DE102018117797A1

DE102018117797A1 - Hochdruckrohr, Verfahren zum endseitigen Verschweißen von Hochdruckrohren und Rohranordnung von Hochdruckrohren

Info

Publication number: DE102018117797A1
Application number: DE102018117797.6A
Authority: DE
Inventors: Alexander Schechner
Original assignee: Naturspeicher GmbH
Current assignee: Naturspeicher GmbH
Priority date: 2018-07-24
Filing date: 2018-07-24
Publication date: 2020-01-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hochdruckrohr (1) mit einem Innenrohr (2), einem das Innenrohr (2) ummantelnden Außenrohr (3) und einer zwischen den beiden Rohren (2, 3) angeordneten Gewebeschicht (5), die das Innenrohr (2) mantelförmig umgibt und sich in Rohrlängsrichtung (R) bis in den Bereich zumindest einer Stirnseite (15, 16) des Hochdruckrohrs (1) erstreckt. Erfindungsgemäß sind zumindest einige der Fäden (10, 11) der Gewebeschicht (5) gereckt und/oder aus einem sich bei Erreichen einer Schwelltemperatur zusammenziehenden Material ausgebildet, so dass die Gewebeschicht (5) unter Hitzeentwicklung in Rohrlängsrichtung (R) kontrahierbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum endseitigen Verschweißen von zwei derartigen Hochdruckrohren (1) und eine zumindest zwei derartige miteinander verschweißte Hochruckrohre (1) umfassende Rohranordnung (26).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hochdruckrohr mit einem Innenrohr, einem das Innenrohr ummantelnden Außenrohr und einer zwischen den beiden Rohren angeordneten Gewebeschicht, die das Innenrohr mantelförmig umgibt und sich in Rohrlängsrichtung bis in den Bereich zumindest einer Stirnseite des Hochdruckrohrs erstreckt.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum endseitigen Verschweißen von Hochdruckrohren, bei dem zumindest ein Rohrendabschnitt eines ersten Hochdruckrohrs und ein Rohrendabschnitt eines zweiten Hochdruckrohrs in Rohrlängsrichtung zueinander fluchtend angeordnet werden, so dass sich die Rohrendabschnitte stirnseitig gegenüberliegen, und ein jeweiliges Außenrohr und/oder Innenrohr der beiden Hochdruckrohre unter Ausbildung einer in Umfangsrichtung verlaufenden Schweißnaht miteinander verschweißt werden.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Rohranordnung von zumindest zwei endseitig, insbesondere mit einem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche, verschweißten Hochdruckrohren, die jeweils ein Innenrohr, ein das Innenrohr ummantelndes Außenrohr und eine zwischen den beiden Rohren angeordnete und das Innenrohr ummantelnde Gewebeschicht aufweisen und in einem gemeinsamen stoffschlüssigen Verbindungsbereich unter Ausbildung einer in Umfangsrichtung verlaufenden Schweißnaht unmittelbar miteinander verschweißt sind.
Aus der WO 00/55538 A1 sind Hochdruckrohre, insbesondere RTP-Rohre (reinforced thermoplastic pipe), bekannt, die mittels Stumpfschweißen zu einer Rohranordnung verbunden werden. Derartige Hochdruckrohre sind zum Fluidtransport unter hohem Druck ausgelegt, beispielsweise zum Öltransport in Pipelines oder zum Transport von Wasser oder Gas in Hochdruckleitungen. RTP-Rohre weisen typischerweise einen schalenartigen Aufbau auf. Dabei wird ein inneres Kunststoffrohr, beispielsweise ein Polyethylenrohr, mit Bändern aus faserverstärkten Materialien überzogen. Nach außen schließt das Hochdruckrohr mit einer Außenschale bzw. Hülle in Form eines Rohres ab, die über die faserverstärkten Bänder extrudiert wird. Im Gegensatz zu gängigen Hochdruckrohren aus Stahl profitieren RTP-Rohre von ihrem deutlich geringeren Gewicht. Dadurch sind sie einfacher in der Handhabung, leichter zu transportieren und zu montieren. Ferner zeichnen sich RTP-Rohre durch ihre Korrosions- und Temperaturbeständigkeit aus.
Die DE 699 27 484 T2 lehrt, dass die bei Verbundrohren zwischen einem inneren und äußeren Rohr angeordneten faserverstärkten Materialien aus einem aus kontinuierlichen Fäden gebildeten Gewebe bestehen können, wobei sich die Fäden aus Kunststoff- und Glasfasern zusammensetzen und zur Ausbildung des Gewebes gekreuzt werden. Die kreuzweise aufgewickelten, miteinander vermischten Fäden werden auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der Kunststofffasern erhitzt, um eine kontinuierliche Schicht zu bilden.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten RTP-Rohren liegt die das Innenrohr umgebende Gewebeschicht in der Regel über den Rohrumfang und die Rohrlänge eng an dem Innenrohr an und ist mit diesem fest verbunden. Ebenso steht das Außenrohr mit seiner Innenfläche in engem Kontakt mit der Gewebeschicht und ist mit dieser fest verbunden.
Da ein Transport von Rohren großer Länge mit gängigen Transportmitteln nur schwerlich und mit großen Kosten zu bewerkstelligen ist, ist es üblich einzelne Rohre bei ihrer Verlegung vor Ort miteinander zu verbinden. Dies gilt selbstverständlich auch für RTP-Rohre. Eine Möglichkeit zur Verbindung einzelner RTP-Rohre besteht darin, deren Rohrenden miteinander zu verschweißen und somit ein Leitungssystem aus einer Vielzahl von miteinander verschweißten RTP-Rohren aufzubauen.
Die WO 00/55538 A1 lehrt die Verbindung von RTP-Rohren mittels eines Stumpfschweißverfahrens. Dabei werden die Rohrenden eines ersten und eines zweiten zu verschweißenden Einzelrohrs erhitzt und gegen einander gepresst. Hierdurch entstehen Schweißwulste die sich sowohl in das Rohrinnere hinein erstrecken als auch außerhalb des Rohres verortet sind und entlang des Rohrumfangs verlaufen. Die Schweißhitze induziert im Schweißbereich einen Massetransport des thermoplastischen Rohrmaterials nach au-ßen, also in Richtung der äußeren Rohrmantelfläche. Wie in 7 der WO 00/55538 A1 zu erkennen ist, werden die Fasern der zwischen dem Innen- und Außenrohr angeordneten faserverstärkten Schicht dabei nach außen gezogen. Zwar wird dadurch vermieden, dass die Faserenden im Rohrinneren freiliegen. Problematisch ist jedoch, dass somit im Bereich der die Rohre verbindenden Schweißnaht Fasermaterial vorliegt. Dadurch wird die Festigkeit der Schweißnaht beeinträchtigt.
Aus der DE 699 27 484 T2 ist bekannt, dass sich bei den beschriebenen Hochdruckrohren die zwischen dem Innen- und Außenrohr angeordnete Faserschicht eines ersten und eines zweiten Hochdruckrohres nach dem Verschweißen im Verbindungsbereich, also im Bereich der Schweißnaht, überlagern. Die Schweißnaht ist im Wesentlichen durch sich nach außen erstreckende, radial um das Rohr herum verlaufende Schweißwulste gebildet. Auch bei dem in der DE 699 27 484 T2 beschriebenen Schweißverfahren liegt im Bereich der die Rohre verbindenden Schweißnaht Fasermaterial vor, das die Festigkeit der Schweißnaht vermindert.
Nebst der voranstehend beschriebenen Möglichkeit RTP-Rohre durch unmittelbares Verschweißen der Rohrenden miteinander zu verbinden, ist aus der EP 1 756 464 B1 und der US 9,285,063 B2 bekannt, Rohrenden unter Zuhilfenahme von Schweißhülsen miteinander zu verbinden. Dies bedarf eines zusätzlichen Aufwandes und Materialeinsatzes.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Hochdruckrohr und ein Verfahren zum endseitigen Verschweißen von Hochdruckrohren bereitzustellen, welches geeignet ist, eine stabile und feste Schweißverbindung zwischen zumindest zwei endseitig zu verschweißenden Hochdruckrohren zu ermöglichen.
Auch ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Rohranordnung von zumindest zwei endseitig verschweißten Hochdruckrohren bereitzustellen, die sich durch eine stabile und feste Schweißverbindung im Verbindungsbereich zwischen den verschweißten Hochdruckrohren auszeichnet.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Hochdruckrohr, ein Verfahren zum endseitigen Verschweißen von Hochdruckrohren und eine Rohranordnung von zumindest zwei endseitig verschweißten Hochdruckrohren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.
Vorgeschlagen wird ein Hochdruckrohr, das ein Innenrohr, ein das Innenrohr ummantelndes Außenrohr und eine Gewebeschicht umfasst. Die Gewebeschicht ist in Radialrichtung zwischen den beiden Rohren angeordnet. Die Gewebeschicht umgibt somit das Innenrohr mantelförmig, d.h. in Umfangsrichtung. Des Weiteren erstreckt sich die Gewebeschicht in Rohrlängsrichtung bis in den Bereich zumindest einer Stirnseite des Hochdruckrohres. Die Gewebeschicht kann somit bündig mit der Stirnseite abschließen oder von dieser in Rohrlängsrichtung einen Abstand aufweisen. Der im Inneren des Hockdruckrohres vorherrschende Druck wird im Wesentlichen vom Innenrohr und von der Gewebeschicht aufgenommen. Das Außenrohr schützt die Gewebeschicht vor äußeren Einflüssen.
Die Gewebeschicht ist derart ausgebildet, dass sie sich bei Hitzeeinwirkung - nämlich insbesondere bei Temperaturen, die beim Verschweißen des Hochdruckrohres mit einem weiteren Hochdruckrohr auftreten - in Rohrlängsrichtung kontrahiert. Hierfür sind zumindest einige der Fäden der Gewebeschicht gereckt und/oder aus einem sich bei Erreichen einer Schwelltemperatur zusammenziehenden Material ausgebildet, so dass die Gewebeschicht unter Hitzeentwicklung in Rohrlängsrichtung kontrahierbar ist.
Beim Recken von Fäden werden diese entlang einer vorgegebenen Richtung gezogen, um eine Längsorientierung der Fadenmoleküle zu erzielen. In der Regel wird durch diesen Vorgang die Länge der Fäden und deren Zugfestigkeit vergrößert. Insgesamt können zumindest einige der Fäden der Gewebeschicht durch Recken in einer vorgegebenen Richtung vorgespannt werden, insbesondere in Rohrlängsrichtung.
Die Reckung und/oder Vorspannung von zumindest einigen Fäden der Gewebeschicht führt dazu, dass sich diese Fäden bei äußerer Hitzeeinwirkung, z.B. durch die beim Verschweißen zweier Hochdruckrohre entstehende Schweißhitze in Vorspann- und/oder Reckrichtung zusammenziehen, wodurch eine Kontraktion der Gewebeschicht in einer definierten, vorgegebenen Richtung bewirkt wird. Die Vorspann- und/oder Reckrichtung ist vorzugsweise die Rohrlängsrichtung.
Zusätzlich oder alternativ kann die Gewebeschicht derart ausgebildet sein, dass sich zumindest einige der Fäden ab dem Erreichen einer definierten Temperatur zusammenziehen. Steigt die Temperatur in unmittelbarer Umgebung der Gewebeschicht über eine materialabhängige Schwelltemperatur, so ziehen sich zumindest einige der unter dem Temperatureinfluss stehenden Fäden der Gewebeschicht zusammen. Je nach Temperaturverteilung ist das Zusammenziehen der Gewebeschicht vorzugsweise nur auf einen lokalen Bereich begrenzt.
Die Kontraktion bzw. das Zusammenziehen erfolgt vorzugsweise in Rohrlängsrichtung in einer von der Stirnseite abgewandten Richtung, d.h. von einer stirnseitig auszubildenden Schweißnaht weg. Das Gewebeende der Gewebeschicht bewegt sich folglich unter Einwirkung der Schweißhitze aus der Schweißnaht heraus und/oder vom Rohrende bzw. von der Rohrstirnseite weg. Nach der Hitzeeinwirkung weist das Gewebeende somit vom Rohrende und/oder von der Schweißnaht in Rohrlängsrichtung einen Abstand auf. Hierdurch kann die Festigkeit und/oder Dichtigkeit der Schweißnaht verbessert werden. Des Weiteren wird erst hierdurch eine unmittelbare - d.h. ohne den notwendigen Einsatz von zusätzlichen Aufsätzen oder Muffen - stirnseitige Verschweißbarkeit von faserverstärkten Hochdruckrohren ermöglicht.
Vorteilhaft ist es, wenn die Gewebeschicht anisotrop ausgebildet und/oder in Rohrlängsrichtung vorgespannt ist. Anisotropie in diesem Sinne meint, dass die Gewebeschicht in einer Hauptrichtung vorgespannt ist, die Vorspannung des Materials also gerichtet erfolgt. Die Vorspannung der Gewebeschicht ist vorzugsweise durch Recken erzeugt. Auch jegliche andere Verfahren, die zu einer Vorspannung der Gewebeschicht in Rohrlängsrichtung führen, können sich dazu eignen. So kann die Gewebeschicht auch durch eine chemische Behandlung eine chemische Vorspannung aufweisen. Bei einer chemischen Vorspannung wird ein Ionenaustausch im Fasermaterial durchgeführt und hierdurch eine strukturelle Veränderung vollzogen.
Um eine Relativbeweglichkeit der Gewebeschicht gegenüber den Rohren sicherstellen zu könne, ist es vorteilhaft, wenn die Gewebeschicht zwischen den beiden Rohren lose angeordnet, insbesondere verpresst ist und/oder am Außenumfang des Innenrohres und am Innenumfang des Außenrohres lose anliegt. Hierdurch kann sich die Gewebeschicht bei lokaler Hitzeeinwirkung relativ gegenüber den beiden Rohren in Rohrlängsrichtung bewegen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich die Gewebeschicht im Wesentlichen über die gesamte Länge des Hochdruckrohrs, nämlich insbesondere von einer ersten Stirnseite bis zu einer zweiten Stirnseite des Hochdruckrohres, insbesondere des Innen- und/oder Außenrohres. Hierdurch wir das Innenrohr über seine gesamte Länge durch die Gewebeschicht verstärkt.
Vorteilhaft ist es, wenn zumindest ein stirnseitiges Gewebeende der Gewebeschicht in Rohrlängsrichtung zur korrespondierenden Stirnseite des Hochdruckrohrs, insbesondere des Innen- und/oder Außenrohrs, beabstandet ist. Hierfür ist die Gewebeschicht stirnseitig vorzugsweise mit einer Bearbeitungsmaschine gekürzt. Als Bearbeitungsmaschinen eignen sich insbesondere Schneidwerkzeuge. Diese können automatisiert oder manuell betrieben sein. Die stirnseitige Kürzung der Gewebeschicht in Rohrlängsrichtung ermöglicht es, das korrespondierende stirnseitige Rohrende des Innen- und/oder Außenrohrs vor dem Verschweißen zu bearbeiten, insbesondere abzutragen, und/oder vorzubehandeln, beispielsweise zu polieren, zu reinigen und/oder glatt- oder abzufräsen, ohne dabei die Gewebeschicht zu beschädigen. Die Bearbeitung der Rohrenden kann beispielsweise zur Entfernung von Verunreinigungen dienlich sein und die Schweißnahtqualität verbessern. Für eine solche Bearbeitung kommen insbesondere Fräswerkzeuge, beispielsweise Doppelfräser, Winkelschleifer und/oder Poliermaschinen in Betracht. Ohne eine Kürzung der Gewebeschicht kann es vorkommen, dass einzelne Fasern von dem die Rohrstirnseiten bearbeitenden Werkzeug erfasst und aus der Gewebeschicht herausgezogen und/oder herausgerissen werden. Dies würde eine Schwächung der Gewebeschicht nach sich ziehen. Aufgrund der Kürzung weist das Gewebeende jedoch einen möglichst geringen, aber ausreichend großen Abstand von der zu bearbeitenden Rohrstirnseite auf, so dass keine Fasern von dem Werkzeug erfasst werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Hochdruckrohrs ist die Gewebeschicht als vollumfänglich geschlossener Gewebeschlauch ausgebildet. Dieser ist vorzugsweise separat zu den weiteren Bestandteilen des Hochdruckrohrs, also dem Innenrohr und dem Außenrohr, gefertigt. Der fertige Gewebeschlauch ist, vorzugsweise in einem einzigen Arbeitsschritt, über das Innenrohr gestülpt. Hierfür kann das Innenrohr zuvor abgekühlt werden. Mögliche überstehende Enden können zugeschnitten werden, so dass die Gewebeenden beabstandet zu den stirnseitigen Enden des Innen- und/oder Außenrohrs sind. Im Anschluss daran wird das Außenrohr montiert, beispielsweise ebenfalls durch Überstülpen über das mit der Gewebeschicht ummantelte Innenrohr und/oder unter anschließendem losen verspannen, wenn sich die Gewebeschicht ausdehnt.
Auch ist es von Vorteil, wenn zumindest einige der Fäden aus Kunststofffasern, insbesondere Aramidfasern, Polyethylenfasern und/oder Polypropylenfasern, Glasfasern und/oder Carbonfasern ausgebildet sind. Die Fäden können entweder aus einem der voranstehend aufgeführten Materialien gefertigt sein, jedoch ist auch eine Mischung verschiedener Fasermaterialien zur Ausbildung der Fäden möglich. Weiterhin können dem Fasermaterial Additive, Weichmacher oder andere Zusatzstoffe zugesetzt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Gewebeschicht aus, insbesondere zueinander rechtwinkligen, Kett- und Schussfäden und/oder als Leinenbindung ausgebildet ist und/oder ein Band- und/oder Schlauchgewebe ist. Dies erleichtert die industrielle bzw. maschinelle Fertigung und gewährleistet eine definierte Anordnung der Fäden. Günstig wirkt sich dies ebenfalls auf die Festigkeit und Stabilitätseigenschaften des Gewebes und somit auf die Stabilität des Hochdruckrohres aus. Das Hochdruckrohr kann hierdurch sehr kostengünstig hergestellt werden.
In diesem Zusammenhang ist es ferner vorteilhaft, wenn die Gewebeschicht aus sich in Rohrlängsrichtung erstreckenden Längsfäden und/oder sich in Rohrumfangsrichtung erstreckenden Umfangsfäden ausgebildet ist. Vorzugsweise bilden die Kettfäden die Längsfäden und/oder die Schussfäden die Umfangsfäden. Jedoch ist auch eine umgekehrte Zuordnung der Fäden denkbar, sodass die Längsfäden die Schussfäden und die Umfangsfäden die Kettfäden sind. Insbesondere bei Herstellung eines Flächengewebes ist eine derartige Variation möglich. Das Flächengewebe kann dann im Anschluss zu einem Bandgewebe oder einem Gewebeschlauch weiterverarbeitet werden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Längs- und Umfangsfäden aus dem gleichen Material oder aus zueinander unterschiedlichen Materialien ausgebildet sind. Dadurch können die Stabilitätseigenschaften des Materials flexibel angepasst werden. Auch Kostenaspekte können somit berücksichtigt werden.
Ein Vorteil gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Hochdruckrohres ergibt sich dadurch, dass zumindest die sich in Rohrlängsrichtung erstreckenden Längsfäden gereckt sind. Durch den Reckvorgang werden die Längsfäden in Rohrlängsrichtung vorgespannt. Unter Hitzeeinwirkung ziehen sich derartig vorgespannte und/oder gereckte Fäden wieder zusammen. Dies ist günstig, wenn zwei Hochdruckrohre unmittelbar miteinander verschweißt werden, das sich die Gewebeschichten der beiden Hochdruckrohre somit aus dem Verbindungsbereich, also den verschweißten Rohrendabschnitten, unter Hitzeeinwirkung, z.B. der Schweißhitze, zurückziehen. Die Gewebeschicht ist somit derart ausgebildet, dass sie sich in zu der sich ausbildenden Schweißnaht abgewandter Richtung zurückzieht. Dadurch ist gewährleistet, dass die so verschweißten Hochdruckrohre im Bereich der Schweißnaht kein Material der Gewebeschicht aufweisen, was mitunter günstig für die Festigkeit der Schweißnaht ist.
Vorteilhaft ist es, wenn das Hochdruckrohr mehrere übereinanderliegende Gewebeschichten aufweist, die zueinander vorzugsweise unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Vorzugsweise weist eine äußere Gewebeschicht zu einer inneren Gewebeschicht einen größeren Durchmesser auf.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Innenrohr und/oder das Außenrohr des Hochdruckrohres aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise Polyethylen, hergestellt ist. Thermoplastische Kunststoffe, wie beispielsweise Polyethylen, sind korrosionsbeständig und widerstandsfähig hinsichtlich Temperaturschwankungen, eine essentielle Eigenschaft beim Einsatz in Rohrleitungssystemen im Untergrund, einem Milieu, in welchem sie ständigen Temperaturschwankungen und Feuchtigkeitseinflüssen ausgesetzt sind. Des Weiteren können die Rohre somit miteinander verschweißt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn das Innenrohr und das Außenrohr zueinander die gleiche oder eine voneinander abweichende Wandstärke aufweisen. Dadurch wird es dem Anwender ermöglicht, je nach Anforderung unterschiedliche Wandstärken auszuwählen. Vorzugsweise weist das Innenrohr eine größere Wandstärke auf als das Außenrohr.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn das Innen- und/oder Außenrohr jeweils durch Umformen aus einem plattenförmigen Ausgangsmaterial, insbesondere durch Biegen, hergestellt ist, so dass diese vorzugsweise eine sich über ihre gesamte Länge erstreckende Längsschweißnaht aufweisen. Zur Herstellung eines Rohres wird somit eine erste plane Kunststoffplatte zu einem Rundrohr gebogen und in Rohrlängsrichtung verschweißt.
Vorgeschlagen wird ferner ein Verfahren zum endseitigen Verschweißen von Hochdruckrohren. Die beiden Hochdruckrohre sind dabei vorzugsweise gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Gemäß dem beanspruchten Verfahren wird ein Rohrendabschnitt eines ersten Hochdruckrohres und ein Rohrendabschnitt eines zweiten Hochdruckrohres zueinander fluchtend angeordnet, insbesondere an jenem Standort an dem die Rohre verlegt werden sollen. Hierdurch liegen die beiden Rohrendabschnitte stirnseitig gegenüber. Anschließend werden die beiden Außenrohre und/oder die beiden Innenrohre, insbesondere mittels eines Stumpfschweißverfahrens, unter Ausbildung einer in Umfangsrichtung verlaufenden Schweißnaht miteinander verschweißt. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass sich eine in Umfangsrichtung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr angeordnete Gewebeschicht zumindest eines der beiden Hochdruckrohre unter der sich beim Schweißen auftretenden Hitzeentwicklung derart zusammenzieht, dass sich ein Gewebeende der Gewebeschicht in Rohrlängsrichtung von der Schweißnaht wegbewegt. Vorzugsweise zieht sich die Gewebeschicht somit zumindest in einem endseitigen Aschnitt, nämlich insbesondere im Einwirkungsbereich der Schweißhitze, ab einer bestimmten Schwelltemperatur zusammen, nämlich in eine zu der sich ausbildenden Schweißnaht abgewandte Richtung. Vorzugsweise bleibt ein außerhalb des Einwirkungsbereichs der Schweißhitze befindliche Verankerungsabschnitt der Gewebeschicht hingegen unverändert, d.h. relativ zu dem Innen- und/oder Außenrohr ortsfest. Dadurch wird sichergestellt, dass sich im Verbindungsbereich bzw. in der Schweißnaht der beiden Hochdruckrohre keine Fasern der Gewebeschicht befinden. Hierdurch kann die Qualität, insbesondere die Festigkeit und/oder Dichtigkeit, der Schweißnaht verbessert werden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Hochdruckrohre an ihren Rohrendabschnitten unter Einsatz eines Stumpfschweißverfahrens, insbesondere unmittelbar, verschweißt werden. Stumpfschweißverfahren eignen sich zur Verbindung von Kunststoffrohren aus teilkristallinen Thermoplasten, beispielsweise Polyethylen. Beim Stumpfschweißen werden die Rohrendabschnitte der einzelnen Hochdruckrohre auf die Schmelztemperatur ihres Materials erhitzt und zur Verbindung gegeneinander gepresst. Hierdurch entsteht eine radial nach innen und/oder außen gerichtete Wulst. Im Gegensatz zu anderen gängigen Schweißverfahren für Kunststoffrohre, wie beispielsweise dem Heizelement-Muffenschweißen, kann beim Stumpfschweißen auf zusätzliche Bauelemente (die Heizmuffe) verzichtet werden. Mittels des Stumpfschweißverfahrens kann eine hohe Schweißnahtqualität erzielt werden. Ferner kann das Verschweißen zweier Hochdruckrohre schnell und somit kostengünstig durchgeführt werden.
Im Rahmen einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Gewebeschicht zumindest eines der beiden Hochdruckrohre vor dem Verschweißen mit einer Bearbeitungsmaschine gekürzt, so dass das Gewebeende dieser Gewebeschicht in Rohrlängsrichtung zur korrespondierenden Stirnseite, insbesondere des Innen- und/oder Außenrohres, beabstandet ist. Als Bearbeitungsmaschine eignen sich beispielsweise, insbesondere manuelle und/oder automatisierte, Schneidwerkzeuge.
Ferner ist es im Rahmen der Erfindung vorteilhaft, wenn das Außenrohr und/oder Innenrohr nach dem Kürzen der Gewebeschicht stirnseitig bearbeitet, insbesondere abgefräst und/oder abgeschliffen, wird. Auch kann die Stirnseite poliert werden. Zur Durchführung der genannten Bearbeitungsmöglichkeiten kommen insbesondere Fräswerkzeuge, beispielsweise Doppelfräser, Schleifmaschinen, Winkelschleifer und/oder Poliermaschinen in Betracht. Selbst eine manuelle Bearbeitung mittels Schmirgelpapier ist vorstellbar. Bei der Bearbeitung werden die Stirnseiten der zu verschweißenden Außen- und/oder Innerohre von Verunreinigungen befreit, die sich negativ auf die Qualität der Schweißnaht auswirken würden. Durch die gekürzte Gewebeschicht wird verhindert, dass Fasern der Gewebeschicht von dem die Stirnseiten bearbeitenden Werkzeug erfasst und aus der Gewebeschicht herausgerissen werden. Vorteilhafterweise kann somit eine Schwächung der Gewebeschicht vermieden werden.
Nach dem Verscheißen der beiden Hochdruckrohre weist zwar die Schweißnaht aufgrund ihrer Gewebefreiheit die maximale Festigkeit und/oder Dichtigkeit auf, jedoch ist die zumindest zwei Hochdruckrohre umfassende Rohranordnung aufgrund der im Bereich der Schweißnaht fehlenden Gewebeschicht geschwächt. Aufgrund dessen ist es vorteilhaft, wenn die Rohranordnung bzw. die beiden Hochdruckrohre nach ihrem Verschweißen im Bereich ihrer gemeinsamen und/oder vorzugsweise vollumfänglich erstreckenden Schweißnaht mit einem die beiden Hochdruckrohre in diesem Bereich umspannenden Spanngurt radial verstärkt werden. Dadurch wird eine zusätzlich erhöhte Festigkeit bzw. Stabilität im Verbindungsbereich der beiden Hochdruckrohre erreicht.
Vorgeschlagen wird ferner eine Rohranordnung von zumindest zwei endseitig miteinander unmittelbar verschweißten Hochdruckrohren. Die Hochdruckrohre sind jeweils vorzugsweise gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Vorzugsweise sind die zumindest zwei Hochdruckrohre mit einem Verfahren gemäß der vorangegangenen Beschreibung miteinander verschweißt, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Die zumindest zwei miteinander verschweißten Hochdruckrohre umfassen jeweils ein Innenrohr, ein das Innenrohr ummantelndes Außenrohr und eine zwischen den beiden Rohren, d.h. zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr, angeordnete und das Innenrohr ummantelnde Gewebeschicht. Des Weiteren sind die zumindest zwei Hochdruckrohre in einem gemeinsamen stoffschlüssigen Verbindungsbereich unter Ausbildung einer in Umfangsrichtung der Rohranordnung verlaufenden Schweißnaht unmittelbar miteinander verschweißt. Die Gewebeschichten der beiden Hochdruckrohre sind durch die beim Schweißen aufgetretene Hitzeentwicklung, insbesondere in einem schweißnahtseitigen Endabschnitt, in Rohrlängsrichtung zusammengezogen. Infolgedessen weisen die miteinander verschweißten Hochdruckrohre zumindest in ihrem durch die Schweißnaht ausgebildeten Verbindungsbereich keine Gewebeschicht auf. Wie vorangehend erläutert, führt dies zu Dichtigkeits-, Festigkeits- und Stabilitätsverbesserungen im Verbindungsbereich bzw. im Bereich der Schweißnaht der Rohranordnung.
Vorteilhaft ist es, wenn die beiden Außenrohre und/oder Innenrohre stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Auch ist es vorteilhaft, wenn die Gewebeenden der Gewebeschichten der beiden Hochdruckrohre in Rohrlängsrichtung zumindest durch den Verbindungsbereich voneinander beabstandet sind. Insoweit sei auf die vorangehend erwähnten Vorteile verwiesen, insbesondere auf die positiven Auswirkungen auf die Festigkeit und Stabilität der Schweißnaht.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:

1 eine perspektivische Ansicht eines Hochdruckrohrs mit einer sich bis zu einer Stirnseite des Hochdruckrohrs erstreckenden Gewebeschicht in einer schematischen Darstellung,
2 eine perspektivische Ansicht eines Hochdruckrohrs mit einer gekürzten und/oder von der Stirnseite des Hochdruckrohrs beabstandeten Gewebeschicht,
3 einen Querschnitt des Hochdruckrohrs gemäß 1 und/oder 2,
4 eine schematische Detailansicht der Gewebeschicht mit einem in Bezug auf die Rohrlängsrichtung erste Ausführungsbeispiel des Fadenverlaufs,
5 eine schematische Detailansicht der Gewebeschicht mit einem in Bezug auf die Rohrlängsrichtung zweiten Ausführungsbeispiel des Fadenverlaufs,
6 eine schematische Darstellung zweier miteinander zu verschweißender Hochdruckrohre gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt und
7 eine schematische Darstellung einer Rohranordnung mit zwei miteinander verschweißten Hochdruckrohren gemäß dem in 1 und/oder 2 dargestellten Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt.

1, 2 und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Hochdruckrohrs 1. Das Hochdruckrohr 1 umfasst ein radial inneres Innenrohr 2 und ein radial äußeres Außenrohr 3. Das Außenrohr 3 ummantelt das Innenrohr 2. Zwischen dem Innenrohr 2 und dem Außenrohr 3 ist eine Gewebeschicht 5 angeordnet. Die Gewebeschicht 5 umgibt das Innenrohr 2 mantelförmig. Das Innenrohr 2 dichtet das Rohrinnere ab. Des Weiteren nimmt das Innenrohr 2 im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Hochdruckrohres 1 den im Inneren des Hochdruckrohres 1 vorherrschenden Druck auf. Die Gewebeschicht 5 verstärkt dabei das Innenrohr 2. Das Außenrohr 3 dient im Wesentlichen zum Schutz der Gewebeschicht 5 vor äußeren Einflüssen.
Das Hochdruckrohr 1 kann in einem vorliegend nicht dargestellten Ausführungsbeispiel auch mehrere übereinanderliegende Gewebeschichten 5 aufweisen. Diese weisen dann vorzugsweise zueinander unterschiedliche Durchmesser auf, wobei insbesondere eine innere Gewebeschicht 5 einen kleineren Durchmesser als eine äußere Gewebeschicht 5 aufweist.
Die Fäden 10, 11 der Gewebeschicht 5 sind zueinander beweglich und/oder nicht stoffschlüssig miteinander verbunden. Die Gewebeschicht 5 ist infolgedessen mit keinem Kleber und/oder mit keiner Matrix getränkt. Ferner ist die Gewebeschicht 5 zwischen dem Innenrohr 2 und dem Außenrohr 3 lose angeordnet, so dass sich diese zumindest in einem Abschnitt bei dortiger Hitzeeinwirkung in Rohrlängsrichtung R bewegen und/oder verschieben kann. Unter dem Begriff „lose“ ist zu verstehen, dass die Gewebeschicht 5 weder mit dem Außenrohr 3 noch mit dem Innenrohr 2 stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt oder mit einer Matrix getränkt, ist. Zwischen der Gewebeschicht 5 und den benachbarten Rohren, nämlich dem Innenrohr 2 und dem Außenrohr 3, kann jedoch ein Kraftschluss vorliegen. So kann die Gewebeschicht in Radialrichtung zwischen den beiden Rohren 2, 3 verpresst sein.
Die Gewebeschicht 5 bzw. im Falle von mehreren Gewebeschichten 5 die jeweils korrespondierende Gewebeschicht 5 liegt somit am Außenumfang 8 des Innenrohres 2 und/oder am Innenumfang 9 des Außenrohres 3 lose und/oder beweglich an. Die zumindest eine Gewebeschicht 5 ist somit derart zwischen den Rohren 2, 3 angeordnet, dass sich diese in einem gewissen Maße entlang der Rohrlängsrichtung R bewegen kann.
In 3 ist ein Querschnitt des in 1 und/oder 2 dargestellten Hochdruckrohres 1 dargestellt. Durch das Rohrinnere des Hochdruckrohrs 1 wird im montierten Zustand ein Fluid, beispielsweise Öl, Wasser oder Gas gepumpt oder geleitet. Das Innenrohr 2 grenzt das Fluid von der Gewebeschicht 5 und dem Außenrohr 3 ab. Erkennbar ist weiterhin, dass sich zwischen dem Innenrohr 2 und dem Außenrohr 3 die Gewebeschicht 5 über den gesamten Rohrumfang, insbesondere vollumfänglich geschlossen, erstreckt.
Die Wandstärke WS_l des Innenrohres 2 und die Wandstärke WSA des Außenrohres 3 können gleich oder verschieden sein. Vorzugsweise ist die Wandstärke WS_l des Innerohres 2 größer als die Wandstärke WSA des Außenrohres 3. Bei dem Innenrohr 2 und/oder dem Außenrohr 3 handelt es sich vorzugsweise um Kunststoffrohre. Insbesondere eignen sich thermoplastische Kunststoffe, wie beispielsweise Polyethylen. Diese zeichnen sich durch eine hohe Korrosions- und Witterungsbeständigkeit aus, ein essentieller Faktor beim Einsatz als beispielsweise unterirdisches Leitungssystem, bei welchem ein Kontakt mit Feuchtigkeit und starke Temperaturschwankungen nicht zu vermeiden sind.
Die Gewebeschicht 5 ist als Gewebeschlauch ausgebildet. Bei der Fertigung des Hochdruckrohres 1 wird zunächst das Innenrohr 2 und/oder das Außenrohr 3 jeweils aus einer Platte hergestellt. Hierfür wird die Platte in eine Rohrform gebogen. Anschließend wird diese Rohrform durch eine in Rohrlängsrichtung verlaufende Schweißnaht fixiert. Zur Verstärkung des Innenrohrs 2 wird dann der zumindest eine Gewebeschlauch über das Innenrohr 2 gestülpt bzw. gezogen. Zum leichteren Überstülpen des Gewebeschlauchs kann dieser reversibel radial aufgeweitet werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Innenrohr 2 abgekühlt werden. Im Anschluss wird das Außenrohr 3 über die Einheit aus Innenrohr 2 und zumindest einer Gewebeschicht 5 bzw. Gewebeschlauch geschoben. Zum leichteren Aufschieben des Außenrohrs 3 kann dieses erhitzt werden. Wenn das Außenrohr 3, das Innenrohr 2 und/oder die Gewebeschicht 5 nach dem Montageprozess, bei dem diese aufeinandergeschoben wurden, nicht zueinander bündig sind, kann die Stirnseite des Hochdruckrohres 1 in einem weiteren Verfahrensschritt bearbeitet, insbesondere abgeschnitten werden, so dass das Innenrohr 2, die Gewebeschicht 5 und das Außenrohr 3 stirnseitig zueinander bündig sind.
Die Gewebeschicht 5 erstreckt sich, wie in 1 dargestellt, nach dem Zusammenbau des Hochdruckrohrs 1 über die gesamte Länge L des Hochdruckrohres 1, also von einer ersten Stirnseite 15 bis zu einer zweiten Stirnseite 16 des Hochdruckrohres 1. Die Gewebeschicht 5 schließt somit bündig mit dem Innenrohr 2 und/oder dem Außenrohr 3 an der ersten Stirnseite 15 und/oder der zweiten Stirnseite 16 ab.
Durch den Transport und/oder eine längere Lagerung des Hochdruckrohres 1 verschmutzen in der Regel die zum Verschweißen vorgesehenen Endbereiche des Hochdruckrohres 1. Derartige Verschmutzungen würden die Qualität, insbesondere Festigkeit, einer in 7 dargestellten Scheißnaht 22 mindern. Aufgrund dessen ist es vorteilhaft, wenn die zu verschweißende Stirnseite 15, 16 des Hochdruckrohres 1, insbesondere die Stirnseite des Innenrohrs 2 und/oder Außenrohrs 3, vor dem Verschweißen mechanisch mit einem Werkzeug gereinigt und/oder abgetragen werden, beispielsweise durch Fräsen und/oder Schleifen. Bei dieser mechanischen Reinigung der Stirnseite 15, 16 kann es vorkommen, dass Fäden 10, 11 der Gewebeschicht 5 von dem reinigenden und/oder abtragenden Werkzeug erfasst und gewaltsam aus der Gewebeschicht 5 herausgerissen werden. Dies würde zu einer Schwächung der Gewebeschicht 5 führen. Um dies zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn die Gewebeschicht 5 des in 1 dargestellten Hochdruckrohrs 1, insbesondere bei dessen Fertigung, stirnseitig gekürzt wird. Hierdurch ist das entsprechende Gewebeende 23 der Gewebeschicht 5, wie in 2 dargestellt, in Rohrlängsrichtung R zur korrespondierenden Stirnseite 15, 16 nach innen versetzt und/oder beabstandet. Vorzugsweise wird das Gewebeende 23 mittels einer vorliegend nicht dargestellten Bearbeitungsmaschine gekürzt, beispielsweise einem Schneidwerkzeug. Die Kürzung kann manuell oder automatisch erfolgen.
Wie aus 1 und 2 hervorgeht, setzt sich die Gewebeschicht 5 aus gekreuzten Fäden, nämlich sich in Rohrlängsrichtung R erstreckenden Längsfäden 10 und sich in Umfangsrichtung des Hochdruckrohrs 1 erstreckenden Umfangsfäden 11 zusammen. Die Umfangsfäden 11 sind vorzugsweise ringförmig geschlossen. Insbesondere eignet sich eine Anordnung von rechtwinklig zueinander gewebten Kett- und Schussfäden.
4 zeigt eine schematische Abbildung, wonach sich die Längsfäden 10 in Rohrlängsrichtung R und die Umfangsfäden 11 senkrecht dazu erstrecken. Die Längsfäden 10 sind vorliegend parallel zur Längsachse des Rohres bzw. zur Rohrlängsrichtung R ausgerichtet. Wie in 5 dargestellt, können die Umfangsfäden 11 aber auch in einem von 90° abweichenden Winkel relativ zu den Längsfäden 10 angeordnet sein, beispielsweise in einem Winkel von 45°.
Die Gewebeschicht 5 ist, wie in 4 oder 5 dargestellt, als Leinenbindung ausgebildet. Als Fadenmaterial für die Fäden, insbesondere die Längsfäden 10 und/oder Umfangsfäden 11, kommen Kunststofffasern, insbesondere Aramidfasern, Polyethylenfasern und/oder Polypropylenfasern in Betracht. Auch Glasfasern und/oder Carbonfasern können sich zur Ausbildung der Gewebeschicht 5 eignen. Ebenso können verschiedene der genannten Fasermaterialien zur Ausbildung des Fadenmaterials kombiniert werden. Die Längsfäden 10 und die Umfangsfäden 11 können auch aus unterschiedlichen Fasermaterialien zusammengesetzt sein. Dadurch ist eine hohe Variabilität hinsichtlich der Materialauswahl gewährleistet.
Zumindest einige der Fäden, insbesondere die Längsfäden 10, der Gewebeschicht 5 sind derart ausgebildet, dass die Gewebeschicht 5 unter hoher Hitzeeinwirkung, wie sie beispielsweise beim Verschweißen zweier Hochdruckrohre 1 auftritt, in Rohrlängsrichtung R kontrahierbar sind. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass eine Schweißnaht 22 nach dem Verschweißen und stirnseitigen Verpressen zweier Hochdruckrohre 1, wie dies beispielsweise in 7 dargestellt ist, faserfrei ist.
Zumindest einige der Fäden, insbesondere die Längsfäden 10 und/oder Umfangsfäden 11, der Gewebeschicht 5 sind hierfür gereckt. Von besonderem Vorteil ist es, wenn zumindest die sich in Rohrlängsrichtung R erstreckenden Längsfäden 10 gereckt sind. Hierdurch kann eine temperaturabhängige Vorspannung der Gewebeschicht 5 in Rohrlängsrichtung ausgebildet werden. Neben einem Recken kommt auch eine materialspezifische und/oder chemische Vorspannung in Betracht. Beispielsweise kann dies durch einen Kationenaustausch im Kristallgitter des Fasermaterials vollzogen werden. Insbesondere eignet sich ein solches Vorgehen bei anorganischen bzw. mineralischen Fasermaterialien.
Zusätzlich oder alternativ können zur Ausbildung der temperaturabhängigen Längskontrahierbarkeit der Gewebeschicht 5 zumindest einige der Längsfäden 10 und/oder Umfangsfäden 11 aus einem sich bei Erreichen einer Schwelltemperatur zusammenziehenden Material ausgebildet sein, so dass die Gewebeschicht unter Hitzeentwicklung, z.B. der beim Verschweißen von Hochdruckrohren 1 entstehenden Schweißhitze, kontrahierbar sind.
Einzelne Hochdruckrohre 1 werden in der Regel vor Ort montiert, d.h. an jenem Ort an welchem ein Leitungssystem aus Hochdruckrohren 1 verlegt werden soll. Hierbei werden die Hochdruckrohre 1 miteinander verschweißt, vorzugsweise mittels des Stumpfschweißverfahrens.
6 zeigt in einem Längsschnitt eine Rohranordnung 26 eines ersten Hochdruckrohres 18 und eines zweiten Hochdruckrohres 19, die endseitig miteinander verschweißt werden sollen. Die Hochdruckrohre 18, 19 sind gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Hiernach sind die Gewebeenden 23 von der korrespondierenden Stirnseite 15, 16 beabstandet. Aufgrund des vorstehend beschriebenen mechanischen Reinigungsverfahrens der Stirnseiten 15, 16 kann dieser Abstand im Vergleich zum ausgelieferten Zustand stark reduziert sein, insbesondere soweit, dass das Gewebeende 23,wie in 1 dargestellt, im Wesentlichen bündig mit den Stirnseiten 15, 16 des Innenrohrs 2 und/oder Außenrohrs 3 abschließt. Alternativ können mit dem nachfolgend beschriebenen Verfahren aber auch Hochdruckrohre 1 verschweißt werden, deren Gewebeenden 23 nicht wie in 2 dargestellt, gekürzt sind, sondern gemäß dem in 1 dargestellten Zustand eine zu den Stirnseiten 15, 16 des Innenrohrs 2 und Außenrohrs 3 bündige Gewebeschicht 5 aufweisen. Alternativ können auch Hochdruckrohre 18, 19 miteinander verschweißt werden, von denen das eine gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel und das andere gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist.
Wie in 6 erkennbar ist, sind die Hochdruckrohre 18, 19 zumindest in der Nähe ihrer Rohrendabschnitte 20, 21 zueinander fluchtend angeordnet. Somit liegen sich die Rohrendabschnitte 20, 21 stirnseitig und/oder koaxial gegenüber. Wie aus der schematischen Schnittdarstellung der 6 erkennbar ist, weisen das erste und zweite Hochdruckrohr 18, 19 denselben Rohrdurchmesser auf. In Rohrlängsrichtung R kann die Länge der einzelnen Rohre 18, 19 variieren. Auch ist aus 6 der typische Aufbau der Hochdruckrohre erkennbar. Die Gewebeschicht 5 ummantelt das Innenrohr 2, während das Außenrohr 3 wiederrum die Gewebeschicht 5 ummantelt. In Bezug auf die Stirnseiten 15, 16 der Rohrendabschnitte 20, 21 ist die Gewebeschicht 5 bzw. das jeweilige Gewebeende 23 insbesondere gekürzt, beispielsweise mittels einer Bearbeitungsmaschine wie einem Schneidwerkzeug. Dies ist vorteilhaft, um - wie bereits vorstehend erläutert - bei einer dem Verschweißen der Rohre vorgelagerten Bearbeitung der Stirnseiten 15, 16 des Innen- und/oder Außenrohrs 2, 3 die Gewebeschicht 5 nicht zu beschädigen. Im Rahmen des vorstehenden Bearbeitungsschrittes werden die Stirnseiten 15, 16 der beiden Hochdruckrohre 18, 19 zur Entfernung von Verunreinigungen abgeschliffen und/oder abgefräst.
Zum Verschweißen werden die beiden Hochdruckrohre 18, 19 mit den Stirnseiten 15, 16 ihrer Rohrendabschnitte 20, 21 gegeneinander gepresst und miteinander verschweißt. Dabei bildet sich eine in Umfangsrichtung verlaufende Schweißnaht 22 aus. Bei der Ausbildung der Schweißnaht 22 können sogenannte Schweißwulste 27 entstehen (vgl. 7). Diese Schweißwulste 27 sind aus dem, insbesondere thermoplastischen, Rohrmaterial ausgebildet, welches wulstartig im Bereich der Schweißnaht 22 radial nach innen und/oder außen gepresst wird. Ursache hierfür ist insbesondere das stirnseitige Verpressen der beiden Hochdruckrohre 18, 19.
Während des Schweißvorgangs zieht sich die zwischen dem Innenrohr 2 und dem Außenrohr 3 angeordnete Gewebeschicht 5 zumindest eines der beiden Hochdruckrohre 18, 19 unter der sich beim Schweißen auftretenden Hitzeentwicklung ab dem Erreichen einer Schwelltemperatur in Rohrlängsrichtung R zusammen. Da die Hitze beim Schweißen nur lokal im Bereich des Rohrendabschnitts 20, 21 einwirkt, verändert sich die Länge derjenigen Längs- und/oder Umfangsfasern 10, 11 und/oder derjenigen Bereiche dieser Fasern 10, 11 nicht, die außerhalb dieses Einwirkbereiches der Schweißhitze liegen. Die außerhalb dieses Einwirkbereiches der Schweißhitze liegenden Fasern 10, 11 und/oder Faserbereiche dienen somit als Anker, zu dem die sich im Einwirkbereich der Schweißhitze befindlichen Fasern 10, 11 und/oder Faserbereiche hingezogen werden. Hierdurch bewegt sich das Gewebeende 23 der in dem jeweiligen Hochdruckrohr 18, 19 angeordneten Gewebeschicht 5 in Rohrlängsrichtung R von der Schweißnaht 22 weg. Die jeweiligen Gewebeenden 23 ziehen sich somit in das Hockdruckrohr 18, 19 hinein. Der Verbindungsbereich 24 zwischen den beiden Hochdruckrohren 18, 19, insbesondere die Schweißnaht 22, ist somit frei von Fasermaterial der Gewebeschichten 5. Hierdurch kann vermieden werden, dass der stoffschlüssige Verbindungsprozess durch Fasern der Gewebeschicht 5 beeinträchtigt wird.
Bei der Verwendung von in 2 dargestellten Hochdruckrohren 1, die gekürzte Gewebeenden 23 aufweisen, ziehen sich die Gewebeschichten 5 beider Hochdruckrohre 18, 19 ebenfalls zurück. So weisen die jeweiligen Gewebeenden 23 gemäß 6 von der jeweils korrespondierenden Stirnseite 15, 16 der Rohrendabschnitte 20, 21 vor dem Verschweißen eine Einkürzungslänge D auf. Durch die beim Verschweißen einwirkende Hitze verkürzen sich zumindest die Längsfasern 10, wobei Δ die durch die Schweißhitze induzierte Kürzung bezeichnet. Dies ist ein variabler Wert, der je nach Schweißbedingungen, Rohrdimensionen und Vorspannung variieren kann. In dem in 7 dargestellten verschweißten Zustand der beiden Hochdruckrohre 18, 19 weist das Gewebeende 23 des jeweiligen Hochdruckrohrs 18, 19 zur Schweißnaht 22 somit im Wesentlichen einen theoretischen Abstand von D + Δ auf. Dadurch, dass die beiden Hochdruckrohre 18, 19 aber während des Verschweißens zusätzlich aneinandergedrückt werden, wird dieser theoretische Abstand D + Δ in der Praxis durch einen vorliegend nicht dargestellten Verpressweg verkürzt. Dieser Verpressweg ist jedoch beim Verscheißen von ungekürzten Hochdruckrohren 1 gemäß dem in 1 dargestellten Zustand stets kürzer als die temperaturinduzierte Kürzung Δ. Beim Verschweißen von gekürzten Hochdruckrohen gemäß dem in 2 dargestellten Zustand ist dieser Verpressweg stets kürzer als der theoretische Abstand D + Δ. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Gewebeschicht 5 nicht in die Schweißnaht 22 gelangt.
Wie bereits vorstehend ausführlich erläutert, wird das Zusammenziehen der Gewebeschicht 5 ab einer bestimmten Schwelltemperatur durch entsprechend ausgelegte Materialeigenschaften der Gewebeschicht 5 und/oder durch Behandlungsprozesse, wie beispielsweise das Recken, erreicht. Dadurch werden die Stabilitäts- und Festigkeitseigenschaften der Schweißnaht 22 verbessert.
Dadurch, dass die Rohranordnung 26 zumindest in der Schweißnaht 22 keine Gewebeschicht 5 aufweist, weist zwar die Schweißnaht 22 ihre maximale Festigkeit und/oder Dichtigkeit auf, jedoch ist der Verbindungsbereich 24 der verschweißten Hochdruckrohre 18, 19 im Vergleich zu dem mit der Gewebeschicht 5 verstärkten Abschnitten geschwächt. Um diese Schwächung im Verbindungsbereich 24 zu kompensieren, kann dort ein die Hochdruckrohre 18, 19 umspannender Spanngurt 25 angeordnet sein.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

1: Hochdruckrohr
2: Innenrohr
3: Außenrohr
5: Gewebeschicht
8: Außenumfang
9: Innenumfang
10: Längsfäden
11: Umfangsfäden
15: erste Stirnseite
16: zweite Stirnseite
18: erstes Hochdruckrohr
19: erstes Hochdruckrohr
20: Rohrendabschnitt
21: Rohrendabschnitt
22: Schweißnaht
23: Gewebeende
24: Verbindungsbereich
25: Spanngurt
26: Rohranordnung
27: Schweißwulst
D: Einkürzungslänge
Δ: induzierte Kürzung
L: Länge
R: Rohrlängsrichtung
WS_l: Wandstärke
WSA: Wandstärke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 0055538 A1 [0004, 0008]
DE 69927484 T2 [0005, 0009]
EP 1756464 B1 [0010]
US 9285063 B2 [0010]

Claims

Hochdruckrohr mit einem Innenrohr (2), einem das Innenrohr (2) ummantelnden Außenrohr (3) und einer zwischen den beiden Rohren (2, 3) angeordneten Gewebeschicht (5), die das Innenrohr (2) mantelförmig umgibt und sich in Rohrlängsrichtung (R) bis in den Bereich zumindest einer Stirnseite (15, 16) des Hochdruckrohrs (1) erstreckt, dadurch gekennzeichnet , dass zumindest einige der Fäden (10, 11) der Gewebeschicht (5) gereckt und/oder aus einem sich bei Erreichen einer Schwelltemperatur zusammenziehenden Material ausgebildet sind, so dass die Gewebeschicht (5) unter Hitzeentwicklung in Rohrlängsrichtung (R) kontrahierbar ist.
Hochdruckrohr nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebeschicht (5) anisotrop ausgebildet und/oder in Rohrlängsrichtung (R) vorgespannt ist.
Hochdruckrohr nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebeschicht (5) zwischen den beiden Rohren (2, 3) lose verpresst ist und/oder am Außenumfang (8) des Innenrohres (2) und am Innenumfang (9) des Außenrohres (3) lose anliegt, so dass sich die Gewebeschicht (5) bei Hitzeeinwirkung relativ gegenüber den beiden Rohren (2, 3) in Rohrlängsrichtung (R) bewegen kann.
Hochdruckrohr nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gewebeschicht (5) im Wesentlichen über die gesamte Länge (L) des Hochdruckrohrs (1) von einer ersten Stirnseite (15) bis zu einer zweiten Stirnseite (16) erstreckt und/oder dass zumindest ein Gewebeende (23) der Gewebeschicht (5) in Rohrlängsrichtung (R) zur korrespondierenden Stirnseite (15, 16) beabstandet ist, wobei vorzugsweise die Gewebeschicht (5) stirnseitig mit einer Bearbeitungsmaschine gekürzt ist.
Hochdruckrohr nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebeschicht (5) als vollumfänglich geschlossener Gewebeschlauch ausgebildet ist.
Hochdruckrohr nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Fäden (10, 11) aus Kunststofffasern, insbesondere Aramidfasern, Polyethylenfasern und/oder Polypropylenfasern, Glasfasern und/oder Carbonfasern ausgebildet sind.
Hochdruckrohr nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebeschicht (5) aus sich in Rohrlängsrichtung (R) erstreckenden Längsfäden (10) und sich in Rohrumfangsrichtung erstreckenden Umfangsfäden (11) ausgebildet ist.
Hochdruckrohr nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die sich in Rohrlängsrichtung (R) erstreckenden Längsfäden (10) gereckt sind.
Hochdruckrohr nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (2) und das Außenrohr (3) aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise Polyethylen, gefertigt ist.
Hochdruckrohr nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Innen- und/oder Außenrohr (2, 3) jeweils durch Umformen aus einem plattenförmigen Ausgangsmaterial, insbesondere durch Biegen, hergestellt sind, so dass diese vorzugsweise eine Längsschweißnaht aufweisen.
Verfahren zum endseitigen Verschweißen von, insbesondere nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche ausgebildeten, Hochdruckrohren, bei dem zumindest ein Rohrendabschnitt (20) eines ersten Hochdruckrohrs (18) und ein Rohrendabschnitt (21) eines zweiten Hochdruckrohrs (19) in Rohrlängsrichtung (R) zueinander fluchtend angeordnet werden, so dass sich die Rohrendabschnitte (20, 21) stirnseitig gegenüberliegen, und ein jeweiliges Außenrohr (3) und/oder Innenrohr (2) der beiden Hochdruckrohre (18, 19) unter Ausbildung einer in Umfangsrichtung verlaufenden Schweißnaht (22) miteinander verschweißt werden, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine in Umfangsrichtung zwischen dem Innenrohr (2) und dem Außenrohr (3) angeordnete Gewebeschicht (5) zumindest eines der beiden Hochdruckrohre (18, 19) unter der sich beim Schweißen auftretenden Hitzeentwicklung derart zusammenzieht, dass sich ein Gewebeende (23) der Gewebeschicht (5) in Rohrlängsrichtung (R) von der Schweißnaht (22) wegbewegt.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet , dass die Gewebeschicht (5) zumindest eines der beiden Hochdruckrohre (18, 19) vor dem Verschweißen mit einer Bearbeitungsmaschine gekürzt wird, so dass das Gewebeende (23) in Rohrlängsrichtung (R) zur korrespondierenden Stirnseite (15, 16) beabstandet ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Außenrohr (3) und/oder Innenrohr (2) nach dem Kürzen der Gewebeschicht (5) stirnseitig bearbeitet, insbesondere abgefräst und/oder abgeschliffen, wird.
Rohranordnung von zumindest zwei endseitig, insbesondere mit einem Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, verschweißten Hochdruckrohren (18, 19), die jeweils ein Innenrohr (2), ein das Innenrohr (2) ummantelndes Außenrohr (3) und eine zwischen den beiden Rohren (2, 3) angeordnete und das Innenrohr (2) ummantelnde Gewebeschicht (5) aufweisen und in einem gemeinsamen stoffschlüssigen Verbindungsbereich (24) unter Ausbildung einer in Umfangsrichtung verlaufenden Schweißnaht (22) unmittelbar miteinander verschweißt sind, dadurch gekennzeichnet , dass die Gewebeschichten (5) der beiden Hochdruckrohre (18, 19) durch die beim Schweißen aufgetretene Hitzeentwicklung in Rohrlängsrichtung (R) zusammengezogen sind, so dass die miteinander verschweißten Hochdruckrohre (18, 19) zumindest in ihrem durch die Schweißnaht (22) ausgebildeten Verbindungsbereich (24) keine Gewebeschicht (5) aufweisen.
Rohranordnung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Außenrohre (3) und Innenrohre (2) stoffschlüssig miteinander verbunden sind und/oder dass die Gewebeenden (23) der beiden Hochdruckrohre (18, 19) in Rohrlängsrichtung (R) zumindest durch den Verbindungsbereich (24) voneinander beabstandet sind.