DE19953737C1 - Mehrschichtverbundrohr - Google Patents

Abstract

Die vorliegenden Erfindung betrifft ein Mehrschichtverbundrohr (1), umfassend eine innere Hauptmaterialschicht (3) und eine äußere Hauptmaterialschicht (2), die aus Kunststoff bestehen und zwischen denen eine metallische Zwischenschicht angeordnet ist, welche mit den beiden Hauptmaterialschichten fest verbunden ist, wobei die metallische Zwischenschicht (4) zumindest abschnittsweise wellenförmig zwischen den beiden Hauptmaterialschichten (2, 3) angeordnet ist. Die Erfindung stellt damit ein Mehrschichtverbundrohr bereit, welches in seinem Querschnitt aufgeweitet werden kann, wenn dies zu Montagezwecken gewünscht ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrschichtverbund­ rohr, umfassend eine innere Hauptmaterialschicht und eine äußere Hauptmaterialschicht, die aus Kunststoff bestehen und zwischen denen eine dünne metallische Zwischenschicht ange­ ordnet ist, welche mit den beiden Hauptmaterialschichten fest verbunden ist.

Solche Mehrschichtverbundrohre werden beispielsweise für Heizungs- und Sanitärinstallationen verwendet. Durch die innere aus Kunststoff bestehende Hauptmaterialschicht ist gewährleistet, daß das Mehrschichtverbundrohr gegenüber dem durchströmenden Wasser resistent ist und keine Korrosion auftreten kann. Die äußere Hauptmaterialschicht aus Kunst­ stoff schützt das Mehrschichtverbundrohr auch vor mechani­ schen und chemischen Umwelteinflüssen. Die zwischen den beiden Hauptmaterialschichten eingelagerte metallische Zwischenschicht erhöht einerseits die Festigkeit des Verbund­ rohrs und beeinflußt andererseits dessen mechanischen Eigen­ schaften dahingehend, daß das Mehrschichtverbundrohr nach einer mechanischen Formgebung in dieser Form verbleibt und nicht aufgrund der elastischen Eigenschaften des eingesetzten Kunststoffes für die Hauptmaterialschichten in seine Ausgangsform weitgehend zurückgeht. Diese Eigenschaft des Mehrschichtverbundrohrs ist insbesondere bei der Verlegung im Sanitär- und Heizungsbereich nützlich, da dadurch eine schnelle Verlegung möglich ist und zusätzliche Befestigungs­ elemente eingespart werden können.

Der Anschluß des bekannten Mehrschichtverbundrohrs wird gewöhnlich durch spezielle Verbindungselemente (Fittings) erzielt, wobei diese Verbindungselemente teuer sind und den Einsatz von Spezialwerkzeugen erfordern. Es ist jedoch nicht möglich, das bekannte Mehrschichtverbundrohr an Anlagenele­ mente oder Verbindungselemente anzuschließen, wenn dazu eine ggf. unter Wärmezuführung bewirkte Aufweitung des Durchmes­ sers des Mehrschichtverbundrohrs notwendig ist. In diesen Fällen können nur Kunststoffrohre (ohne metallische Zwischen­ schicht) eingesetzt werden, deren Innendurchmesser durch mechanische Verformung aufgeweitet werden kann, so daß ein abdichtender Anschluß an entsprechende Rohrstutzen möglich wird. Bei dem Versuch, ein herkömmliches Mehrschichtverbund­ rohr aufzuweiten, reißt üblicherweise die metallische Zwischenschicht auf, da eine ausreichende Dehnung aufgrund der Materialeigenschaften nicht möglich ist. Um die metalli­ sche Zwischenschicht in einen verformbaren Zustand zu brin­ gen, müßte das Mehrschichtverbundrohr sehr stark erwärmt werden, was dann jedoch zur Zerstörung der aus Kunststoff bestehenden Hauptmaterialschichten führen würde.

In der US 5,839,478 ist ein Mehrschichtverbundrohr beschrie­ ben, welches eine metallische Zwischenschicht besitzt, die fest mit den Hauptschichten verbunden ist. Eine deutliche Querschnittserweiterung dieses Rohrs ist nicht möglich, da dabei die metallische Zwischenschicht aufreißen würde.

Es besteht daher ein Bedarf, ein Mehrschichtverbundrohr bereitzustellen, welches einerseits die Vorteile herkömmli­ cher Mehrschichtverbundrohre aufweist und andererseits eine ausreichende Aufweitung des Querschnitts ermöglicht, um es an andere Rohrelemente oder dergleichen anzuschließen.

Diese Aufgabe wird durch ein Mehrschichtverbundrohr gemäß Anspruch 1 gelöst, wobei die metallische Zwischenschicht zumindest abschnittsweise wellenförmig bezogen auf den Rohr­ querschnitt zwischen den beiden Hauptmaterialschichten verläuft. Dies bietet den Vorteil, daß bei einer Quer­ schnittsaufweitung des Mehrschichtverbundrohres eine Umfangs­ erweiterung der metallischen Zwischenschicht durch Abflachung der wellenförmigen Abschnitte erfolgt, so daß keine übermäßi­ gen Materialspannungen in der metallischen Zwischenschicht auftreten, wodurch ein Aufreißen dieser Zwischenschicht vermieden wird.

Generell ist es aufgrund des erfindungsgemäßen Aufbaus des Mehrschichtverbundrohrs aber auch möglich, eine Querschnitts­ verringerung vorzunehmen, da die federartige Gestaltung der wellenförmigen Zwischenschicht die dafür notwendigen Verfor­ mungen aufnehmen kann, ohne daß es zur Zerstörung der Zwischenschicht kommt.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Mehrschichtverbundrohrs zeichnet sich dadurch aus, daß der Querschnitt der metalli­ schen Zwischenschicht eine gleichförmige Wellenform aufweist, wobei die Amplitude der Wellen so gewählt ist, daß eine Aufweitung des Mehrschichtverbundrohrs um etwa 10% bis 20% des Innendurchmessers des Rohrs ohne Zerstörung der metalli­ schen Zwischenschicht möglich ist. Insbesondere ist es zweck­ mäßig, wenn die Amplitude der Wellen etwa 5% bis 20% des Durchmessers der Zwischenschicht beträgt. Mit diesen Dimesio­ nierungen ist sichergestellt, daß das erfindungsgemäße Mehr­ schichtverbundrohr ausreichend weit aufgeweitet werden kann, um an herkömmliche Installationsanforderungen angepaßt zu sein.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform bestehen die Hauptma­ terialschichten aus Polyäthylen und die metallische Zwischenschicht besteht aus Aluminium, wobei die einzelnen Schichten durch Klebematerialien miteinander verbunden sind. Bei dieser Kombination ist eine Herstellung im Endlosextrusionsverfahren möglich.

Eine besonders einfach herzustellende Ausführungsform zeich­ net sich dadurch aus, daß die Hauptmaterialschichten im wesentlichen vollflächig an die metallische Schicht angeformt sind, so daß die Wellentäler von der jeweils angrenzenden Hauptmaterialschicht vollständig ausgefüllt sind. Die bishe­ rigen Herstellungsverfahren für herkömmliche Mehrschichtver­ bundrohre können somit weiterhin eingesetzt werden, wobei auch die verwendeten Werkzeuge nur geringfügig abgewandelt werden müssen, um die wellenförmige Zwischenschicht auszubil­ den.

Bei einer demgegenüber abgewandelten Ausführungsform sind die Wellentäler der metallischen Zwischenschicht mit einem sepa­ raten Füllmaterial ausgefüllt. Dieses Füllmaterial kann beispielsweise ein Wärmedämmstoff sein, wodurch zusätzlich verbesserte Wärmeisolationseigenschaften bereitgestellt werden. Wenn die Wellentäler als Hohlräume verbleiben sollen, muß eine besonders gute Verbindung zwischen den Hauptmate­ rialschichten und den Wellenbergen hergestellt werden, um die geforderten Festigkeiten des Mehrschichtverbundrohres sicher­ zustellen. In diesen Fällen wird es vorteilhaft sein, wenn die Zwischenschicht eine Wellenform mit abgeflachten Berei­ chen und steilen Flanken (rechteckförmig) aufweist.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Ausgestaltungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Mehrschichtverbundrohrs;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Perspektivansicht des erfindungsgemäßen Mehrschichtverbundrohrs mit einem querschnittserweiterten Rohrende.

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Mehrschichtverbundrohrs 1. Das Mehrschichtverbundrohr 1 besteht im wesentlichen aus einer äußeren Hauptmaterial­ schicht 2, einer inneren Hauptmaterialschicht 3 und einer metallischen Zwischenschicht 4. Die äußere Hauptmaterial­ schicht 2 und die innere Hauptmaterialschicht 3 bestehen aus Kunststoff, beispielsweise Polyäthylen. Dabei können für die äußere und für die innere Hauptmaterialschicht dieselben Materialien eingesetzt werden oder es werden verschiedene Kunststoffe verwendet, beispielsweise wenn unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten gewünscht sein sollten. Häufig wird die äußere Hauptmaterialschicht 2 auch Farbpigmente enthal­ ten, die einerseits nützlich sein können, um die Widerstands­ fähigkeit gegen natürliche UV-Strahlung zu erhöhen und ande­ rerseits einer optischen Kennzeichnung unterschiedlicher Mehrschichtverbundrohre dienen können (beispielsweise als Herstellerkennzeichen oder zur Identifikation bestimmter Durchmesser des Mehrschichtverbundrohrs).

Die äußere Hauptmaterialschicht 2 ist mit der metallischen Zwischenschicht im wesentlichen vollflächig fest verbunden. In gleicher Weise besteht eine Verbindung zwischen der metallischen Zwischenschicht 4 und der inneren Hauptmaterial­ schicht 3. Üblicherweise wird diese Verbindung zwischen den einzelnen Schichten jeweils durch eine Klebeschicht erreicht, die in der Figur nicht explizit gezeigt ist.

Die erfindungsgemäße Besonderheit des Mehrschichtverbundrohrs besteht darin, daß die metallische Zwischenschicht 4 wellen­ förmig zwischen den beiden Hauptmaterialschichten 2, 3 ange­ ordnet ist. Auf die spezielle Form der metallischen Zwischen­ schicht 4 kommt es jedoch nicht an. Es ist durch die wellen­ förmige Gestaltung lediglich sicherzustellen, daß eine Quer­ schnittserweiterung des Mehrschichtverbundrohrs möglich ist, ohne daß die Zwischenschicht 4 bei dieser Erweiterung zerstört wird. Dazu ist es lediglich nötig, daß aufgrund der Gestaltung der Zwischenschicht eine Umfangsabmessung dieser Zwischenschicht zur Verfügung steht, die eine Durchmesserver­ größerung ermöglicht. Die Wellenform ist dazu besonders geeignet, da sie bei einer gleichförmigen Querschnittserwei­ terung, wie sie üblicherweise gewünscht ist, eine gleichmä­ ßige Materialdeformation der Zwischenschicht in sämtlichen Bereichen entlang einer Umfangslinie zur Folge hat. Bei der Querschnittserweiterung wird sich die Amplitude der Wellen­ form verkleinern, so daß die Wellentäler und Wellenberge ausgeglichen werden und sich die Querschnittsform der metal­ lischen Zwischenschicht mit wachsender Querschnittserweite­ rung einer Kreisform mehr und mehr annähert.

In Abhängigkeit von der angestrebten Querschnittserweiterung können auch andere Formgebungen für die Zwischenschicht 4 sinnvoll sein. Ggf. ist es ausreichend, wenn die wellenför­ mige Gestaltung einzelne Abschnitte entlang des Umfangs der metallischen Zwischenschicht erfaßt.

Die wellenförmige Ausgestaltung der Zwischenschicht ergibt außerdem ein federartiges Verhalten dieser Schicht in radia­ ler Richtung, wobei die speziellen Federcharakteristiken auch von dem gewählten Material der Zwischenschicht abhängig sind. Damit ist es aber auch möglich, bei anderen Anwendungsfällen eine Querschnittsverringerung des Mehrschichtverbundrohrs zu gestatten, wobei sich dabei die Amplitude der Zwischenschicht vergrößern würde. Generell wird eine Querschnittsveränderung des Mehrschichtverbundrohrs ermöglicht, indem dieses mechanisch aufgeweitet wird oder im betreffenden Abschnitt bis zum Erweichungspunkt des für die Hauptmaterialschichten verwende­ ten Kunststoffes erwärmt wird und anschließend eine mechani­ sche Verformung mit entsprechenden Hilfsmitteln durchgeführt wird. Nach Abkühlung des erwärmten Abschnittes des Mehr­ schichtverbundrohrs verbleibt dieses in der mechanisch vorge­ gebenen Form. In der Installationstechnik stehen für herkömm­ liche Kunststoffrohre entsprechende Hilfsmittel zur Quer­ schnittsveränderung zur Verfügung.

In der in Fig. 1 gezeigten Querschnittsansicht ist auch eine Schweißnaht 5 gekennzeichnet, an welcher die metallische Zwischenschicht geschlossen ist. Je nach Herstellungsverfah­ ren kann die metallische Zwischenschicht als zylindrisch geformtes Metallband, welches längsseitig verschweißt ist, oder auch in anderer Weise ausgebildet werden. Ggf. entsteht ein Überlappungsbereich, in welchem das Metallband auch verpreßt werden kann.

In Fig. 2 ist in einer perspektivischen Ansicht ein Mehr­ schichtverbundrohr gezeigt, welches an dem dargestellten Rohrende eine Querschnittsaufweitung erfahren hat. Es ist erkennbar, daß einerseits der Durchmesser des Mehrschichtver­ bundrohrs im Aufweitungsbereich zugenommen hat, andererseits die Ausprägung der Wellenform der metallischen Zwischen­ schicht 4' deutlich reduziert ist. Bei der Verwendung von bei Mehrschichtverbundrohren üblichen Materialien, können sich die Hauptmaterialschichten und die Klebeschichten ohne Zerstörung an die relativ geringen Formänderungen der Zwischenschicht anpassen. Im Falle der Erwärmung des gesamten Abschnitts, der einer Querschnittserweiterung unterzogen werden soll, geht das Material der äußeren und inneren Haupt­ materialschichten 2, 3 in einen verformbaren Zustand über, so daß es sich bei der Querschnittserweiterung noch leichter an die veränderte Form der metallischen Zwischenschicht 4 ohne weiteres anpassen kann. Wenn eine Erwärmung zur Querschnitts­ erweiterung nicht in diesem Maße gewünscht ist, und die äußere und innere Hauptmaterialschicht aus einem Material bestehen, welches auch bei geringeren Temperaturen verformbar ist, kann es zweckmäßig sein, die Wellentäler der Zwischen­ schicht während der Herstellung des Mehrschichtverbundrohrs mit einem speziellen Material aufzufüllen, welches auch bei niedrigeren Temperaturen plastische oder elastische Deforma­ tionen gestattet, um auch nach einer Querschnittsaufweitung einen flächigen Materialschluß zwischen den einzelnen Schich­ ten zu gewährleisten.

Bei abgewandelten Ausführungsformen können die Wellentäler auch mit einem besonders wärmeisolierenden Material aufge­ füllt sein, um die Wärmedämmeigenschaften des Mehrschichtver­ bundrohrs zu verbessern.

Claims (10)

1. Mehrschichtverbundrohr (1), umfassend eine innere Hauptma­ terialschicht (3) und eine äußere Hauptmaterialschicht (2), die aus Kunststoff bestehen und zwischen denen eine metallische Zwischenschicht angeordnet ist, welche mit den beiden Hauptmaterialschichten zumindest an mehreren Punk­ ten entlang des Umfangs fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Zwischenschicht (4) zumindest abschnittsweise wellenförmig bezogen auf den Rohrquerschnitt zwischen den beiden Hauptmaterialschichten (2, 3) verläuft.

2. Mehrschichtverbundrohr nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verlauf der metallischen Zwischenschicht (4) im Rohrquerschnitt eine gleichförmige Wellenform aufweist, wobei die Amplitude der Wellen so gewählt ist, daß eine Aufweitung des Mehrschichtverbundrohrs um etwa 10% bis 20% des Innendurchmessers des Mehrschichtverbund­ rohrs (1) ohne Zerstörung der metallischen Zwischenschicht möglich ist.

3. Mehrschichtverbundrohr nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Amplitude der Wellen etwa 5% bis 20% des mittleren Durchmessers der metallischen Zwischenschicht (4) beträgt.

4. Mehrschichtverbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Hauptmate­ rialschichten (2, 3) und der metallischen Zwischenschicht (4) jeweils eine Klebeschicht angeordnet ist, die der Verbindung der einzelnen Schichten dient.

5. Mehrschichtverbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Zwischen­ schicht (4) durch ein im wesentlichen zylindrisch geform­ tes Metallband gebildet ist, welches entlang seiner Längs­ erstreckung verschweißt (5) ist.

6. Mehrschichtverbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptmaterialschichten (2, 3) aus Polyethylen und die metallische Zwischenschicht (4) aus Aluminium bestehen.

7. Mehrschichtverbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptmaterialschichten (2, 3) an die metallische Zwischenschicht (4) flächig ange­ formt sind, so daß die Wellentäler von der jeweils angren­ zenden Hauptmaterialschicht im wesentlichen vollständig ausgefüllt sind.

8. Mehrschichtverbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellentäler der metalli­ schen Zwischenschicht (4) mit einem separaten Füllmaterial ausgefüllt sind, welches einerseits fest mit der Zwischen­ schicht und andererseits fest mit den jeweils angrenzenden Hauptmaterialschichten (2, 3) verbunden ist.

9. Mehrschichtverbundrohr nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Füllmaterial ein Wärmedämmstoff ist.

10. Mehrschichtverbundrohr nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Füllmaterial bei einer vorbestimmten Temperatur deformierbar ist, die kleiner als die Schmelz­ temperatur des Materials der Hauptmaterialschichten (2, 3) ist.