DE10225086A1

DE10225086A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen einer Kunststoffschicht vom Endbereich eines Metallrohres

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Publication number: DE10225086A1
Application number: DE2002125086
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2003-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen einer Kunststoffschicht vom Endbereich eines Metallrohres, mit den folgenden Verfahrensschritten: DOLLAR A - es wird ein Schneidwerkzeug auf die Kunststoffschicht aufgesetzt und gegen diese angedrückt; DOLLAR A - die Schneide des Schneidwerkzeuges zeigt dabei wenigstens annähernd in Umfangsrichtung des Rohres; DOLLAR A - Rohr und Schneidwerkzeug werden relativ zueinander verdreht. DOLLAR A Gemäß der Erfindung wird Folgendes vorgesehen: DOLLAR A - der Aufsetzpunkt X der Schneide befindet sich - in einem achssenkrechten Schnitt durch das Rohr gesehen - hinter der Längsmittelebene des Rohres.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen einer thermoplastischen Kunststoff-Isolierschicht von einem Rohr, insbesondere von einem Stahlrohr.
Stahlrohre, insbesondere solche, die im Erdreich verlegt werden, sind häufig mit Kunststoff ummantelt, beispielsweise mit Polyäthylen. Dabei ist zunächst auf die äußere Mantelfläche des Stahlrohres ein sogenannter Primer aufgetragen, beispielsweise eine Epoxyharzschicht als Haftvermittler. Auf den Primer kann eine Polymerisatschicht als Kleber aufgetragen sein. Die äußere Schicht ist schließlich eine PE-Schicht.
Um ein späteres Zusammenschweißen von Stahlrohren der genannten Art zu einem Leitungsstrang zu ermöglichen, müssen die Endbereiche der Stahlrohre von der Kunststoff-Isolierschicht, somit im allgemeinen von der PE-Schicht, befreit werden. Anschließend werden die Rohre eine Zeitlang gelagert. Bei Lagerung im Freien kommt es an den Rohrenden zu Korrosion. Diese tritt insbesondere dann ein, wenn beim Entfernen der verschiedenen Kunststoffschichten die Oberfläche des Stahlrohres beschädigt wurde.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung der genannten Art sind aus EP 0 213 061 B1 bekannt geworden. Hierbei wird die äußere Kunststoff-Isolierschicht in einem gewissen Abstand vom Rohrende ringförmig eingeschnitten, und sodann die Kunststoff-Isolierschicht abgezogen. Das Einschneiden wird mit einem Schneidwerkzeug vorgenommen. Dabei lässt man das Schneidwerkzeug um das Stahlrohr umlaufen.
Das Einschneiden erfordert höchste Präzision, damit die Schneide des Schneidwerkzeuges nicht soweit vordringt, dass die Mantelfläche des Stahlrohres verletzt wird. Um dies zu vermeiden ist unter anderem eine stabile und präzise Lagerung des Stahlrohres notwendig, aber auch des Schneidwerkzeuges.
Trotz aller Anstrengungen lassen sich aber mit den bekannten Vorrichtungen Verletzungen der äußeren Mantelfläche des Stahlrohres nicht vermeiden. Dies führt zu der genannten Korrosion.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit welchen sich die Endbereiche von kunststoffbeschichteten Metallrohren, insbesondere Stahlrohren, präzise und auf rationelle Weise wenigstens von einem Teil der Kunststoffschicht befreien lassen, ohne dass es zu einer Beschädigung der äußeren Mantelfläche des Rohres kommt.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst.
Der Erfinder hat dabei Folgendes erkannt:
Die Schneide des Schneidwerkzeuges wird an einer ganz bestimmten Stelle auf die äußere Kunststoffschicht aufgesetzt, und zwar - in einem achssenkrechten Schnitt gesehen - außerhalb der Längsmittelebene des zu behandelnden Metallrohres. Dabei ist die Schneide - in Schneidrichtung gesehen - hinter der Längsmittelebene aufzusetzen. Dabei wird das Schneidwerkzeug um das Stahlrohr herum in Umlauf versetzt. Die Schneide befindet sich somit im oberen aufsteigenden Quadranten des Stahlrohres - wiederum in einem achssenkrechten Schnitt gesehen.
Dies hat zur Folge, dass die Schneide in radialer Richtung nicht weiter in das Material eindringen kann. Die Schneide übt dabei auf das abzuschälende Kunststoffmaterial eher eine stauchende als eine schneidende Wirkung aus. Das Kunststoffmaterial wird eher abgehoben, als geschnitten. Es kann derart gearbeitet werden, dass gerade nur die äußere Kunststoff-Isolierschicht - somit im allgemeinen die PE-Schicht - abgehoben wird, nicht aber die nachfolgende Schicht aus Kleber und schon gar nicht die nachfolgende Epoxyharzschicht. Die Mantelfläche des Stahlrohres bleibt völlig unberührt und damit unverletzt.
Nach dem Legen des Schnittes gibt es zwei Möglichkeiten, die zwischen dem Schnitt und dem Rohrende befindliche, wandförmige Kunststoff-Isolierschicht zu entfernen: man kann derart vorgehen, wie dies in EP 0 213 061 B1 beschrieben ist. Das heißt, man kann die Kunststoffschicht abziehen. Dies ist mit einem gewissen manuellen Aufwand verbunden.
Statt dessen kann man gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wie folgt vorgehen:
Man kann einen Verschiebeantrieb vorsehen, der entweder dem Rohr oder dem Werkzeug zugeordnet ist und eine Relativbewegung zwischen diesen beiden in Richtung der Längsachse des Rohres bewirkt. Gleichzeitig lässt man das Rohr ständig langsam umlaufen. Hierdurch wird das breite, auf dem Endbereich des Rohres befindliche Band aus der Kunststoff-Isolierschicht Streifen für Streifen heruntergeschnitten. Das Schneidwerkzeug arbeitet hierbei ähnlich wie eine Gewindeschneideinrichtung.
Bei entsprechender Gestaltung des Schneidwerkzeuges ergibt sich eine völlig glatte Oberfläche des Endbereiches des Rohres. Diese Oberfläche kann - je nach Eindringtiefe des Schneidwerkzeuges - aus einer Restschicht der äußeren Kunststoff-Isolierschicht gebildet sein, oder aus der Kleberschicht oder aus der Epoxyharzschicht.
Ungeachtet dessen, welchen Weg man behält, kann eine Vorrichtung zum Anfasen des Rohrendes vorgesehen sein; diese Vorrichtung ist drehfest mit dem Schneidwerkzeug verbunden, so dass gleichzeitig mit dem Legen des Einschnittes in die Kunststoff-Isolierschicht das Ende des Rohres angefaßt wird, als Vorbereitung zum Legen einer Schweißnaht.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem zu bearbeitenden Stahlrohr.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Gegenstand von Fig. 1 in Richtung des Pfeiles A, vergrößert.
Fig. 3 zeigt eine Einzelheit aus dem Gegenstand von Fig. 1, vergrößert.
Fig. 4 zeigt zwei aneinanderstoßende Stahlrohre nach ihrer Behandlung gemäß Erfindung in einem Axialschnitt.
Fig. 5 zeigt die Kontur der Schneide eines Schneidwerkzeuges.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist eine Trageinrichtung 1 auf, einen Schneidwerkzeughalter 2 sowie ein Rohr 3, das aus einem Stahlrohr sowie aus auf der gesamten Länge aufgebrachten Kunststoffschichten besteht. Es ist ferner eine Feder 4 vorgesehen, die ein elastisches Andrücken des Schneidwerkzeuges an das Rohr 3 erlaubt.
In Fig. 2 ist wieder das Rohr 3 gezeigt, ferner der Schneidwerkzeughalter 2 mit dem Schneidwerkzeug 2.1. Wie man auch aus Fig. 3 erkennt, hat das Schneidwerkzeug 2.1 die Gestalt einer zylindrischen Hülse. Die Schneide 2.1.1 ist demgemäß kreisförmig. Fig. 2 zeigt eine Rille 3.1, die vom Schneidwerkzeug 2.1 erzeugt wurde. Die Rille hat entsprechend der Gestalt der Schneide 2.1.1 ein kreisförmiges Profil.
Fig. 3 lässt den Aufbau des Rohres 3 im Einzelnen erkennen. Im Inneren befindet sich ein Stahlmantel 3.2. Dieser ist von einer Epoxyharzschicht 3.3umschlossen. Auf der Epoxyharzschicht 3.3 befindet sich eine Hartkleberschicht 3.4. Schließlich folgt eine Schicht 3.5 aus Polyethylen (PE).
Man erkennt aus Fig. 3 ferner die Längsmittelebene 3.6 des Rohres 3, somit jene Ebene, die durch den Mittelpunkt M des Rohres 3 gelegt ist.
Die Schneide 2.1.1 ist an einer Stelle X auf das Rohr 3 aufgesetzt. Die Stelle X befindet sich in einem Abstand von Y von der Längsmittelebene 3.6 entfernt. Das Maß Y kann wenige hundertstel Millimeter bis einige Millimeter betragen, beispielsweise 1, 2, 3, 4. . .10 mm.
Im dargestellten Falle wird die Polyethylenschicht 3.5 vom Schneidwerkzeug 2.1 komplett abgetragen. Dies geschieht durch Verdrehen des Schneidwerkzeuges 2.1 in Richtung des Pfeiles. Theoretisch könnte natürlich auch das Rohr um seine Achse verdreht werden, doch ist dieses bereits in die Erde eingelassen.
Das Schneidwerkzeug 2.1 lässt sich mittels seines Halters 2 in radialer Richtung sehr genau einstellen. So kann bei entsprechender Einstellung beispielsweise die komplette Kleberschicht 3.4 oder sogar ein Teil der Epoxyharzschicht 3.3 abgetragen werden. In keinem Falle wird aber die Mantelfläche des Stahles 3.2 verletzt.
Nach dem Legen der Rille 3.1 gemäß Fig. 2 lässt sich das Polyethylenband, was nunmehr jenseits der Rille 3.1 verbleibt - zwischen Rille 3.1 und dem hier nicht gezeigten Rohrende - relativ leicht abziehen. Zu diesem Zwecke wird die Polyethylenschicht im Bereich des Rohrendes erwärmt und abgezogen.
Stattdessen kann aber auch wie folgt vorgegangen werden:
Das Rohr 3 oder die Halteeinrichtung 2 des Schneidwerkzeuges werden relativ zueinander verschoben, und zwar in Richtung der Längsachse des Rohres 3. Dabei wird gleichzeitig das Rohr 3 um seine eigene Längsachse verdreht. Werden diese beiden Bewegungen aufeinander abgestimmt, so trägt das Schneidwerkzeug 2.1 Streifen für Streifen des zwischen Rille 3.1 und Rohrende vorhandenen Bandes der Kunststoffschicht ab, bis die Kunststoffschicht im Bereich des Rohrendes völlig abgetragen ist.
Fig. 4 zeigt zwei Rohrenden zweier Rohre 3, 3, die gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt sind. Die Bereiche der Rohrenden sind somit befreit von der Polyethylenschicht 3.5. Verbleiben ist lediglich die Hartkleberschicht 3.4 mit der darunter befindlichen Epoxyharzschicht 3.3.
Die beiden Rohrenden sind bereits angefast, und es ist eine Schweißnaht 6 gelegt.
Wie oben erwähnt, hat die Rille 3.1 ein kreisbogenförmiges Profil. Dies erscheint in dieser Figur wiederum - siehe den kreisbogenförmigen Verlauf 3.1.1 der Kante der verbleibenden PE-Schicht 3.5.
Was noch bei dem Gegenstand von Fig. 4 zu tun ist, ist das Beschichten der beiden Rohrendbereiche mit einer Kunststoffschicht.
Die in Fig. 4 dargestellte Gestalt der Schneide 2.1.1 ist eine mögliche Variante. Während die Schneide gemäß der Fig. 2 und 3 kreisförmig ist, hat sie hier die Gestalt eines Quadrates mit stark gerundeten Eckbereichen.
In beiden Fällen lässt sich das Schneidwerkzeug 2.1 um seine eigene Längsachse verdrehen. Dies hat den folgenden Vorteil: nach einer gewissen Zeitspanne kann ein neuer, scharfer Bereich der Schneide 2.1.1 zum Einsatz kommen.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 hat einen besonderen Vorteil bei der zweiten erfindungsgemäßen Verfahrensweise, bei welcher nicht nur das Schneidwerkzeug 2.1 in Umlauf versetzt wird, sondern auch gleichzeitig eine axiale Relativbewegung zwischen Rohr 3 und Schneidwerkzeug 2.1 stattfindet. Hierbei entsteht nämlich eine völlig glatte Oberfläche der verbleibenden Kunststoffschicht und somit werden gewindeartige Rillen vermeiden.
Andererseits kann es wünschenswert sein, derartige Rillen zu erzeugen. Hierdurch wird nämlich die Haftung der nachfolgenden, hier nicht gezeigten Kunststoffbeschichtung, so wie bei Fig. 4 erwähnt, vergrößert.

Claims

1. Verfahren zum Entfernen einer Kunststoffschicht vom Endbereich eines Metallrohres, mit den folgenden Verfahrensschritten:

1. 1.1 es wird ein Schneidwerkzeug (2.1) auf die Kunststoffschicht (3.5) aufgesetzt und gegen diese angedrückt;

2. 1.2 die Schneide (2.1.1) des Schneidwerkzeuges (2.1) zeigt dabei wenigstens annähernd in Umfangsrichtung des Rohres 3;

3. 1.3 Schneiwerkzeug 2.1 und Rohr 3 werden relativ zueinander verdreht

4. 1.4 der Aufsetzpunkt X der Schneide (2.1.1) befindet sich - in einem achssenkrechten Schnitt durch das Rohr (3) gesehen - hinter der Längsmittelebene (3.6) des Rohres (3).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rohr (3) und dem Schneidwerkzeug (2.1) während des relativen Verdrehens dieser beiden eine axiale Relativbewegung hergestellt wird.

3. Vorrichtung zum Entfernen einer Kunststoffschicht vom Endbereich eines Rohres (3), mit den folgenden Merkmalen:

1. 3.1 mit einer Trageinrichtung (1) zum drehbaren Lagern des Rohres (3);

2. 3.2 mit einem Schneidwerkzeug (2.1), das auf die Kunststoffschicht (3.5) aufsetzbar ist und dessen Schneide (2.1.1) wenigstens annähernd in Umfangsrichtung des Rohres (3) zeigt;

3. 3.3 mit einem Drehantrieb zum relativen Verdrehen von Rohr (3) und Schneidwerkzeug 2.1;

4. 3.4 das Schneidwerkzeug (2.1) ist derart positionierbar, dass sich die Schneide (2.1.1) - in einem achssenkrechten Schnitt durch das Rohr (3) gesehen - hinter der Längsmittelebene (3.6) des Rohres (3) befindet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 4.1 die Schneide (2.1.1) des Schneidwerkzeuges (2.1) ist gekrümmt;

2. 4.2 die Krümmungsachse befindet sich außerhalb des Rohres (3);

3. 4.3 die Krümmungsachse verläuft senkrecht zur Längsachse des Rohres (3).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (2.1.1) des Schneidwerkzeuges (2.1) ringförmig ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (2.1.1) des Schneidwerkzeuges kreisringförmig ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (2.1.1) des Schneidwerkzeuges (2.1) die Gestalt eines Quadrates oder eines Rechteckes mit gerundeten Eckbereichen aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidwerkzeug (2.1) federnd gegen das Rohr (3) andrückbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verschiebeantrieb zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen Schneidwerkzeug (2.1) und Rohr (3) in dessen axialer Richtung vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 10.1 es ist ein Anfaswerkzeug zum Anbringen einer Schweißphase am Rohrende vorgesehen;

2. 10.2 das Anfaswerkzeug ist mit dem Schneidwerkzeug (2.1) drehfest verbunden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale gegenseitige Abstand zwischen Anfaswerkzeug und Schneidwerkzeug (2.1) einstellbar ist.