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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Förderrohr für den Feststofftransport gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Förderrohre einzusetzen um Feststoffe zu transportieren. Insbesondere werden beispielsweise solche Förderrohre in Betonförderpumpen eingesetzt. Die Förderrohre müssen dabei zum einen druckbeständig ausgebildet sein, um dem Förderdruck standzuhalten. Zum anderen tritt aufgrund der Feststoffpartikel ein entsprechend hoher abrasiver Verschleiß auf.
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Aus der gattungsbildenden
DE 198 21 637 A1 ist daher ein doppelwandiges Förderrohr für den Feststofftransport bekannt. An einem jeweiligen Ende des Förderrohrs ist ein Rohrbund angesetzt. Im Innenbereich des Rohrbundes ist ein Verschleißring angeordnet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend vom Stand der Technik, ein gattungsbildendes Förderrohr hinsichtlich Produktionskosten, Eigengewicht, Verschleißresistenz und Herstellbarkeit zu optimieren.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Das Förderrohr für den Feststofftransport ist insbesondere als Betonförderrohr ausgebildet. Es weist einen doppelwandigen Rohrkörper auf, der aus einem Innenrohr und einem Außenrohr sowie mindestens einem endseitig gekoppelten Rohrbund ausgebildet ist. Das Förderrohr zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass das Innenrohr aus einem Kunststoffwerkstoff ausgebildet ist und in dem Rohrbund ein Verschleißring eingesetzt ist, dessen Innendurchmesser kleiner gleich dem Innendurchmesser des Innenrohres ist.
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Zunächst wird ein Außenrohr aus einem drucktragenden metallischen Werkstoff ausgebildet. Dies kann beispielsweise ein Stahl der Sorte S235 oder auch S355 sein.
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Auch kann das Außenrohr aus faserverstärktem Verbundwerkstoff ausgebildet sein, beispielsweise GFK oder CFK.
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In das Außenrohr ist nunmehr ein Innenrohr aus einem Kunststoffwerkstoff eingebracht. Beispielsweise kann hierzu ein Polyurethan oder Polyurea Kunststoff verwendet werden. Das Innenrohr kann dabei in das Außenrohr eingeschoben sein. Das Innenrohr kann auch von innen auf das Außenrohr aufgebracht sein, beispielsweise durch einen Beschichtungs- oder Spritzvorgang. Insbesondere sind hier auch Innenrohr und Außenrohr miteinander gekoppelt, bevorzugt durch eine stoffschlüssige Koppelung. Das Innenrohr kann auch in das Außenrohr eingezogen werden bzw. in das Außenrohr eingegossen werden.
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Der Kunststoffwerkstoff des Innenrohrs ist derart ausgewählt, dass die an der Innenwand des Innenrohres auftretende laminare Strömung einen nur geringen abrasiven Verschleiß an dem Innenrohr hervorruft. Damit im Übergangsbereich zwischen zwei Rohren bzw. einem Rohr und einem Rohrbogen aufgrund turbulenter Strömung der Verschleiß minimiert wird, ist hier ein Verschleißring eingesetzt.
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Der Verschleißring selbst kann auch als Kunststoffring ausgebildet sein. Hier wird ein Kunststoffwerkstoff ausgewählt, der eine höhere Resistenz gegen abrasiven Verschleiß aufweist als der Kunststoff des Innenrohrs.
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In bevorzugter Ausführungsvariante ist jedoch der Verschleißring aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet. Der Verschleißring kann insbesondere auch gehärtet und vergütet ausgebildet sein. Es kann beispielsweise Stahl der Sorte C45 bis C60 ausgewählt werden. Der Verschleißring kann jedoch auch aus einem Gusswerkstoff ausgebildet sein. Beispielsweise kann hier ein Chromcarbid-Werkstoff verwendet werden, beispielsweise GX350. Auch kann der Verschleißring aus einem Keramikwerkstoff ausgebildet sein.
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Damit am Rohrende der Verschleißring angesetzt werden kann sowie das Rohr mit weiteren Bauteilen gekoppelt werden kann, ist mindestens an einem Ende ein Rohrbund angesetzt und/oder aufgesetzt, bevorzugt ist an jedem Ende des Förderrohres ein Rohrbund gekoppelt. Der Rohrbund selbst ist ebenfalls bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet und besonders bevorzugt mit dem Außenrohr gekoppelt. Hier kann es sich um ein stoff-, kraft- oder formschlüssiges Koppelungsverfahren handeln oder eine Kombination daraus. Beispielsweise kommen hier Löten, Schweißen, Kleben, Pressen oder Bördeln zum Einsatz. Besonders bevorzugt ist der Rohrbund mit dem Außenrohr verschweißt.
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Aufgrund des Innenrohrs aus Kunststoffwerkstoff ist insbesondere beim Löten oder Schweißen ein Wärmeeintrag über das Außenrohr bis auf das Innenrohr zu verzeichnen, welcher sich negativ auf das Kunststoffrohr auswirken könnte. Demnach ist als erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren vorgesehen, zunächst das Außenrohr bereitzustellen und mit dem Rohrbund zu koppeln, insbesondere zu schweißen. Danach kann dann das Innenrohr in das Außenrohr eingebracht werden, ohne dass der Kunststoffwerkstoff des Innenrohrs negativ durch das Schweißen beeinflusst wird. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass ein Innendurchmesser des Rohrbundes größer gleich, insbesondere größer als ein Außendurchmesser des Innenrohres, bzw. Innendurchmesser des Außenrohres ausgebildet ist. Somit kann beispielsweise trotz des auf das Außenrohr aufgesetzten Rohrbundes das Innenrohr in das Außenrohr eingeschoben oder eingezogen werden. Im Anschluss daran wird dann der Verschleißring in den Rohrbund eingesetzt.
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Der Verschleißring selbst kann wiederum in dem Rohrbund gekoppelt werden. Dies kann durch Formschluss, Reibschluss und/oder Stoffschluss erfolgen. Bevorzugt wird der Verschleißring formschlüssig nach dem Prinzip einer Clipverbindung eingesetzt. Hierzu weist der Rohrbund einen radial umlaufend nach innen gerichteten Keilfortsatz auf. Der Verschleißring weist einen dazu radial umlaufend nach außen gerichteten Keilfortsatz auf. Bei Einschieben des Rohrbundes liegen die Schrägflächen der Keilfortsätze aneinander an, bis der jeweilige Keilfortsatz in Axialrichtung überschritten ist, so dass die zwei Keilfortsätze an Rohrbund und Verschleißring formschlüssig hintereinander greifen bzw. einen Hinterschnitt ausbilden.
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Der Verschleißring kann optional ergänzend oder alternativ jedoch auch eingeklebt werden oder in sonstiger Weise in den Rohrbund eingebracht werden.
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Als alternative Ausgestaltungsvariante ist zur Herstellung des Förderrohres vorgesehen, dass das Außenrohr in Axialrichtung gegenüber dem Innenrohr überstehend ausgebildet ist. Es kann somit der Rohrbund insbesondere mit dem Außenrohr verschweißt werden. Ein entstehender Wärmeeintrag ist aufgrund des axialen Überstandes und der sich daraus ergebenden Entfernung der Schweißnaht von dem Innenrohr unkritisch für das Innenrohr. Optional ergänzend kann während des Schweißvorganges das Außenrohr gekühlt werden, insbesondere mit einer Innenkühlung, so dass die Wärme abgeführt wird und der Kunststoffwerkstoff des Innenrohres hierdurch nicht beschädigt wird. Im Anschluss an den Fügevorgang kann der Verschleißring in den Rohrbund eingesetzt werden. Alternativ kann auch zunächst der Verschleißring mit dem Rohrbund gekoppelt werden. Der mit dem Rohrbund gekoppelte Verschleißring wird dann in das Außenrohr eingesetzt. Der Verschleißring steht in diesem Fall in Axialrichtung über den Rohrbund nach innen in das Förderrohr, mithin in Richtung des Innenrohrs über. Der Verschleißring nimmt somit eine Zentrierung, insbesondere in Radialrichtung vor, so dass der Rohrbund und das Außenrohr miteinander verschweißt werden können.
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Damit die turbulente Strömung am Übergang von Verschleißring zu Innenrohr minimiert wird, ist weiterhin vorgesehen, dass der Innendurchmesser des Rohrbundes kleiner gleich dem Innendurchmesser des Innenrohrs ausgebildet ist. Eine in das Innenrohr eintretende Strömung kann insbesondere an einem Übergangsbereich von Verschleißring zu Innenrohr derart in Radialrichtung angehoben werden, dass nicht der Verschleiß am Endbereich des Innenrohrs zunächst stärker ausgebildet ist.
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Weiterhin kann in Axialrichtung zwischen stirnseitigem Ende des Innenrohres und stirnseitigem Ende des Verschleißringes ein Spalt ausgebildet sein. Auch dieser wirkt sich vorteilig auf den Strömungsübergang von Verschleißring auf Innenrohr aus.
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Weiterhin besonders bevorzugt weist der Verschleißring eine axiale Länge zwischen 30 und 200 mm auf. Besonders bevorzugt entspricht die axiale Länge ca. 25 bis 100 % des Innendurchmessers des Rohrbundes selber.
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Das erfindungsgemäß bereitgestellte Förderrohr weist aufgrund des Kunststoffinnenrohrs ein besonders geringes Eigengewicht auf. Aufgrund der Verschleißringe im Eingangsbereich ist die Langlebigkeit eines solchen Förderrohres, welches auch als Hybridrohr bezeichnet werden kann, ebenfalls hoch. Die Herstellungskosten sind aufgrund der zuvor beschriebenen Fertigungsverfahren sowie der einzusetzenden Werkstoffe und damit verbundenen Materialkosten gering.
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Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten sind in den schematischen Figuren dargestellt. Diese zeigen:
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1 ein Ende eines erfindungsgemäßen Hybridrohrs mit aufgesetztem Rohrbund,
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2 eine alternative Ausgestaltungsvariante gemäß 1 mit über das Innenrohr in Axialrichtung überstehendem Außenrohr und
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3 eine zur 2 alternative Ausgestaltungsvariante bezüglich der Koppelung eines Rohrbundes.
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In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
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1 zeigt einen Endabschnitt eines erfindungsgemäßen Förderrohrs 1, ausgebildet als Hybridrohr bzw. Mehrlagenrohr mit einem Außenrohr 2 sowie eine mit dem Außenrohr 2 umfassten Innenrohr 3. Erfindungsgemäß ist das Außenrohr 2 aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet und das Innenrohr 3 aus einem Kunststoffwerkstoff. An einem Ende 4 des Förderrohrs 1 ist ein Rohrbund 5 angesetzt. Der Rohrbund 5 umgreift dabei in Axialrichtung 6 beispielsweise die Außenmantelfläche 7 des Außenrohres 2. Ferner ist der Rohrbund 5 über eine umlaufende Fügenaht 8 mit dem Außenrohr 2 stoffschlüssig gekoppelt.
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In dem Rohrbund 5 ist ein Verschleißring 9 eingesetzt. Ein Innendurchmesser Di9 des Verschleißringes 9 ist dabei kleiner gleich einem Innendurchmesser Di3 des Innenrohres 3 ausgebildet. Zwischen einem stirnseitigen Ende 10 des Innenrohres 3 und einem stirnseitigen Ende 11 des Verschleißringes 9 ist ein Spalt 12 ausgebildet. Die stirnseitigen Enden 10 und 11 von Verschleißring 9 und Innenrohr 3 können jedoch auch spaltfrei aneinander anliegen.
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Weiterhin bevorzugt ist ein Innendurchmesser Di5 des Rohrbundes 5 größer gleich einem Innendurchmesser Di2 des Außenrohres 2 ausgebildet. Somit kann ein Innenrohr 3 auch in ein Außenrohr 2 mit aufgesetztem Rohrbund 5 eingebracht werden, beispielsweise durch Einschieben oder Einziehen in Axialrichtung 6. Der Verschleißring 9 ist bevorzugt ebenfalls in den Rohrbund 5 eingesetzt. Hierzu weist der Verschleißring 9 einen radial umlaufenden sich von einer Außenmantelfläche 13 des Verschleißringes 9 erhebenden Rastkeil 14 auf. Ein im Innendurchmesser vergrößertes Ende 15 des Rohrbundes 5 weist einen radial umlaufenden nach innen gerichteten Keilfortsatz 16 auf. Wird nunmehr der Verschleißring 9 in Axialrichtung 6 in den Rohrbund 5 eingesetzt, so übergleiten sich die Keilfortsätze 16 und es kommt zu einer Hinterschneidung 17, so dass der Verschleißring 9 formschlüssig lagefixiert ist. Der Verschleißring 9 kann alternativ eingeklebt, eingepresst oder eingebördelt werden. Der Verschleißring 9 weist ferner eine axiale Länge L9 auf.
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2 zeigt einen Endabschnitt eines Förderrohrs 1. Im Unterschied zu 1 ist hier das Außenrohr 2 in Axialrichtung 6 über das Innenrohr 3 überstehend ausgebildet. Der Rohrbund 5 ist wiederum das Außenrohr 2 in Axialrichtung 6 zumindest teilweise übergreifend ausgebildet und mit einer Fügenaht 8 mit dem Außenrohr 2 gekoppelt. Damit nunmehr ein entstehender Wärmeeinfluss sich nicht negativ auf das Kunststoff Innenrohr 3 auswirkt, ist auf die Radialrichtung R bezogen unterhalb des Außenrohres 2 im Bereich der Fügenaht 8 nicht das Innenrohr 3 angeordnet, sondern ein Teil des Verschleißringes 9. Entsprechende Wärmeeinwirkung beim Verschweißen ist für den Verschleißring 9 eher unkritisch. Auch kann der Verschleißring 9 erst nach Abschluss der Fügenaht 8 eingesetzt werden. Beispielsweise kann über eine nicht näher dargestellte Innenkühlung während des Schweißvorganges das Außenrohr 2 thermisch gekühlt werden. In dieser Ausgestaltungsvariante liegen ferner die Stirnseite 10 von Innenrohr 3 und die Stirnseite 11 des Verschleißriniges 9 spaltfrei formschlüssig aneinander an. Auch in dieser Ausgestaltungsvariante ist der Verschleißring 9 in den Rohrbund 5 eingeclipst durch eine entsprechende Hinterschneidung 17 zwischen den Keilfortsätzen. Der Verschleißring 9 kann jedoch auch beispielsweise in den Rohrbund 5 eingeklebt sein. Die Fügenaht 8 ist beispielsweise als Kehlnaht ausgebildet.
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3 zeigt eine alternative Ausgestaltungsvariante zu 1. Auch hier steht in Axialrichtung 6 das Außenrohr 2 längenabschnittsweise über das Innenrohr 3 über. Der Rohrbund 5 ist hier mit Fügenaht 8 in Form einer Stumpfschweißnaht an das stirnseitige axiale Ende 18 des Außenrohres 2 gekoppelt. Beispielsweise kann dies hergestellt werden, indem der Verschleißring 9 zusammen mit bereits aufgesetztem Rohrbund 5 in das Förderrohr 1 eingesetzt wird. Eine Zentrierung insbesondere in Radialrichtung R von Rohrbund 5 zum Außenrohr 2 wird somit über den Verschleißring 9 bereitgestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Förderrohr
- 2
- Außenrohr
- 3
- Innenrohr
- 4
- Ende zu 1
- 5
- Rohrbund
- 6
- Axialrichtung
- 7
- Außenmantelfläche zu 2
- 8
- Fügenaht
- 9
- Verschleißring
- 10
- stirnseitiges Ende zu 3
- 11
- stirnseitiges Ende zu 9
- 12
- Spalt
- 13
- Außenmantelfläche zu 9
- 14
- Rastkeil zu 9
- 15
- aufgeweitetes Ende zu 5
- 16
- Keilfortsatz
- 17
- Hinterschneidung
- 18
- stirnseitiges Ende zu 2
- Di2
- Innendurchmesser zu 2
- Di3
- Innendurchmesser zu 3
- Di5
- Innendurchmesser zu 5
- Di9
- Innendurchmesser zu 9
- L9
- axiale Länge zu 9
- R
- Radialrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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