CH674669A5 - Sharp return bend mfr. - by pushing heated end of thermoplastic tube over heated mandrel - Google Patents

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CH674669A5 CH1605/88A CH160588A CH674669A5 CH 674669 A5 CH674669 A5 CH 674669A5 CH 1605/88 A CH1605/88 A CH 1605/88A CH 160588 A CH160588 A CH 160588A CH 674669 A5 CH674669 A5 CH 674669A5
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Walter Johann Caldonazzi
Hans Rudi Kramer
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Walter Johann Caldonazzi
Hans Rudi Kramer
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Abstract

To produce a return bend with a very small radius of curvature on thermoplastic tubes, e.g. for use as a terrestrial heat exchanger in deep boreholes, the end of the thermoplastic tube (8) is heated to make it capable of being formed and pushed over a hollow metal mandrel (3). The latter is fixed to a holding bar (1) by a clamping cone (4,5,9). The mandrel is preferably also heated to 80 deg.C. To heat a polyethylene tube (8) to 130 deg.C, it is dipped into an antifrogen bath. ADVANTAGE - This forms a return bend with no joint, compared with the conventional method where two 90 deg. elbows need three butt joints.

Description

       

  
 



   BESCHREIBUNG



   Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Rohrbogen gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.



   Für verschiedene Anwendungen ist es erforderlich, zwei Kunststoffrohre von beliebiger Länge durch einen   180 -    Bogen mit sehr engem Radius miteinander zu verbinden.



  Derartig verbundene Rohre können z. B zu Rohrbündeln zusammengefasst werden, die als Erdsonde einen Wärmetauscher bilden, mit dem dem Erdinnern Wärme entzogen und einem Heizungssystem zugeführt wird. Aus Kostengründen werden für das Versenken der in vielen Fällen mehr als 100 m langen Sonden möglichst keine Bohrlochdurchmesser (üblich sind 120 mm) gewählt. Der minimale   Bohrlochdurch-    messer ist abhängig vom Durchmesser des verwendeten Rohres, der Anzahl Rohre der Sonde und speziell vom Radius der Verbindungsbogen. Die Verbindungsstellen zwischen Rohr und Verbindungsbogen sowie der Verbindungsbogen selbst sind insbesondere beim Versenken der Erdsonde erhöhten mechanischen Belastungen ausgesetzt. Eine erhöhte Festigkeit des Verbindungsbogens und ein Minimum an Verbindungsstellen sind deshalb anzustreben.



   Haarnadelförmig ausgebildete Rohre aus Kunststoff werden normalerweise hergestellt, indem die zwei Rohrenden mit zwei handelsüblichen   90 -Bogen    verbunden werden (Fig. 1), die ihrerseits miteinander zu verbinden sind.



  Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass im Bereich des Rohrbogens drei Verbindungsstellen 10 entstehen.



   Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Rohrbogen mit hoher Festigkeit und kleinem Biegeradius zu schaffen. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäss mit einem Verfahren wie es im Anspruch 1 gekennzeichnet ist, und einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 7. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.



   Vorteile des Verfahrens sind: a) es ergeben sich keine Verbindungsstellen im Bereich des Rohrbogens, b) nach dem Verbinden des gebogenen Rohres mit einem Rohrgegenstück ergibt sich insgesamt nur eine Verbindungsstelle, c) der Rohrbogen weist eine erhöhte Festigkeit auf, da der verwendete Hohldorn im Rohrbogen verbleibt.



   Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend beispielsweise erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 die eingangs erwähnte bekannte Methode
Fig. 2 eine Einrichtung
Fig. 2 zeigt eine Festhaltevorrichtung, die sich wie folgt zusammensetzt: Eine Haltestange 1 wird in einem Klemmwerkzeug 6 eingespannt. Ein Ende der Haltestange list konisch angeschrägt. In der Spitze des Konus 9 ist axial ein Gewinde passend zu einer Verbindungsschraube 5 eingelassen, mit der ein Klemmkonus 4 aufgeschraubt ist. Die Aussendurchmesser der Haltestange 1 und des Klemmkonus 4 sind gleich und entsprechen knapp dem Innendurchmesser eines entsprechend dem gewünschten Biegeradius gebogenen Hohldorns 3. Der Klemmkonus 4, welcher im Bereich seines Konus axial verlaufende Schlitze 7 aufweist, wird auf die Haltestange 1 festgeschraubt, bis er sich leicht ausweitet.



  Dadurch wird der Hohldorn 3 beim Aufschieben auf den Klemmkonus 4 schwach festgeklemmt. Durch eine anschliessende Drehung des Hohldorns 3 um beispielsweise 900 nach rechts werden der Klemmkonus 4 und die Schraube 5 ebenfalls um denselben Betrag gedreht. Dieses Anziehen der Schraube 5 bewirkt eine weitere Dehnung des Klemmkonus 4, wodurch der Hohldorn 3 endgültig fixiert wird.



  Diese Einrichtung ermöglicht demnach eine schnelle Fixierung eines in vielen Fällen vorzugsweise vorgewärmten Hohldorns 3. Zusätzlich kann auf die Haltestange 1 ein Kalibrierrohr 2 aufgeschoben werden. Das Kalibrierrohr 2 weist denselben Aussendurchmesser auf wie der Hohldorn 3.



   Am Ende eines thermoplastischen Rohres 8 wird mit dieser Einrichtung nun folgendermassen ein Rohrbogen erzeugt: Das Ende des Rohres 8 wird auf seine   Verarbeitungs-    temperatur erwärmt, so dass es plastisch formbar wird.



  Sodann wird es auf das freie Ende des Hohldorns 3 aufgeschoben, bis dessen   180 -Bogen    überzogen ist. Falls der Rohrbogen zum Erzeugen von haarnadelförmigen Rohrelementen mit einem Rohrgegenstück verbunden werden soll, wird das gewärmte Rohr 8 über den Hohldorn 3 hinaus auf das an den Hohldorn 3 anschliessende Kalibrierrohr 2 geschoben, welches dafür sorgt, dass das Rohr 8 seinen Innendurchmesser nach dem Erkalten beibehält. Zum gleichmässigen Erwärmen des Rohres 8 eignen sich Flüssigkeiten, die ihren Siedepunkt über der Verarbeitungstemperatur des thermoplastischen Werkstoffes des Rohres 8 haben.



   Zur Erwärmung von Polyäthylenrohren eignet sich z. B.



  Antifrogen, das auf ca.   130 C    erwärmt wird.



   Um eine vorzeitige Abkühlung des Rohres 8 schon beim Aufschieben zu verhindern, kann der Hohldorn 3 vor dessen   Montage ebenfalls erwärmt werden. Falls der Hohldorn 3 ein Metallrohr ist, wird dieses auf ca.   800C    erwärmt. Nach dem Abkühlen wird der Rohrbogen von der Haltestange 9 abgezogen, wobei der Hohldorn 3 im Rohrbogen verbleibt. 



  
 



   DESCRIPTION



   The present invention relates to a method for producing elbows according to the preamble of claim 1 and a device for performing the method.



   For various applications it is necessary to connect two plastic pipes of any length with a 180-bend with a very small radius.



  Such connected pipes can, for. B can be combined to form tube bundles, which, as an earth probe, form a heat exchanger with which heat is extracted from the interior of the earth and fed to a heating system. For reasons of cost, no borehole diameters (120 mm are usual) are chosen to sink the probes, which in many cases are more than 100 m long. The minimum borehole diameter depends on the diameter of the pipe used, the number of pipes in the probe and especially the radius of the connecting bend. The connection points between the pipe and the connection bend as well as the connection bend itself are exposed to increased mechanical loads, particularly when the earth probe is sunk. An increased strength of the connection arch and a minimum of connection points should therefore be aimed for.



   Plastic hairpin-shaped tubes are usually produced by connecting the two tube ends with two commercially available 90-bends (FIG. 1), which in turn are to be connected to one another.



  A disadvantage of this method is that three connection points 10 are created in the area of the pipe bend.



   The present invention is therefore based on the object of creating a pipe bend with high strength and a small bending radius. This object is achieved according to the invention with a method as characterized in claim 1 and a device for carrying out the method according to claim 7. Advantageous developments of the invention are specified in further claims.



   Advantages of the method are: a) there are no connection points in the area of the pipe bend, b) after connecting the bent pipe with a pipe counterpart, there is only one connection point overall, c) the pipe bend has an increased strength, since the hollow mandrel used in Elbow remains.



   The invention is explained below using a drawing, for example. It shows:
Fig. 1, the known method mentioned above
Fig. 2 shows a device
2 shows a holding device which is composed as follows: A holding rod 1 is clamped in a clamping tool 6. One end of the handrail is tapered. In the tip of the cone 9, a thread is axially inserted to match a connecting screw 5 with which a clamping cone 4 is screwed on. The outer diameter of the holding rod 1 and the clamping cone 4 are the same and correspond almost to the inner diameter of a hollow mandrel 3 which is bent in accordance with the desired bending radius easily expands.



  As a result, the hollow mandrel 3 is weakly clamped when pushed onto the clamping cone 4. By a subsequent rotation of the hollow mandrel 3 by 900 for example to the right, the clamping cone 4 and the screw 5 are also rotated by the same amount. This tightening of the screw 5 causes the clamping cone 4 to expand further, as a result of which the hollow mandrel 3 is finally fixed.



  This device accordingly enables rapid fixing of a hollow mandrel 3, which is preferably preheated in many cases. In addition, a calibration tube 2 can be pushed onto the holding rod 1. The calibration tube 2 has the same outside diameter as the hollow mandrel 3.



   At the end of a thermoplastic pipe 8, a pipe bend is now produced with this device as follows: The end of the pipe 8 is heated to its processing temperature, so that it can be shaped plastically.



  Then it is pushed onto the free end of the hollow mandrel 3 until its 180 arc is covered. If the pipe bend for producing hairpin-shaped pipe elements is to be connected to a pipe counterpart, the heated pipe 8 is pushed beyond the hollow mandrel 3 onto the calibration pipe 2 adjoining the hollow mandrel 3, which ensures that the pipe 8 maintains its inner diameter after cooling . Liquids which have their boiling point above the processing temperature of the thermoplastic material of the tube 8 are suitable for uniform heating of the tube 8.



   For heating polyethylene pipes is suitable for. B.



  Antifrogen, which is heated to approx. 130 C.



   In order to prevent premature cooling of the tube 8 when it is pushed on, the hollow mandrel 3 can also be heated before it is installed. If the hollow mandrel 3 is a metal tube, it is heated to approx. After cooling, the pipe bend is pulled off the holding rod 9, the hollow mandrel 3 remaining in the pipe bend.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Erzeugen von stabilen Rohrbogen mit engem Biegeradius für Rohre aus einem thermoplastischen Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des Rohres (8) erwärmt und über einen mit entsprechendem Biegeradius gebogenen Hohldorn (3) gestülpt wird.  PATENT CLAIMS 1. A process for producing stable pipe bends with a narrow bending radius for pipes made of a thermoplastic material, characterized in that one end of the pipe (8) is heated and placed over a hollow mandrel (3) bent with a corresponding bending radius. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Hohldorn (3) ein Metallrohr verwendet wird.  2. The method according to claim 1, characterized in that a metal tube is used as the hollow mandrel (3). 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung des Rohrendes (8) durch Eintauchen in eine Flüssigkeit erfolgt, deren Siedepunkt über der Verarbeitungstemperatur des Rohrwerkstoffes liegt.  3. The method according to claim 1, characterized in that the heating of the pipe end (8) is carried out by immersion in a liquid whose boiling point is above the processing temperature of the pipe material. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Hohldorn (3) vor dem Aufstülpen des Rohres (8) erwärmt wird.  4. The method according to claim 1, characterized in that the hollow mandrel (3) is heated before fitting the tube (8). 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohldorn (3) bzw. das Rohr (8) durch Eintauchen in heisses Antifrogen erwärmt werden.  5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the hollow mandrel (3) or the tube (8) are heated by immersion in hot antifrogen. 6. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Rohres (8) über den Hohldorn (3) geschoben wird, bis es soweit darüber hinausragt, dass es anschliessend mit einem Rohrgegenstück verbindbar ist.  6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the end of the tube (8) is pushed over the hollow mandrel (3) until it protrudes so far that it can then be connected to a pipe counterpart. 7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine einspannbare Haltestange (1) mit einem konisch ausgebildeten freien Ende (9) vorgesehen ist, an das ein geschlitzter, ein Ende des Hohldornes (3) aufnehmender Klemmkonus (4) derart anschraubbar ist, dass eine Verdrehung des Klemmkonus (4) um einen bestimmten Winkel eine endgültige Fixierung des Hohldornes (3) bewirkt.  7. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that a clampable holding rod (1) is provided with a conically shaped free end (9) to which a slotted, one end of the hollow mandrel (3) receiving clamping cone (4) can be screwed on in such a way that a rotation of the clamping cone (4) by a certain angle brings about a final fixation of the hollow mandrel (3). 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Haltestange (1) ein Kalibrierrohr (2) vorgesehen ist, das den gleichen Aussendurchmesser wie der Hohldorn (3) aufweist und unmittelbar an diesen anschliesst.  8. Device according to claim 7, characterized in that on the holding rod (1) a calibration tube (2) is provided which has the same outer diameter as the hollow mandrel (3) and connects directly to it.
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