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Verstärkte Gewindegänge für Rohre und Verfahren zur Herstellung der
Gewindegänge Die Erfindung bezieht sich auf glasverstärkte Kunststoffrohre und betrifft
insbesondere auf den Rohren geformte Innengewindegänge hoher Pestigkeit sowie ein
Verfahren zum Formen dieser Gewindegänge.
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Die Verwendung von glasverstärkten Kunststoffrohren ist bekannt.
In der schwebenden deutschen Patentanmeldung R 35 471 XII/47f vom 21. Juni 1963
ist ein glasverstärktes Kunststoffrohr beschrieben, dessen entgegengesetzte Enden
mit einem Außengewinde bzw einem Innengewinde versehen sind, die nach einem bestimmten
Verfahren auf dem Rohr geformt werden.
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Nach diesem Verfahren werden die Innengewindegänge auf dem einen
Ende eines verstärkten Kunststoffrohres unter Verwendung einer Innengeindeform,
z*B. eines mit Gewinde versehenen stutzenartigen Bauteiles, der auf dem einen Ende
einer
Rohrform oder eines Dornes sitzt, hergestellt. Das Rohr wird
dann um den morn herum nach dem in der deutschen Patentanmeldung R 31 928 X/39a
von 22. Januar 1962 beschriebenen Verfahren geformt, wobei abwechselnde chichten
oder Lagen aus in Längsrichtung und in'piralrichtung verlaufenden Glasgespinsten
auf den Dorn aufgewickelt und diese Glasgespinste in ungehärtetes Harz, z. P Epoxyharz,
eingebettet werden0 Gleichzeitig mit der Herstellung des Rohres werden Harz und
Gespinst auch auf die Stutzengewindegänge, die die Innengewindeform bilden, aufgebracht0
Die gesamte Zusammenstellung wird dann durch Einwirkung von ärre gehärtet und das
einstückige Pohr mit den darauf geformten Innengewindegängen wird dann von den Gewindeformen,
die aus dem Stutzen und dem "orn bestehen, abgeschrautt.
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Bei dieser Herstellung entstehen erfahrungsgemäß oft schwache Stellen
in den Gewindegängen, wodurch natürlich die Festigkeit und die Verwendung des Rohres
als Ganzes beeinträchtigt wird0 ei dem in der schwebenden deutschen Patentanmeldung
R 35 471 XII/47f beschriebenen Verfahren wird ungehärtetes Harz auf die Gewindegänge
des umlaufenden Stutzens aufgebracht und kurze Glasgespinstlängen werden auch in
die zwischen den Gängen befindlichen Zwischenräume eingelegt. Das Gespinst wird
in das Harz eingebettet, das in den Zwischenräumen vorhanden ist, die sich zwischen
den Gewindegängen der Gewindeform befinden, wodurch die Spannfestigkeit
der
fertigen Gewindegänge erhöht wird und gleichzeitig die gesamte Luft, die in dem
um die Gewindegänge angeordneten ungehärteten Harz anfänglich eingeschlossen war,
entfernt wird.
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Es entstehen jedoch chwierigkeiten, wenn das flüssige ungehärtete
Gemisch aus Harz und Härtemittel, das die Gewindegänge umgab, von der Nachbarschaft
der Gewindeform oder der Stutzengewindegänge abfloß und die in dieser Gewindeform
liegenden Glasgespinstfäden in einem ungesättigten Zustande zurückließ.
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Infolge der Luftkammer oder Hohlräume, die dadurch entstanden, daß
das ungehärtete Harz und das Härtemittel bei der während der Herstellung des Rohres
erfolgenden Dreilung des Dornes und des daran befestigten tutzens abflossen, entstanden
Gewindegänge, die eine nur geringe Festigkeit aufwiesen. Diese geringe Festigketi
führte zu einem vorzeitigen Ausfall des Rohres. Diese Schwäche der Gewindegänge
knnn nur dadurch behoben werden, daß bei der Herstellung de ohres darauf geachtet
wird, daß die einen Teil des fertigen Rohres bildenden Innengewindegänge vollständig
frei von Luftkammern und Hohlräumen , die zu eine vorzeitigen Versagen des Rohres
führen, sind.
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Mit der Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, bei desi verhindert
wird, daß ein AbflieBen des Harz-HäYteiittel-Gemisches aus der Nachbarschaft der
auf der Gewindegangform angeordneten Gespinstverstärkung erfolgt.
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Mit der Erfindung wird daher ein verbessertes glasverstärktes Kunststoffrohr
geschaffen, dessen einstückig mit dem Rohr geformte Innengewindegänge eine grdßere
Festigkeit haben und frei von allen Lufteinschlüssen, die die Ursache eines vorzeitigen
Versagens bilden, sind.
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Ferner wird ein zum Herstellen eines glasverstärkten Kunststoffrohres
bestimmtes Verfahren geschaffen, bei welchem dem ungehärteten Gemisch aus Kunststoff
und Härteittel, das den glasverstärkten Abschnitt der Gewindegänge umgibt, ein Zusatzmittel
zugesetzt wird, das den inneren Fluß der aus Harz und Härtemittel bestehenden Mischung
beim Herstellen des Rohres verhindert, so daS keine nachteiligen Luftrkammern oder
Öffnungen in den Gewindegängen auftreten können Ferner soll ein Verfahren geschaffen
werden, bei welchem Innengewindegänge großer Festigkeit in eine glasverstärkten
Kunststoffrohr gleichleitig mit der üblichen herstellung des Rohrkörpers gebildet
werden, eo daß die Gesamtherstellungszeit eines Rohres auf einer Xindestgröße gehalten
wird.
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Diese Kennzeichen sowie andere Kennzeichen ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung anhand der Zeichnung.
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Bei einer Ausführung ist eine Innengewinderform, die aus einem stutzenartigen
Bauteil besteht, an des einen Ende eines Dornes befestigt auf welchem ein glasverstärktes,
aus gehärtetem Kunststoff bestehendes Rohr geformt werden soll0 tin flüssiger ungehärteter
Kunststoff, der auch bei der Herstellung
des Rohres verwendet wird,
z. B. eine Masse aus einem Epoxyharz und einem Härtemittel, wird in die Gewindegänge
des Stutzens oder in die Gewindegänge der Innengewindeform für das endgültige Rohr
gegossen, wenn sich der stutzen oder Nippel mit dem Dorn dreht. Fein zerteiltes
Silikapulver einer Teilchengröße von weniger als 200 Maschen wird auf das ungehärtete
Harz aufgebracht. Das anfänglich warme Harzgemisch aus Epoxyharz und Härtemittel,
das auf die Gewindegänge aufgetragen wird, kann aus eirem Gemisch bestehen, das
das oilikapulver enthält oler glas Gemisch aus 7 Harz und Ifärtemittel und das Silikapulver
können in getrennten Stufen aufgebracht werden.
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Nach Peendigung des Aufbringens des Gemisches aus Harz und Härtemittel
und des Silikapulvers wird das Gemisch in die Gewindegänge eingespachtelt oder eingedrückt
und unter geringer Zugspannung stehende lockere Bänder aus Glasgespinst werden um
die mit Harz und Silikapulver gefüllten Gewindegänge gewickelt, bis die Stutzen-
oder Nippelgewindegänge vollständig gefüllt sind. Ungefähr vier bis sechs Auflagen
der Gespins-tfäden sind notwendig, um die Gewindegänge des Stutzens oder des Nippels
zu füllen, und bei jeder Auflage der Gespinstfasern, von denen jede aus einer einzigen
Vifassung besteht, wird die Zugspannung auf die Gespinstfasern etwas erhöht. Nach
diesem ersten Aufbringen wird zusätzliches Epoxyharz und Härtemittel aufgebracht
und in die Gewindegänge eingespachtelt, worauf drei bis fünf zusätzliche Auflagen
der
Gespinstfasern aufgelegt werden. Anschließend an dieses endgültige
Aufbringen der Glasverstärkung auf die mit Harz gefüllten Gewindegänge der Form
wird Silikapulver aufgebracht und eingedrückt.
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Der Rohrkörper wird dann in herkUmmlicher Weise geformt, und zwar
durch Aufbringen einer in Längsrichtung sich erstreckenden Hülle oder Faserverstärkung,
die sich über die teilweise geformten Gewindegänge erstreckt und die mit einer Masse
aus Epoxyharz und Härtemittel getränkt wird. Eine Spiralwicklung mit auf Abstand
stehenden Windungen wird dann auf den Rohrkörper aufgewickelt, um die erste in Längsrichtung
sich erstreckende Verstärkung niederzuhalten. Die Wicklungen haben in der Nähe der
Gewindegänge einen Abstand von ungefähr 6 mm bis 12 mm.
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Nach dem trmwickeln der Gewindegänge mit der letzterwähnten Spiralwicklung
wird eine zusätzliche Masse aus Epoxyharz und tärtemittel sowie ilicapulver eingearbeitet.
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Dann wird eine gleichmäßige Spiralwicklung zur wohrversterkung in
Richtungen quer zur Längsachse des endgültig geformten Rohres über die gesamte Länge
des Rohres und über die um den Nippel oder Stutzen geformten Gewindegänge gewickelt.
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Eine zweite in Längsrichtung verlaufende Hülle kann dann um das teilweise
geformte Rohr gezogen und eine zusætzliche Masse aus Epoxyharz und Härtemittel mit
Silikapu]ver kann auf die Gewinde oder über die Gewindegänge aufgebracht werden
Dann werden Spiralwicklungen um die Gewindegänge gewickelt,
um die
gewünschte Spannfestigkeit zu erzielen.
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Feine Masse aus Harz und Härtemittel wird aufeebracht, um die Wicklungen
zu sättigen. Dann wird das Rohr in der üblichen Weise und entsprechend den gewünschten
Festigkeitsforderungen fertiggestellt. Die Hüllen bestehen aus im wesentlichen aneinanderliegenden,
in Längsrichtung sich erstreckenden Gespinstfäden, die eine kontinuierliche Hülle
um den eingeschlossenen Dorn bilden.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben.
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In der Zeichnung zeigt rig. 1 einen vergrößerten Teillängsschnitt
in der Anfangsstufe der Gewindegangllerstellung durch einen stutzenartigen @@@teil,
der als eine Innengewindeform dient, deren Gewindegänge mit einet Gemisch AUS Harz
und Härtemittel teilweise cfllt sind, und zwar zusätzlich zu einer Glasgespinstyerstärkung
und einem Silkikapulver.
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Eig. @ zeigt die teilweise geformten Gewindegänge der Fig. 1 mit
zwei zusätzlichen Stufen, nämlich qem Aufbringen einer in Längsrichtung sich erstreckenden
Glasverstnrkung, auf die auf Abstand stehende, zum Niederhalten der Glasverstnrkung
dieenende Spiralen gewickelt sind. ist ein den Fig. 1 und 2 ähnlicher vergrößerter
Teillängsschnitt eines fertiggestellter. Innengewindes, auf dem zusntzliche in längsrichtung
und in piralrichtung verlaufende Lagen oder Schichten aus Glasverstärkung aufgebracht
sind.
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Fig. 1 zeigt ein vergrößertes Teilstück einer Innengewindeform 10,
die aus einem stutzenartigen Bauteil besteht, der mittels einer Klemmschraube od.dgl.
(nicht dargestellt) unbeweglich an einem drehbaren Dorn 12 befestigt ist. Da sich
die Erfindung lediglich auf die Verstärkung der Innengewinde bezieht, wird keine
nähere Beschreibung in bezug auf die Herstellung des Rohrkörpers gegeben. Die Herstellung
eines mit einstückigem Innengewinde und Außengewinde versehenen Rohres der in Frage
stehenden Art ist in der schwebenden deutschen PatentanmeBung R 35 471 XII/47f beschrieben.
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Wie bereits erwähnt, besteht die Aufgabe der Gewindegänge 14 des
Stutzens 10 darin, als eine Form oder Schablone für die Innengewindegänge zu dienen,
die mit des Inneren des einen Begrenzungsendes eines glasveretärkten gehärteten
Kunststoffrohres aus einem Stück geformt werden sollen. Es wurde gefunden, daß unverzwirnte
Glasgespinste, die abweehselnd in Längs- und Spiralwicklungen angeordnet werden
und in ein gehärtetes Harz, beispielsweise ein mit einem Härtesittel, z .B. Triäthylentetratin
gehärtetes Epoxyharz eingebettet sind, ein Rohr ergeben, das sehr gute Festigkeitseigenechaften
aufweist. Die Zahl der Glasgespinstlagen kann beliebig gewählt werden. Die Zahl
der Längalagen oder querverlaufenden Spirallagen, die auf den Kern oder Dorn aufgelegt
werden, ändert sich mit den Zwecken, für die das fertige Rohr verwendet werden soll.
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Vor der Herstellung irgend eines Teiles des Rohrkörpers
werden
die Zwischenräume zwischen den Gewindegängen 14 der in Fig. 1 dargestellten Form
10 mit einem Trennmittel, beispielsweise einem der bekannten Gußformfreigabemittel
überzogen. Das Drennmittel erleichtert das IIerausschrauben des stutzenartigen Bauteiles
aus dem fertig geformten Rohrs Die überzogenen oder gestrichenen Gewindegänge werden
dann mit einem flüssigen ungehärteten Gemisch aus Epoxyharz und Härtemittel gefüllt,
das fest in die Gewindegänge eingezogen oder eingespachtelt wird, so daß die Gewindegänge
vollständig ausgefüllt und frei von Lufteinschlüssen sind. In der Beschreibung ist
zwar Epoxyharz beschrieben, doch können bei der Ausführung des Verfahrens auch andere
Harze verwendet werden.
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Nachdem die Zwischenräume zwischen den Gewindegängen 14 mit dem Gemisch
aus flarz und Härtemittel gefüllt sind, wird auf die sich drehende Gewindeform und
auf das in den Gewinde-= ulgen befindliche Gemisch aus Harz und härtemittel ein
ilikapulver aufgebracht. Die Größe der ilikateilchen ist vorzugsweise kleiner als
200 Maschen. Vorzugsweise wird auf das Harz eine so große Menge Silikapulver aufgebracht,
daß eine Mischung entsteht, in der das Silikapulver in Gewichtsmengen von etwa 30%
vorhanden ist.
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Das auf das ungehärtete Harz aufgebrachte Silikapulver 16 wird dann
in die Gewindegänge eingezogen oder einige spachtelt, so daß ein gutes Mischen mit
dem Harz erfolgt.
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Dann werden kurze Glasgespinste 18 in Bandform ausgebreitet
und
in dieser ausgebreiteten Form in die mit Jtarz gefüllten Zwischenräume zwischen
die Gewindegänge 14 der Form 10 gebracht0 Nach dem Einmanteln wird auf das Glasgespinst
18 ein Überzug aus Epoxyharz und Härtemittel aufgebracht. Dieser Überzug wird über
der Oberfläche verteilt.
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Nach diesem letzterwähnten Auftragen des aus Harz iintl Härtemittel
bestehenden Gemisch werden drei Yis fünf zusätzliche Lagen aus Glasgespinst, und
zwar jede folgende Lage unter einer erhöhten Zugspannung, aufgebracht. Nach dem
letzten Aufbringen der Gespinste in ausgebreiteter Bandform sind die zwischen den
Gewindegängen 14 der Form 10 vorhandenen Zwischenräume im wesentlichen gefüllt,
Nach dem Aufbringen der letzten Gespinstlage wird wieder Silikapulver aufgebracht
und in die zwischen den Gewindegängen der Gewindeform vorhandenen Zwischenräume
eingearbeitet.
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Die Silikateilchen unregelmaßiger Oberflächenform haben gezackt oder
zackenartige Vorsprünge, die als Anker dienen, welche einen Fluß der ungehärteten
Masse aus Harz und Härtemittel aus der Nähe der Gewindegänge der Form 10 verhindern0
Der dilikatstein verankert daher das flüssige ungehärtete Harz an den Glasfäden,
und verhütet ein Fließen dieser Masse, so daß sich keine Kammern oder Hohlräume
in den Gewindegängen bilden können.
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Vorzugsweise weisen in dieser Stufe die Stutzengewirdegänge, wie
in Fig. 1 dargestellt, eine kleine Konkavität @ auf, die die Fläche des zwischen
den Gewindegängen vorhandenen Zwischenraumes begrenzt. Nachdem die Gewindegänge
in der
aus Fig. 1 ersichtlichen Weise gefüllt worden sind, wird
eine aus Glasgespinst bestehende Längshülle oder ein Längsschlauch, der dem fertigen
Rohrteil die erforderliche Zugfestigkeit gitt, unter Zugspannung über den sich drehenden
Rohrkörper gezogen und an seiner Stelle befestigt, so daß sich der Schlauch mit
dem Dorn und der daran befestigten Gewindefonii 10 dreht. Das eine Ende des Längsschlauches
erstreckt sich über die Gewindeform 10 und über die teilge-Fermiten harzgewindegänge,
wie Fig. 1 zeigt.
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T'ie unter erhöhter Zugspannung aufgebrachten Glasgespinste werden
anfangs an den sich drehenden, mit Harz gefüllten Zwischenräumen der Gewindegänge
der Form 10 durch die Viskosität der aus Harz und Härtemittel bestehenden FlüssigKeit
gehalten. Die Drehung der Form zieht also die Gespinste aus iem Vorrat, nachdem
die Gespinste anfänglich befestigt wurden sind.
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Ein Längsschlauch 20 zeigt 2), der um die teilweise eeformten, aus
verstnrktem Harz bestehenden Gewindegange liegt, wird auf der Gewindeform 10 aufgebaut.
Der Längsschlauch 20 ist an seiner Mitte (nicht dargestellt) feste zogen, so daß
die Verformung des Schlauches durch Schleuderkräfte verringert wird. eine Spiralwicklung
22, deren Hauptaufgabe darin besteht, den Schlauch oder die Hülle 20 auf der kern-
oder Dornflnche zu halten, wird dann auf den Dorn Uber den Längsschlauch 20 längs
des Rohres aufgebracht.
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Diese um Niederhalten dienende Spirallage liegt über der
Gewindeform
10 in dichten spiralen, die ungefähr einen gegenseitigen Abstand von 6 mm bis 12
mm haben.
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Vor dem Aufbringen der Niederhalteepirale 22 wird der Längsschlauch
20 mit einem Epoxyharz gesättigt, so daß eine vollwandige, von Luftkammern freie
Ausführung vorhanden ist und die Möglichkeit eines Lufteinschlusses verringert ist,
Nachdem eine Niederhaltespirale, z.B. die Spirale 22 (Fig. 2) auf den Längsschlauch
20 über die Gewindeform 10 gewickelt worden ist, wird der über der Gewindeform 10
liegende Teil oder Abschnitt dee Längsschlauches wieder mit einer Masse aus Epoxyharz
und Härtemittel, dem Silikapulver zugesetzt ist, gesättigt. Das Rohr dieser Stufe
hat nun die in Fig. 2 dargestellte Form.
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Nunmehr wird eine Spiralwicklung 24 ate Glasgespinst auf wie gesamte
Länge des Rohres aufgelegt, wobei sich diese wicklung auch über die Gewindeform
10 erstreckt. Die Spiralsicklung 24 zieht den Längsschlauch 20 dicht an die konkaven
flächen der teilweise geformten Gewindegänge, worauf der gesamte Schichtbau anschließend
zu einem vollwandigen, luftkammerfreien einstückigen Bauteil gehärtet wird. Der
Schlauch 20 gibt den Gewindegängen eine Scherfestigkeit oder eine Verstärkung, die
einer Bewegung relativ zur Rohrwand entgegenwirkt, da der Schlauch parallel zur
Längsachse des Rohres verläuft. Nach dem Aufbringen der überlappenden Spiralwicklung
24 (Fig. 3) wird ein zweiter Längeechlauch 26 über die spiralwicklung aufgebracht,
um dem fertigen Rohr
eine zusätzliche Zugfestigkeit zu geben. Der
zweite Längsschlauch oder die zweite Längshülle wird in der Mitte in der gleichen
Weise wie der erste Längsschlauch 20 oder die erste Längshülle 20 festgezogen und
wird ebenfalls mit der aus Harz und Härtemittel bestehenden Masse gestättigt. Dann
wird nochmals die am die Rohrform 10 liegende Glasverstärkung mit einer Masse aus
Harz und Härtemittei gesättigt und Silikapulver von kleinerer Teilchengröße als
200 Maschen aufgebracht und in die Masse eingearbeitet. ach diesem 2ilika-Aufbringen
werden zusätzliche Spiralwicklungen aus Glasgespinst aufgelegt, bi die gewünschte
Zugfestigekti der Gewindegänge vorhanden ist0 imine genügend große Harzmenge wird
bei diesen Wickeln der Spiralwicklungen aufgebracth, so daß die Jpiralverstärkungen
vollständig mit Harz gesättigt sind0 Die letzte Glasverstärkung wird in Form einer
spiralwicklung aufgelegt, die die Gespinste an ihrer btelle auf der Außenfläche
des Rohres verankert. In der Nähe der Formgewinde wird eine Wölbung 28 (Fig. 3)
geformt, die als eine verstnrkte Flnche dient, an der Schraubenschlüssel ode randeren
Werkzeuge zum Hantieren des Rohres angesetzt werden können Mit der Erfindung ist
also ein Verfahren zum formen von aus glasverstärktem Harz bestehenden Gewindegangen
auf er Innenseite eines Rohres geschaffen, wobei diese Gewindegänge bei ihrer Herstellung
keine Luft einschließen kcinnen.
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Die herstellung eines vollwandigen, hohlkammerfr@ien, aus
vers-tärktem
gehärtetem Harz bestehenden Gewinde wird dadurch erzielt, daß ein feines Silikapulver
auf die Glasverstnrkungen des ungehärteten Harzeu aufgebracht wird, das bei den
ersten Stufen der Geindeherstellung in die Zwischenräume zwischen den Geindegängen
der Gewindeform eingelegt ist.
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Die kleinen Silikatielchen dienen al Harzverankerungen, die die flüssige
Masse aus Harz und hnrtemittel in der Mähe der Glasfndenverstnrkungen halten, die
in die Gewindegänge der Gewindeform eingelegt sinde Infolge dieser Verankerungswirkung
der Silikateilchen wird ein Heraussickern der flüssigen Msse aus Harz und Hartemittel
aus den inneren Teilen oder Atchnitten der Gewindegänge im weientlichen vollständIg
vermieden. Da bei den beschriebenen Stufen ein vollwandiges, vcn Hohlkammern freies
Gewinde entsteht, tat des Gewinde eine sehr hohe @estigketi, so daß auch d; Rohr
eine gute Ge@amtfestigketi aufweist.
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Es können verseineden Änderungen vorgenommen werden.
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Die in den Gewindegängen ve@ @endete besondere Art der Gespinste oder
Glasverstärkungen ist nicht von Bedeutung. t)ie Zahl der Fäden in jedem Gespinst
ist nicht wesentlich, Die Zahl der Lagen, die erforderlich ist, um die zwischen
den Gewindegängen der Gewindeform 10 vorhandenen Zwischenräume auszufüllen, kann
von der in der Beschreibung erwähnten Zahl abweichen.
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Die dargestellten Beispiele sind nur als Erfläuterungsbeispiele zu
werten, di im Rahmen der Patentansprüche geändert werden können, ohne den Bereich
der Erfindung zu verlassen.
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- Patetnansprüche -