CH395523A - Verfahren zum Abbauen von Herstellungsspannungen in aussenkalibrierten Kunststoffrohren - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zum Abbauen von   Herstellungsspannungen    in   aussenkalibrierten   
Kunststoffrohren    Kunststoffrohre    werden meistens nach dem   Aussenkalibnerverfahren    hergestellt. Dieses   besteht    darin, dass das in teigigem Zustand aus dem Werkzeug der Schneckenpresse austretende schlauchförmige Material durch eine gekühlte Metallhülse geführt und dabei an der Aussenfläche abgeschreckt wird. Innerer Überdruck oder äusserer Unterdruck sorgen für ein gutes Anliegen der schlauchförmigen Masse an die Innenfläche der gekühlten Metallhülse. Diese wird als Kalibrierwerkzeug bezeichnet, weil das durch sie bewirkte Erstarren der äussersten Materialschicht für das Fertigmass der Rohre ausschlaggebend ist.

   Hinter dem Kalibrierwerkzeug folgen im allgemeinen Kühlbäder, dienen das Abführen des restlichen Wärmeinhaltes obliegt.



   Das vorerst noch teigige rohrinnenseitige Material passt sich spannungslos der erstarrten Aussenschicht an, bis es sich unterhalb jene Temperatur abgekühlt hat, bei der der Werkstoff den Zustand einer festig  keitslosen    Masse verliert. Von da an bilden sich als Folge weiterer Abkühlung Zugspannungen, die ihrerseits in   der    bereits kalten Rohraussenfläche Druckspannungen bewirken.



   Die genannte Temperaturgrenze ist bei Materialien mit ausgeprägtem Schmelzpunkt, also z. B. bei Polyolefinen (Polyäthylen, Polypropylen), identisch mit der Schmelztemperatur, während bei Werkstoffen ohne eindeutiges Temperaturkriterium, wie Hart Polyvinylchlorid, von einem Temperaturintervall ge sprochen werden muss. Beim Beispiel   des    Hart Polyvinylchlorids umfasst das Intervall den Temperaturbereich von etwa 80 bis 1500 C.



   Dem fertigungsbedingten   Spannungszustand über-    lagern sich im Betrieb die vom Innendruck verursachten Zugspannungen, so dass an der durch den Betriebsdruck ohnehin am stärksten beanspruchten Rohrinnenfläche eine   Spannungsaddition    auftritt.



  Demzufolge kann im Betrieb nicht die volle Materialfestigkeit ausgenutzt werden. Ausserdem haben Rohre, die mit Herstellungsspannungen behaftet sind,   den    Nachteil, dass sie sich nach dem Abschneiden gegen die Schnittfläche hin einziehen. Besonders deutlich ist dies an Hart-Polyäthylenrohren sichtbar, bei denen die Durchmesserverringerung etwa (0,1 bis 0,2)   X    Rohrdurchmesser vor der Schnittfläche beginnt und an der Rohrstirnseite bis zu 2% erreicht. Bei der Herstellung von Schweissmuffen, speziell Elektro-Schweissmuffen, müsste diesem Umstand Rechnung getragen werden, was extrem lange Muffen zur Folge hätte.



   Die vorliegende Erfindung besteht in einem thermischen   Nachbehandlungsverfahren,    das die genannten Herstellungsspannungen abzubauen und damit die geschilderten Nachteile zu beheben erlaubt, indem spannungsbehaftete Kunststoffrohre durch kurzes, intensives Erwärmen an der Rohraussenfläche auf eine Temperatur gebracht werden, die mindestens nahe jener Temperatur ist, bei der der betreffende Werkstoff jede Festigkeit verliert, während'die Temperatur an der Rohrinnenfläche eindeutig unterhalb der genannten Temperaturgrenze zu liegen hat.



   Dadurch wird die Rohraussenfläche, die die Kontraktion des rohrinnenseitigen Materiales verhindert, kurzzeitig ihrer Festigkeit'beraubt, so dass sich die Rohrinnenseite widerstandslos zusammenziehen kann.



  Dank der nicht beeinträchtigten Tragfähigkeit des nur bescheiden erwärmten rohrinnenseitigen Materiales ist ein Einknicken des Rohrquerschnittes nicht zu befürchten. Die beschriebene   Nachbehandlung    führt zu einer Kürzung des Rohres und einem Durchmesserschrumpf. Bei Hart-Polyäthylenrohren konn  ten    Längenreduktionen in der Grössenordnung von    0,5 % und Durchmesserschrumpfungen von etwa      0, 25 S    gemessen werden. Nachbehandelte Rohre zeigten beim Abschneiden kein Einziehen mehr.



   Das thermische Nachbehandeln würde sich bei Rohren, die nach dem Innenkalibrierverfahren hergestellt sind, erübrigen, weil dabei Herstellungsspannungen auftreten, die an der kritischen Rohrinnenfläche den Betriebsspannungen entgegenwirken. Das Innenkalibrierverfahren bietet aber sonst gegenüber dem Aussenkalibrierverfahren so viele Nachteile, dass sich dieser Weg im allgemeinen nicht lohnt.



   Nachbehandlungsverfahren, die auf dem beschriebenen Prinzip beruhen, sind dem Erfinder nicht bekannt. Dagegen ist allgemein bekannt, dass sich durch Erwärmen des ganzen Rohres über die kritische Temperatur bzw. über den kritischen Temperaturbereich die Herstellungsspannungen abbauen lassen. Dabei können aber Deformationen auftreten, weil das Rohr - im Gegensatz zu vorliegender Erfindung - über keine tragfähigen Partien mehr verfügt. Das Rohr müsste deshalb beispielsweise in eine Stützschale eingelegt und durch Fliehkraftwirkung, inneren Überdruck usw. gegen die Schale gepresst werden. Im weiteren ist ein Verfahren bekannt, das sich einer nachträglichen Rohrerwärmung bedient, um eine materialverfestigende Reckung des Rohrwerkstoffes in Umfangsrichtung zu erleichtern.



  Die jenem Verfahren zugrunde liegende Idee hat jedoch nichts mit der vorliegenden Erfindung zu tun.



   Beiliegende Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens :
Der Raupenabzug 5 zieht das in teigigem Zustand aus dem Werkzeug 1 der Schneckenpresse austretende Rohr 3 durch die wassergekühlte Kalibrierdüse 2, in der die Rohraussenfläche zum Erstarren gebracht wird. Das Wasserbad 4 hat die restliche Wärme abzuführen. Bei der gewählten Darstellung ist angenommen, dass das Anliegen der schlauchförmigen Masse an die Kalibrierdüse 2 durch äusseren Unterdruck bewerkstelligt wird. Nach dem Raupenabzug 5 wird die Rohroberfläche beim Durchgang durch die Strahlungsheizung 6 in beschriebener Weise kurz erwärmt. Nach ausreichendem Wiederabkühlen erfolgt das Abschneiden mit Hilfe der Trennvorrichtung 7. Selbstverständlich könnte die thermische Nachbehandlung auch in einem separaten, von der eigentlichen Rohrfertigung unabhängigen Arbeitsgang erfolgen.

   In diesem Fall wäre es möglich, das Rohr während des Durchganges durch die Heizung zusätzlich zu drehen, um eine gleichmässige Temperaturverteilung über den Umfang sicherzustellen.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zum Abbauen von Herstellungsspannungen in aussenkalibrierten Kunststoffrohren, dadurch gekennzeichnet, dass diese durch kurzes, intensives Erwärmen an der Rohraussenfläche auf eine Temperatur gebracht werden, die mindestens nahe jener Temperatur ist, bei der der betreffende Werkstoff jede Festigkeit verliert, während die Temperatur an der Rohrinnenfläche eindeutig unterhalb der genannten Temperaturgrenze zu liegen hat.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Erwärmungsvorgang unmittelbar nach der Rohrfertigung, jedoch vor der Trennvorrichtung für den kontinuierlichen Rohrstrang erfolgt.

   2. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung mit Hilfe einer Strahlungsheizung bewerkstelligt wird.

   3. Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrierwerkzeug um das Durchmesser-Schrumpfmass der Nachbehandlung grösser ausgelegt wird.