DE1475881A1

DE1475881A1 - Mehrschichtiges glasfaserverstaerktes Kunststoffrohr

Info

Publication number: DE1475881A1
Application number: DE19651475881
Authority: DE
Inventors: Ludwig Prof Wesch
Original assignee: Mancar Trust
Current assignee: Mancar Trust
Priority date: 1965-03-16
Filing date: 1965-03-16
Publication date: 1972-03-30
Also published as: DE1475881C3; DE1475881B2

Description

MahrschIchtigeL gl.F:efs3ervsrstäräteo gunetetoffraht

Die Erfindung bezieht sich auf ein mehrechi.chtiges, aus

glaulaaereerstärkten gunototofieahergeetelltaB.Rohr mit

guten thermischen Isollereigenechatten und hoher mechani-

acher Festigkeit.

Es sind breite beispielsweise nach dem pilament-Kindiaa-

Verfahren unter Verwendung von Roving-8trängen hergestellte

glautaaerveretärkte äunetetotirohre bekannt, die eich wegen

ihrer hnhen .mechanechen Qualität auf verschiedenen Gebieten

teehr bewährt h!_iben. Ein Naohtei1 dieser glasfaserverstärkten

gunetetofirohre besteht jedoch darin, daB ihre thermische

Stabilität und auch ihre thermischen Isoliereigenschaften

$u wünschen übrig lassen.

Be' L;^deren als aus glasfaserverstärkten Kunststoffen herge-

stellten Zunotstoffrohren -ist es bereits bekannt, zwischen

einen Innenrohr und einem AuBenrehr sich radial erstreckende -

und ir Axialrichtung verlaufende Stege anzuordnen, die mit

de", Innenrohr und Au3enxuhr zweckmäßigerweise aus einem Stück,

insbesondere nach de* StxangureBverfahrenrhergestellt sind.

Durch diese 33.s @f.starizsalter dienenden Stege w".-ad die ther-

miache Isolierfähigkeit solcher Kunststoffrohre gegenüber

vo7.ywandigen Kunststoffrohren 7erbessert, da eich die Luft-

qch:ychten zwischen Äußan-- und Innerrrhr äli: thermische 7solie-

rung auswirken. Dabei ist es auch bckar-:@¢, die Stege wendel-

f.ör:aig anzailegcn, so üaß diese nicht streng genommen axial

verlatafen. In beiden Fällen steht jedoch der Luftraum zwi-

mit

schon Außen- und Innenrohr am Rohrmefang/dem entsprechenden

Laftraum am Rohrende unmittelbar in Verbindung, so daß sich Temperaturgradienten innerhalb des so gebildeten Raumes leicht ausgleichen können. Ferner ist es bei Isoliermanschetten bekannt, zwischen zwei sich radial im Abstand voneinander befindliche Manschettenteile ein Streckmetallnetz einzufügen, das als Distanzhalter dient. Diesen Streckmetall führt jedoch zu einer Beschädigung der benachbarten ManachettßnteJ 1e und kann ebenfalls eine Luftströmung zwischen Rohr- ende und Robranfr.eg nicht verhindern. Ferner ist es bekannt, Schauastofte als Isoliermaterial au verwenden. Schließlich wurden auch bereits Metallswisahenrohre zwischen ein Innen- rohr und ein Außenrohr eingefügt, am die thermischen

''arnültnieoe de*artiger mehrschichtiger Rohre zu verbes-

sern. Der Nachteil dieser.verschiedenen Rohase besteht jedoch

darin, daß diene entweder keine so guten mechanischen Zigen-

schaiten wie glasfaserverstärkte Rohre aufweisen oder die

therzisohe Beständigkeit oder die thermischen Isoliereigen-

schaften zu wünschen übrig lassen.

Dar "riindung -,.-fegt die Aufgabe zugrunde, diene Nachteile

nuf einfache Weise zu überwinden. Se soll ein glasiaserver-

stärktes äunststoilrohr geschaffen werden,, das gegen ther-

miaahe Einflüsse weitgehend stabil ist, so de.ß sich dessen

F:#genachaiten bei Temperaturänderungen in vertretbaren lagen

nicht ändern. Außerdem soll sich ein solches Rohr durch gute

thermische Isol:ereigensohaiten, inebeeondere auch besüglioh

der Wärmeabstrahlung auszeichnen.

Die Erfindung besteht darin, daß zwischen ein Innenrohr und ein koaxial dgsn angeordnetes Außenrohr ein äamne;syetem aas in Axialrichtung hintereinander angeordneten Kamera eingefügt ist, von den die Käamertrennwände das Innenrohr vom Außenrohr trennen.

Ein solches Kammersystem dient nicht nur*. als Distanzhalter unter Bildung von luftgefüllten Zwischenräumen zwischen Außen- und Innenrohr nach bekannter Art, sondern sorgt aaßerdem dafür, daü ausgesprochene Kammern gebildet. sind und

nxak+,i. sch- 1e1 ne Verbindung zwischen den Kammern am einen

Rohrende und den Kammern am anderen Rohrende besteht, so

äaB sich die Lu£'t aus den einen Kammern nicht mit der Luft

in den anderer, Kammern auagleiehen kann. Außerdem werden

dadurch die mechaniecheu Pestigkeiten und die thermischen

p

Isoliereigenschaften verbensert. Die Herstellung erfindungs-

gemäßer Rohre bietet keine Schwierigkeiten:

Be3ondarn zweckmäßig ist es, wenn das &amersystem wabenför-

mig ausgebildet ist. Bestehen die Kammertrennwände in einer

weiteren Ausbildung der Erfindung ebenfalls au glasfaser-

verstärktem Kometetoff, dann ist nicht nur die Herstellung

die

vereinfacht, sondern sind auctt/thermischen Ausdehnungakoeffi-

zienten der einzelnen am Aufbau des Rohren beteiligten Elemente praktisch gleich, so daB auch die mechanischen Eigenecha.ften verbessert werden.

Benondern zweckmäßig ist so, wenn in weiterer Ausbildung der Erfindung auf der das Innenrohr bildenden Rohrgrundwicklang das Kammersystem aus dem gleichen Wickelmaterial und darüber eine Rohrdeckwieklung als Außenrohr gewickelt ist. Das Ksmmersyntem besteht dabei im wesentlichen aus dich kreuzenden oder auch als im axialen Abstand voneinander angeordneten, ringfärnsigen Wicklungssträngen. Besonders zweckmäßig ist es" swiaohen das Kamersystem und das Außenrohr, das sweokmäßiderweine als Rohrdeokwicklung ausgebildet ist, eine dünne

Zwisehenlage eknzuwickeln, die insbeuondexa aus einem Vlies,

War dManan .@ta t-a1.a.scz.ic?@.t, atw metallisiertem Papier, metal-

liniertem Kunststoff oder einer 1'icatallfolie besteht. Die

tUrmischen Isoli ereigenschaftau werden dadurch noch weiter

verbessert. Eine Vorbeüandlung dieser Zwisehenlage mit Iso-

cyeuat ist ebenfalls sehr. $wßig.

Besonders gute Elgenacha'teu im Sinns dar oben genannten

Aufgabenstellung weist das erfindungegemäße Rohr auf, wedn

zwischen dem Kammersystem und der als Augenrohr dienenden

nuhrdenkwicklang mindestens eine weitere, als Trennwand

dj enende Rohrwiektung und eine weitere Xammersystezwicklung

eingewickelt sind.

Die erfindungagemUHsn Rohre eignen eich insbesondere zur

WeHerl eit ung von heißem Wasser über sehr große Strecken

ohne Wärmeverlust. Durch Einfügen einer gegchxossenen

Metallfolie lassen sieh solche Rohre auch gaodicht her-

stellen, so daß auch heiße Gase durch die Rohre gefUhrt

werden können. Dabei ist es zweckmäßig, die Innenwandung

des lanenrchree mit eingar Schutzschicht sei Elastomeren

zu überziehen, deren Eigenschaften auf das hindurchzulei-

i.ende Medium nbgeetimnt Und. Solche

mit

Elaetrmeren sind uuah dann anwendbar, wenn piüesigkeiten

durch das Rohr geleitet werden, die die Robrwbrkatofte an-

&reitan.

Zur. Herstellwig erfindungsgemäßer Rohre eignet eich in

Weiterbildung der Erfindung besonders ein Verfahren, nach

rem die Rohrwicklungen nach den Filament-Winding-Verfahren

gewickelt und das Kammersystem ohne Unterbrechung den Wickel-

Sanges mit nur einem oder wenigen der Roving-Stränge der

I:ahrgrundwiakl.ung den Innenrohres in Fora einer Wicklung

auf d.iesco aufgewickelt wird.

Anhand der ?3g. 1 bis 3, die Ausführungsbeispiele der Erfin-

dung .iarsts llen, sind diene sowie zweckmäßige Verbeeeernngen

derselben Im folgenden näher erläutert.

':n Yig. .1 ist schematisch der Schnitt durch ein erfindunge-

gemä9as Robr dargestellt, das aas dem Innenrohr 10, dem

Außeu:Tchr 13, dem daswi#chen befindlichen Kameraystem 11

mit den Kammertrennwänden 11a und einer Zwischenlage 12 be-

stehte die zwischen dem Außenrohr 13 und dem Kammersystem 11

eingefügt ist. Dxn Kmonersyetes ist in Wabenfors ausgebildet

und dabei eignen eich sowohl kunststoffgetränkte Papier-

waben als auch Wären, die aus sehr dünnwandigen glasiaaer-

veratärktem Kunststoff hergestellt sind. Die letztgenannten

Waben sind vorzuziehen. ZweokmäBigerwei ee ist das Innen-

rohr 10 nach dem Filanent-Winding-Verfahren als Rohrgrund-

wieklung ausgebildet, die auf einen Dorn mit den vorgesehe-

nen Durchmesser aufgewickelt ist. Diene Grundwicklung, die

normalerweise den Berstdraak den Rohren aushalten aUte und

aus Sicherheitagrüaden sogar um ein Mehrfachen größer auszulegen wäre, kann nach einer Weiterbildung der Erfindung

auf einen etwa nur halb so großen Berstdruck geringer bemes-

und

een werden, wenn das Kammersystem

das Außen-

rohr 13 ebenfalls zur Aufnahme des Innendruckes mit herangesogen werden.

Beornders zweckmäßig int es, die äammertrennwünde 11a eben-

falls im Wickslverf£oaan aufzubauen. In ?fg. 2 und 3 sind

Beispiele dafir schematisch dargestellt. Auf dem Innenrohr 10

sind insbesondere ebenfalls im :9.ilament Winding-Yerfahren

nach i" ig. 2 wabenförmige KRwrertrennwände 1 1a aufgebaut,

F;@f dsnan dann das Außenrohr 13, insbesondere ebenfalls durch

Wickeln, aefgebi,ut O r d. Dabe:1 1.e t *es zweckmäßig, im 1Creuz-

w ckelwerfahrer, nicht jedoch mit einem Wickelwinkel von

durchschnittlich 500, sondern mit einem möglichst kleinen

Wickelwinkel zu wickeln. Bei diesem Wabensystem gemäß Big. 2

wird ein oder werden einige der Roving--Stränge der Rohrgrund-

wicklung den Inneurohres 10 bei weiterlaufendem Spulenwagen

beim Hingang desselben $u einer auseinander&ezogenen vendel-

förkiger Wicklung angeordnet, die beim Rücklauf mit derselben

Ganehöhe eine entsprechende wendelförmige wioklung bildet,

so daß eich die einzelnen Wicklungsstränge, die die &amser-

trannwö.nde 11a darstellen, kreuzen.

Gemäß Fig. 3 iat ras ga=arsystem dadurch gebildet, daß der

Sp ulerwagen zea tweise angehalten wird, so daßs sich im axialen

Abstand voneiuandsr ringförmige Wicklungen bilden, die mit-

eLnander darob der durch unterbrochene Linien dargestellten

Wicklungsstrang, der beim weiterlaufenden Spulenwagen gebil-

dat wird, verbunden ai.cd. Das bedeutet, daß der Spulenwaaen

bls z uz Stelle des nächsten Wicklungsringes, der als Kammer-

traunwand 11b dient, weiterrückt,wenn der vorhergehende

Wicklungsring i;ur vollen radialen Wicklungshöhe aufgelaufen

ist.

U der Regel i.et de.$ %.mmei.4syntem luftgefüllt. Es hat sich

jfdoch. gezolfi@t, daß ein großes luftvoltmceu bei den Härtungs-

pr°oze.sien des glaefaEier-,zo,)tärkten Kunststoffs zur Elasen-

bilduug führen kann. Wenn anlahe fälle auftraten, ist es

zweckmäßig, das Kammersystem mit einem echaumstof=gemiseh,

beispielsweise aus #«Dolyurs-ihaa, hartschäumend auszufüllen,

vedadurch das ZFzfi-tvolumen zu vermindern, ohne daß der er-

w4nachte Effekt bezüglich Tier thermischen Eigenschaften

vnrlorengeht. Solche HartFehäume können zuerst im Spritz-

verfahren aufgebracht und anschließend abgespachtalt wer-

den, an daß eine glatte Oberfläche erhalten wird. Außerdem

ist die Verwendung @.-on Hartschäumee technisch insofern

als es möglich ist, die nachfolgenden Schichten,

nämlich das Außonrohr 13 oder die Zwisohenlage 12 mit Iso--

oyanaten, beispiolƒweiie dem unter den Warenzeichen "Desrodur R"

der Firma Bayer, Imverkusen, bekannten Stoff vorsubehandeln.

Die Hh.ftfeatigkeit der Schichten untereinander wird dadurch

verbessert. .

Die Verwendung von Waben verbessert die Festigkeit in Länge-

i#iahtung, so daß die derart hergestellten Rohre den bisher

iibl.x.rhen, nach dem .9i1ameat Windiug-Verfahren hergestellten

Rohren und auch allen anderen gewickelten oder geschlender-

ten Rohren aas Kunststoff überlegen sind..

Bei besonders hohen Temperaturen ist es, wie oben bereits

aasgeführt, zweckmäßig, eine zusätzliche rohrförmige Zwi®chen-

vand i,-nd ein znaät$lichee gammersyetem einzubauen. Dabei iet

en zweckmäßig, nuch die Kümmern des zusätzlichen Kammersystems

durch Schaumetoffe auszufüllen. Die Gesamtwandatärke der

Robrachichten braucht dann nur ein Bruchteil der Normale-

schichten betragen, wenn im Pilament-Winding-Verfahren ge-

.wyckelt wird. Insgesamt sollen sämtliche Wandstärken der

F.'.iament-Winding-Schiohten die gleiche Dicke besitzen wie

bei der Rsrstellung die Gqaaamtdicke eines Normalrohres.

T@@3@@.ch ist eis .n@@esondere bei Verwendung von Hartschäumen

r8gIch, daß der Berstdruax des derart aufgebauten Rohren

über den Berntdruek eines enteproahenden Normalrohren liegt.

Claims

Pa--entansprüche

1 , Mehrschichtiges, aas glasfaserverstärkten Kunststoffen aufgebautes Rohr mit guten thermisehen Isoliereigan- echaften und hüber mechanischer Festigkeit, dadurch gekenn- zeichnet, daß zwischen ein Innenrohr (10) und ein koaxial dazu angeordnetes Außenrohr (13) ein-äammersystea (11) aus in A=ialrichtung hintereinander angeordneten Kammern eingefugt ist, von dem die äammertrennwänie (11a, 11b) 'das Innenrohr vom Außenrohr trennen. 2. Rohr nach Auspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB das Kamersystem (11) wabenförmig ausgebildet ist. 3. Rohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ertrsnnwäude (11s,, 11b) aus glasfaserverstärktem Kunststoff bsgtehen. 4. Mehrschichtiges, aus glasfaserverstärkten Kunststoffen aufgebautes Rohr mit guten thermischen Isoliereigenschaften

und hoher mechanischer Z;Uti gkeit, dadurch gekennzeichnet daB auf der ein Innenrohr/bildenden Roiurgrundwicklung

aus dem gleichen Wickelmaterial ein Hammersystem (11), das im wreaentliehoo aus sich kreusenden oder als in axialen Jbatand voneinander angeordneten,. ringförmigen ttieklungs-

3tr4ngen beeteht, und darLber eine Rohädeckwicklung als Außenrohr (13) gewickelt sind. 5. Robr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwl.schen dem äammersystem (11) and dem Außenrchr (13) eine dünne Zwischenlage (12) eingewickelt ist. 6. Rohr nach Anspruah 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zw!schenlage (i2', aus einem Vlies besteht. 7. RC.- nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, da8 di e Z,iiaahen:nge (12' eine dünne Metallschloht aufweist. 3. Rchr nach 4nspraoh 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ZwischenUge (12) aus metallisiertem Papier besteht. 9. Rohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwigchenlage Q12) aus metallisierten Kunststoff besteht. 10. .'chr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daB'die Zwtuchenluge #"12) aus einer Metallfolie besteht. 11. Rohr nach einem der vorhergehenden knaprüehe, dadurch gekennzeichnet, daß das äamrersystem (11) weni,istene teilweise mit Hartechausstofi ausgefüllt ist.

Rohr nach .Anspxuch 11, dadurr:a gekennzeichnet, daß der lsrtschaums toi f aus Pnlyurethan besteht. 13. Pibr nach einem der Ansprüche 6 bin 12, dadurch gekenn- ueichnet, :n.2 die Zwischenlage (12) mit IBocyanat vorbe- handelt ist. 14. Ruhr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet t daß zwischen dem %amersystem (11) Land dem Außenrohr (13'j mindestens eine weitere, als Trennwand dienende Rohrwicklung und eine weitere Kammer-- $;@stc@mwi ca@@.@,@ng eingewickelt Sind. Rohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch #ekennzelchnet,p daß die Innenwandung den Inneorohree (10) , -g mit Elastomeren überzogen ist. '-.6. Zierfahren zur Herstellung einen Rohres nach einem der vorhergehenden gnnprüche, dadurch gekann$eiwUnet, daß die Rohrwicklungen nach: dem Pilement--Winding-Verfahren gewickeit und dies %amuncire,rel.omwicklung ohne Unter-. brcchung den! Wtckelgaugea mit nur einem oder wenigen der Rov ingstrünge des lanenrahres (10) auf diene ßufge- wickelt wird.