kernes 2 soll so verlaufen, daß die Zuführgeschwindigkeiten desselben abwechselnd größer und kleiner als die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des thermoplastischen Kunststoffes durch die Austrittsdüse des Extrusionskopfes 5 ist. Man kann innerhalb des Extrusionskopfes 5 verschiedene Geschwindigkeitszonen des thermoplastischen Kunststoffes unterscheiden. Eine erste Zone grenzt an die Innenfläche des Extrusionskopfes S an, eine zweite Zone grenzt an die Oberfläche des Kernes 2 an und eine dritte Zone befindet sich zwischen diesen beiden Zonen. Unter der mittleren Durchsatzgeschwindigkeit des thermoplastischen Kunststoffes in dem Extrusionskopf 5 wird nachstehend der Mittelwert der Strömungsgeschwindigkeiten dieser Zonen im Austrittsquerschnitt der Austrittsdüse verstanden. Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit kann aus der Querschnittsfläche der Austrittsdüse und dem volumetrischen Durchsatz des thermoplastischen Kunststoffes berechnet werden.

F i g. 2 zeigt ein Beispiel mit <?inem Verlauf der Zuführgeschwindigkeit ν des Kernes 2 über der Zeit t nach einer Sinusfunktion, und zwar derart, daß die kleinste Zuführgeschwindigkeit noch positiv ist. Fig.3 zeigt die mit einem solchen Geschwindigkeitsverlauf erzielte Hülle 6 aus thermoplastischem Kunststoff auf dem Kern 2. Die Dickenschwankungen der Hülle 6 sind hier nur gering, wobei die größten Verdickungen €>a längs der Achse des Kernes 2 regelmäßig verteilt sind.

F i g. 4 zeigt ein anderes Beispiel mit einem Verlauf der Zuführgeschwindigkeit ν über der Zeit t in Form einer Sinuskurve, deren Amplitude etwas größer ist als die in F i g. 2 und zwar derart, daß die kleinste Zuführgeschwindigkeit den Wert Null erreicht. Die damit erzielte Verteilung der Hülle 6 ist in Fig.5 dargestellt. Die Verdickungen 6a sind hier stärke, konzentriert und liegen an denjenigen Stellen, an denen der Vorschub des Kernes 2 kurzzeitig unterbrochen ist.

Der Geschwindigkeitsverlauf in F i g. 6 folgt abermals einer Sinusfunktion, jedoch ist die Amplitude hier größer und die Schwankungsperiode kleiner. Die kleinste Geschwindigkeit des Kernes 2 ist negativ, d. h., der Kern 2 wird im Extrusionskopf 5 schrittweise vorgeschoben und dann wieder ein Stück zurückgezogen. Eine damit hergestellte Hülle 6 ist in F i g. 7 dargestellt. Die Verdickungen 6a sind stark ausgeprägt, weil sich der am Kern 2 haftende thermoplastische Kunststoff vor dem Extrusionskopf 5 staut, wenn der Kern 2 zurückgezogen wird. Beim Auftreten einer solchen Rückzugsbewegung des Kernes 2 beeinflußt deshalb die Gestaltung der Stirnseite des Extrusionskopfes 5 die Form der Verdickungen 6a der Hülle 6.

In dem Beispiel der Fig.8 verläuft die Zuführgeschwindigkeit ν des Kernes 2 in Abhängigkeit von der Zeit t gemäß einer Rechteckfunktion, wobei wieder eine negative Zuführgeschwindigkeit auftritt; der Kern 2 erfährt also eine periodische Rückzugsbewegung. F i g. 9 zeigt die hiermit erzielte Hülle 6 auf dem Kern 2. Es ergeben sich hier Verdickungen 6a von nahezu scheibenförmiger Gestalt und die Zwischenabschnitte 6b verringerten Durchmessers der Hülle 6 sind dünner, weil die maximale Zuführgeschwindigkeit wesentlich größer als in den F i g. 2,4 und 6 ist.

Die Fördervorrichtung 4 für den Kern 2 ist in ein Gestell 9 eingebaut, an dem ein Teil 10 für konstanten Vorschub und ein Tei) 11 für Vorschubmodulation montiert sind. Der Teil 10 enthält eine Seilscheibe 12 aus Metall, die an einer Achse 13 befestigt ist Diese ist ihrerseits auf einer Grundplatte 14 montiert Ein Riemen 15 steht etwa auf der Hälfte des Umfangs der Seilscheibe 12 in Reibungseingriff mit dieser und ist über drei Rollen 16 geführt, die ihrerseits auf Achsen 17 an der Grundplatte 14 gelagert sind.

Am Unterteil 9a des Gestells 9 ist ein Elektromotor 18

ίο montiert, auf dessen Abtriebswelle 18s eine Riemenscheibe 19 sitzt. Am Unterteil 9a ist ferner ein Vorgelege 20 angeordnet auf dessen Eingangswelle 21 eine Doppelriemenscheibe 22 sitzt, während auf der Abtriebswelle 23 des Vorgeleges 20 ein Kettenrad 24 befestigt ist Ein Riemen 25 verbindet die Riemenscheibe 19 auf der Abtriebswelle 18a des Elektromotors 18 und eine Nut 22a der Riemenscheibe 22 des Vorgeleges 20. Auf der Achse 13 der Seilscheibe 12 ist in der gemeinsamen vertikalen Ebene mit dem Kettenrad 24 ein Kettenrad 26 vorgesehen, dessen Verbindung mit der Seilscheibe 12 in Fig. 10 der Deutlichkeit halber nicht dargestellt ist. Die Kettenräder 24 und 26 sind durch eine endlose Kette 27 verbunden, können also über das Vorgelege 20 von der Seilscheibe 12 des Teils 10 angetrieben werden.

Da der von der Vorratstrommel 3 ablaufende Kern 2 den Teil 10 derart durchläuft, daß der Kern 2 zwischen der Seilscheibe 12 und dem Riemen 15 festgehalten wird, wird er mit konstanter Geschwindigkeit gefördert.

die der Umfangsgeschwindigkeit der Seilscheibe 12 entspricht.

Der Teil 10 dient zur Festlegung der mittleren Zuführgeschwindigkeit des Kernes 2 und außerdem zur Verhinderung eines Rückgriffs der durch den Teil 11 auf den Kern 2 ausgeübten Spannungsschwankungen zu der Vorratstrommel 3.

Der Teil 11 enthält eine Führungsrolle 28 aus Metall, die auf einer Achse 29 sitzt und an einer feststehenden Konsole 30 gelagert ist, sowie eine Schwingrolle 31 aus Metall. Die Schwingrolle 31 ist an einem Ende einer längsverschiebbaren Stange 32 gelagert. Die Stange 32 ist in einem Support 33 geführt, der seinerseits auf dem Gestell 9 befestigt ist. Der Kern 2 geht zunächst über die Führungsrolle 28 und dann über die Schwingrolle 31 (F i g. 10) und gelangt dann in den Extrusionskopf.

Der Support 33 besitzt ein Gehäuse 34, worin die Stange 32 angeordnet ist und durch eine Gleitbuchse 35 in der Wand des Gehäuses 34 hindurchragt. Am inneren Ende der Stange 32 ist eine Kappe 36 mittels einer Schraube 37 befestigt. Um die Stange 32 gegen Drehung zu sichern, ist ein Keil 38 in einer entsprechenden Keilnut 39 der Kappe 36 angeordnet. Die Kappe 36 wird von einer Gleitbuchse 40 umgeben, die längs der Innenfläche des Gehäuses 34 verschiebbar ist. Die Gleitbuchse 40 hat eine Schulter 40a, die sich gegen eine entsprechende Schulter 36a der Kappe 36 legt. Eine Drehung der Gleitbuchse 40 gegenüber dem Gehäuse 34 wird durch einen Keil 41 verhindert, der in eine Keilnut 42 auf der Innenfläche des Gehäuses 34

to eingreift. Die Kappe 36 und die Gleitbuchse 40 sind miteinander verschweißt. Die Kappe 36 wird von einer Schraubenfeder 43 umgeben, deren eines Ende sich gegen eine Schulter 35a an der Gleitbuchse 35 legt, währewd das andere Ende der Schraubenfeder 43 in

hi Eingriff mit der Schulter 40a der Gleitbuchse 40 steht, so daß die hiermit fest verbundene Stange 32 nach links in Fig. 13 gedrückt wird.
Die hin- und hergehende Bewegung der Stange 32

und damit der Schwingrolle 31 wird durch eine Kurvenscheibe 44 gesteuert, die auswechselbar auf einer Welle 45 befestigt ist. Die Welle 45 ist in zwei Lagern 46 und 46' auf der Oberseite des Gestells 9 gelagert (Fig. 12). Gegen die Kurvenscheibe 44 legt sich eine Folgerolle 47, die auf einer Achse 47a an einem Fortsatz 366dei Kappe 36 gelagert ist (Fig. 13). Durch die Schraubenfeder 43 wird die Folgerolle 47 in Anlage an der Kurvenscheibe 44 gehalten, so daß das Profil der Kurvenscheibe 44 die Schwingungsform, die Maximal- und Minimalwerte der Zuführgeschwindigkeit des Kernes 2 bestimmt, während die Umdrehungszahl der Kurvenscheibe 44 die Schwankungsfrequenz der Zuführgeschwindigkeit festlegt. Durch Auswahl der Kurvenscheibe 44 läßt sich also jede gewünschte Schwankungsfünktion einstellen.

Auf dem Unterteil 9a des Gestells 9 ist ein zweites Vorgelege 48 montiert (Fig. 10 und 11), das auf seiner Antriebswelle 49 eine Riemenscheibe 50 trägt, während auf der Abtriebswelle 51 eine Riemenscheibe 52 sitzt. Ein Treibriemen 53 verbindet die Doppelriemenscheibe 22 auf der Antriebswelle 23 des ersten Vorgeleges 20 mit der Riemenscheibe 50. Ein drittes Vorgelege 54 ist auf dem Unterteil 9a des Gestells 9 montiert und besitzt eine Antriebswelle 55 mit Riemenscheibe 56 und eine " Abtriebswelle 57 mit Riemenscheibe 58. Das dritte Vorgelege 54 wird über einen Triebriemen 157 vom zweiten Vorgelege 48 angetrieben.

Auf der Oberseite des Gestells 9 befindet sich ein viertes Vorgelege 59 (F i g. 12). dessen Antriebswelle 60 eine Riemenscheibe 61 trägt, die in einer gemeinsamen vertikalen Ebene mit der Riemenscheibe 58 des dritten Vorgeleges 54 liegt. Eine Abtriebswelle 62 des vierten Vorgeleges 59 trägt eine Riemenscheibe 63. Die Riemenscheiben 58 und 61 sind über einen Treibriemen 64 verbunden, während die Riemenscheibe 63 auf der Abtriebswelle 62 über einen Treibriemen 65 mit einer Riemenscheibe 164 auf der Welle 45 der Kurvenscheibe 44 in Verbindung steht. Die vier Vorgelege 20, 48, 54 und 59 ermöglichen eine Veränderung der Antriebs- *o drehzahl der Kurvenscheibe 44 und damit der Änderungsfrequenz der Zuführgeschwindigkeit des Kernes 2 in weiten Grenzen.

Fig. 14 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung. Der Kern 2 durchläuft hier wie in Fig. 10 und 11 einen Teil 10 für konstanten Vorschub und gelangt dann über einen Stoßdämpfer 66 zu einem elektrischen Modulator 67, der nachstehend beschrieben wird. Das ummantelte Kabel 2' kann nach dem Verlassen des Modulators 67 einen weiteren Stoßdämpfer 66' durchlaufen. Die Stoßdämpfer 66 und 66' enthalten zwei feste Führungsrollen 68 und 68' und eine lose Rolle 69, die unter Federzug steht. Der elektrische Modulator 67 enthält Winden 70 und 70' an der Eingangs- bzw. an der Ausgangsseite des Extrusionskopfes 5, die in Reibungseingriff mit dem Kern 2 bzw. mit dem Kabel 2' stehen, und Elektromotoren 71 und 71' geringer Trägheit zum Antrieb der Winden 70 bzw. 70'. Der Reibungseingriff wird dadurch erreicht, daß der Kern 2 und das Kabel 2' die Winden 70 bzw. 70' umschlingen. Das ummantelte Kabel 2' wird erst nach dem Festwerden der Hülle 6 im Kühltrog 7 um die Winde 70' geschlungen. Die Elektromotoren 71 und 71' sind Gleichstrommotoren, deren Drehzahl von der Spannung abhängt. Sie werden von einem gemeinsamen Oszillator 72 gespeist, so daß die Drehzahl beider Elektromotoren 71 und 71' synchronisiert ist. Das Signal vom Oszillator 72 wird in Verstärkern 73 und 73' verstärkt und dann auf Thyristoren 173 bzw. 173' gegeben, um so die Betriebsspannungen für die Elektromotoren 71 bzw. TY zu erzeugen. Amplitude, Schwingungsverlauf und Frequenz der Gleichspannungen an den Elektromotoren 71 und 7Γ können durch entsprechende Wahl der vom Oszillator 72 abgegebenen Schwingung bestimmt werden. Durch die Einwirkung des Modulators 67 auf den Kern 2 vor und auf das Kabel 2' hinter dem Extrusionskopf 5 ergibt sich eine genauere Steuerung als in dem Fall, in dem der Teil 11 für Vorschubmodulation der Eingangsseite des Extrusionskopfes 5 vorgesehen ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Ummanteln eines langgestreckten Kernes mit einer in gleichmäßigen Abständen Veränderungen des Durchmessers aufweisenden Hülle aus thermoplastischem Kunststoff, mit einem Extrusionskopf zum Führen des Kernes sowie zum Aufbringen der Hülle, an den ein Extruder zum Plastifizieren und Fördern des Kunststoffes mit gleichbleibender Menge und mit gleichbleibender Strömungsgeschwindigkeit angeschlossen ist, und mit einer Fördervorrichtung mit einstellbarer Zuführgeschwindigkeit für den Kern zu dem Extrusionskopf, dadurch gekennzeichnet, is daß während des Ummanteins eines kontinuierlichen, als Seil, Kabel oder Band ausgebilde»en Kernes (2) die Zuführgeschwindigkeit der Fördervorrichtung (4) periodisch veränderbar ist

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