-
Hintergrund der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hohlkörper aus Polymermaterial.
-
Hohlkörper aus Polymermaterial, insbesondere in Form von Rohren bzw. Rohrleitungen, welche im Baubereich für die Verlegung im Erdreich und/oder in Gebäuden vorgesehen sind, werden nach der Verlegung und später auch zur Instandhaltung in regelmäßigen zeitlichen Abständen inspiziert, wobei die Inspektion unter anderem das Auffinden von Verschmutzungen, Fehlstellen und Beschädigungen an der Oberfläche des Hohlkörpers, umfassend Innenflächen bzw. Außenflächen, und insbesondere auch das Auffinden von Lageabweichungen des Hohlkörpers von einer vorgegebenen Soll-Lage im Erdreich oder in einem Gebäude umfasst. Diese Rohrleitungen sind meist kaum zugänglich im Erdreich und/oder den Gebäuden verlegt und an die Innenflächen der Rohrleitungen gelangt nur sehr wenig Licht. Zur Inspektion der Innenflächen werden daher in der Regel selbstfahrende Kamera-Roboter oder vergleichbare Vorrichtungen eingesetzt, welche jedoch nur eine begrenzte Lichtleistung erbringen können, was die Inspektionsarbeit sehr erschwert und zur Folge haben kann, dass unter Umständen kritische Fehlstellen, Beschädigungen und/oder Verschmutzungen an den Innenflächen nicht erkannt werden. Das Auffinden von Lageabweichungen ist insbesondere bei einer in einem tiefen Bohrloch verlegten Rohrleitung infolge der dort vorhandenen schwachen Lichtverhältnisse recht schwierig.
-
Zugrundeliegende Aufgabe
-
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hohlkörper aus Polymermaterial anzugeben, der im Unterschied zu bekannten Lösungen bei schwachen Lichtverhältnissen wesentlich einfacher inspiziert werden kann.
-
Erfindungsgemäße Lösung
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Hohlkörper aus Polymermaterial gelöst, wobei wenigstens ein Oberflächenbereich des Hohlkörpers mit wenigstens einer phosphoreszierenden Schicht versehen ist, wobei die phosphoreszierende Schicht aus einem Gemisch besteht, das ein Polymermaterial und wenigstens ein phosphoreszierendes Material umfasst.
-
Phosphoreszierende Materialen leuchten nach Bestrahlung mit Licht eine gewisse Zeit nach, wobei diese Nachleuchtzeit einen Bruchteil einer Sekunde oder einige Stunden oder je nach Material auch einige Monate dauern kann. Bei der Bestrahlung der phosphoreszierenden Materialien mit Licht, welches insbesondere sichtbares Licht oder UV-Licht sein kann, spricht man auch von der Aktivierung der phosphoreszierenden Materialien, so dass diese nach Bestrahlung nachleuchten können. Die wenigstens eine phosphoreszierende Schicht stellt somit nach Aktivierung bzw. Bestrahlung mit sichtbarem Licht oder UV-Licht eine wirksame Lichtquelle für eine nachfolgende Inspektion dar. Die Oberfläche des Hohlkörpers, welche sowohl die Außenfläche als auch die Innenfläche des Hohlkörpers umfasst bzw. Außenflächen als auch Innenflächen des Hohlkörpers umfasst, kann somit im Unterschied zu bekannten Hohlkörpern wesentlich einfacher inspiziert werden, und zwar wenigstens bereichsweise, d. h. dass der von der phosphoreszierenden Schicht beleuchtete Bereich der Oberfläche bzw. die beleuchteten Bereiche der Oberfläche genauer inspiziert werden können. Ferner wird das Auffinden von Lageabweichungen des Hohlkörpers von einer vorgegebenen Soll-Lage im Erdreich oder in einem Gebäude durch Vorsehen der nach Aktivierung als Lichtquelle wirkenden phosphoreszierenden Schicht wesentlich vereinfacht, insbesondere wenn der Hohlkörper in einem tiefen Bohrloch mit schwachen Lichtverhältnissen verlegt ist. Vorzugsweise kann die phosphoreszierende Schicht mit Kunstlicht oder Tageslicht im Wellenlängenbereich von 250 nm bis 900 nm aktiv werden oder ist mit diesem Licht aktivierbar. Besonders bevorzugt ist die phosphoreszierende Schicht mit Kunstlicht oder Tageslicht im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm aktivierbar, einhergehend mit einer hohen Leuchtdichte und Dauer des Nachleucht-Lichts.
-
Die phosphoreszierende Schicht ist vorzugsweise durch Coextrusion mit dem Oberflächenbereich stoffschlüssig verbunden bzw. unlösbar verbunden, so dass das Polymermaterial des Gemischs vorzugsweise ein extrudierbares Polymermaterial ist. Somit kann der Hohlkörper auf praktische und kostengünstige Weise durch Coextrusion des Gemischs und des Hohlkörper-Polymermaterials hergestellt werden, obwohl das phosphoreszierende Material in der Regel recht teuer ist. Alternativ kann der Hohlkörper auch ein spritzgegossener Hohlkörper sein oder ein aus einem Halbzeug hergestellter Hohlkörper, wobei die phosphoreszierende Schicht auf den Oberflächenbereich des Hohlkörpers aufextrudiert oder anderweitig aufgebracht ist.
-
Bei einer praktischen Ausführungsform weist der Hohlkörper eine einen Innenraum begrenzende Innenfläche auf, wobei die phosphoreszierende Schicht auf einem zusammenhängenden Bereich der Innenfläche aufgebracht ist. Wenn die phosphoreszierende Schicht auf einem zusammenhängenden Bereich der Innenfläche aufgebracht ist, kann die phosphoreszierende Schicht nach Aktivierung als wirksame zusammenhängende flächige bzw. schichtförmige Lichtquelle dienen, welche die Inspektion der Bereiche der Innenfläche, die von der phosphoreszierenden Schicht beleuchtet werden, wesentlich vereinfacht, insbesondere wenn für die Inspektion ein selbstfahrender Kamera-Roboter eingesetzt wird, der in der Regel nur eine begrenzte Lichtleistung erbringen kann. Die Aktivierung der phosphoreszierenden Schicht kann vor der Inspektion z. B. über selbstfahrende, beleuchtete Kameraroboter oder andere temporär eingezogene Leuchteinheiten mit Kunstlicht oder eingespiegeltem Tageslicht im Wellenlängenbereich von 250 nm bis 900 nm, vorzugsweise 400 nm bis 700 nm erfolgen.
-
Vorzugsweise kann der Bereich der Innenfläche streifenförmig ausgebildet sein. Besonderes bevorzugt ist es hierbei, wenn der streifenförmige Bereich entlang der gesamten Längserstreckung des Hohlkörpers verläuft, um eine Beleuchtung zu ermöglichen, die entlang der gesamten Längserstreckung vorhanden ist. Ferner kann insbesondere eine Mehrzahl von streifenförmigen Bereichen der Innenfläche, auf welchen jeweils eine phosphoreszierende Schicht aufgebracht ist, vorgesehen sein, wobei die Mehrzahl vorzugsweise wenigstens zwei oder vorzugsweise drei bis fünf streifenförmige Bereiche umfassen kann. Bevorzugt sind die streifenförmigen Bereiche voneinander beabstandet und verlaufen parallel zueinander. Besonders bevorzugt können hierbei die streifenförmigen Bereiche zudem auch mit gleichbleibenden Abständen zueinander angeordnet sein, um eine gleichmäßige Verteilung auf der Innenfläche zu erzielen.
-
Bei einer weiteren praktischen Ausführungsform ist die phosphoreszierende Schicht auf einem zusammenhängenden Bereich einer Außenfläche des Hohlkörpers aufgebracht.
-
Wenn die phosphoreszierende Schicht auf einem zusammenhängenden Bereich der Außenfläche aufgebracht ist, kann die phosphoreszierende Schicht nach Aktivierung als wirksame zusammenhängende flächige bzw. schichtförmige Lichtquelle dienen, welche insbesondere die Inspektionsarbeit sehr wirksam erleichtert, die zur Ermittlung von Lagepositionen bzw. ggf. bestehenden Lageabweichungen des Hohlkörpers von einer vorgegebenen Soll-Lage im Erdreich oder in einem Gebäude vorgenommen wird. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Hohlkörper in einem tiefen Bohrloch oder einem engen Rohrgraben mit schwachen Lichtverhältnissen verlegt ist. Mittels einer phosphoreszierenden Schicht, die auf einem zusammenhängenden Bereich der Außenfläche aufgebracht ist, kann die Lage bzw. Einbaulage des Hohlkörpers bzw. eine ggf. vorhandene Lageabweichung von einer vorgegebenen Soll-Lage visuell sehr leicht und sehr genau ermittelt werden.
-
Bei dieser weiteren praktischen Ausführungsform kann der Bereich der Außenfläche vorzugsweise streifenförmig ausgebildet sein. Besonderes bevorzugt ist es hierbei, wenn der streifenförmige Bereich entlang der gesamten Längserstreckung des Hohlkörpers verläuft, um eine mittels Phosphoreszenz herbeigeführte Beleuchtung zu ermöglichen, die entlang der gesamten Längserstreckung vorhanden ist. Ferner kann insbesondere eine Mehrzahl von streifenförmigen Bereichen der Außenfläche, auf welchen jeweils eine phosphoreszierende Schicht aufgebracht ist, vorgesehen sein, wobei die Mehrzahl vorzugsweise wenigstens zwei vorzugsweise drei bis fünf streifenförmige Bereiche umfassen kann Bevorzugt sind auch hier die Bereiche voneinander beabstandet und verlaufen parallel zueinander. Besonders bevorzugt können hierbei die Bereiche zudem auch mit gleichbleibenden Abständen zueinander angeordnet sein, um eine gleichmäßige Verteilung auf der Außenfläche zu erzielen.
-
Insbesondere kann z. B. auch die gesamte Außen- bzw. Innenfläche des Hohlkörpers mit einer phosphoreszierenden Schicht versehen sein, um eine gute Lageerkennung zu ermöglichen.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Hohlkörper eine einen Innenraum begrenzende Innenfläche auf und ist mit wenigstens zwei phosphoreszierenden Schichten versehen, wobei wenigstens eine Schicht auf wenigstens einem Bereich der Innenfläche aufgebracht ist und wenigstens eine weitere Schicht auf wenigstens einem Bereich einer Außenfläche des Hohlkörpers aufgebracht ist. Ein gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ausgebildeter Hohlkörper kann sowohl hinsichtlich seiner Lage im Erdreich bzw. in einem Gebäude oder einem Fundament als auch hinsichtlich seiner Innenfläche sehr wirksam inspiziert werden.
-
Wird der Hohlkörper in einer bevorzugten Ausführungsform selbst aus einem transparenten oder transluzenten Polymermaterial gefertigt, so ermöglichen die oben beschriebenen phosphoreszierenden Streifen oder Schichten bei Aktivierung mit entsprechenden Wellenlängen ein Ausleuchten des transluzenten Rohrsystems aus sich selbst heraus. Damit werden im Hohlkörper einbrachte Kabel, Fremdstoffe oder Fehlstellen leicht und auch unter schlechten Lichtverhältnissen detektierbar, was besonders vorteilhaft ist, wenn diese Hohlkörper, z. B. zum Zweck einer nachträglichen Konfektion, im Betrieb aufgetrennt oder verändert werden müssen.
-
Die phosphoreszierende Schicht kann vorzugsweise mit einer Schutzschicht aus Polymermaterial versehen sein. Die Schutzschicht schützt die phosphoreszierende Schicht wirksam vor Verschleiß bzw. Abrieb und gewährleistet somit die sichere Funktionsweise der phosphoreszierenden Schicht als wirksames Leuchtmittel. Die Schutzschicht ist mit der phosphoreszierenden Schicht vorzugsweise stoffschlüssig verbunden, wobei die stoffschlüssige Verbindung vorzugsweise durch Coextrusion der phosphoreszierenden Schicht und der Schutzschicht hergestellt wird.
-
Vorzugsweise kann die Schutzschicht transparent ausgebildet sein, so dass von der phosphoreszierenden Schicht emittiertes sichtbares Licht ohne wesentliche Verluste die Schutzschicht durchdringen kann. Alternativ kann die Schutzschicht transluzent ausgebildet sein. Unter Transluzenz ist in bekannter Weise die partielle Lichtdurchlässigkeit eines Körpers zu verstehen. Wachs, die menschliche Haut, Blätter und viele andere Stoffe sind transluzent, da sie teilweise Licht durchlassen, aber nicht transparent sind, also im Unterschied zur Transparenz keine Bilddurchlässigkeit bzw. Blickdurchlässigkeit ermöglichen. Besonders bevorzugt kann die Schutzschicht auch transluzent eingefärbt sein. Durch geeignete transluzente Einfärbung der Schutzschicht kann eine erwünschte Mischfarbe eingestellt werden, die sich in Verbindung mit der phosphoreszierenden Schicht ergibt bzw. einstellt. Diese Mischfarbe kann hierbei z. B. bevorzugt der Identifikation des Hohlkörpers dienen bzw. z. B. einer bestimmten Bauform oder einem bestimmten Typ des Hohlkörpers zugeordnet sein.
-
Bei einer praktischen Ausführungsform beträgt der prozentuale Messeanteil des phosphoreszierenden Materials in dem Gemisch 1 bis 45 Prozent oder 5 bis 25 Prozent. Diese prozentualen Messeanteile gewährleisten zum einen eine hinreichende Intensität des von der phosphoreszierenden Schicht emittierten Lichts und sind ferner derart gewählt, dass sich das Gemisch mittels eines üblichen Extrusionsverfahrens bzw. Coextrusionsverfahrens verarbeiten lässt. Ein Gemisch gemäß dieser praktischen Ausführungsform eignet sich daher z. B. insbesondere zur Herstellung des erfindungsgemäßen Hohlkörpers durch Coextrusion des Hohlkörper-Polymermaterials und des Gemischs.
-
Besonders bevorzugt ist das phosphoreszierende Material partikelförmig und in das Polymermaterial des Gemischs eingebettet. Partikelförmiges phosphoreszierendes Material, also ein Material, welches eine Vielzahl von phosphoreszierenden Partikeln umfasst, kann zur Herstellung des Gemischs, aus welchem die phosphoreszierende Schicht besteht, auf praktische Weise einem in plastischer Form vorliegenden Polymermaterial zugefügt werden, wobei dieses Polymermaterial vorzugsweise ein durch ein übliches Extrusionsverfahren bzw. Coextrusionsverfahren verarbeitbares bzw. leicht verarbeitbares Material ist.
-
Die Partikel können bevorzugt teilweise oder zur Gänze aus Zinksulfid oder Strontium-Aluminat bestehen. Bei Zinksulfid oder Strontium-Aluminat handelt es sich um Pigmente bzw. farbgebende Substanzen (also Substanzen, die mehr Licht im sichtbaren Bereich remittieren als eingestrahlt wird), welche die phosphoreszierende Schicht nach Aktivierung farbig erscheinen lassen bzw. farbig nachleuchten lassen und sich durch eine hohe Leuchtdichte bzw. Leuchtintensität und eine hohe Nachleuchtdauer auszeichnen. Zinksulfid leuchtet hierbei nach Aktivierung mit einer gelbgrünlichen bis grünlichen Nachleuchtfarbe und Strontium-Aluminat erzeugt eine bläulich schimmernde Nachleuchtfarbe.
-
Besonders bevorzugt können die Partikel aus einem Gemisch bestehen, das Zinksulfid und Strontium-Aluminat umfasst. Durch geeignete Einstellung des Mengenverhältnisses oder Masseverhältnisses von Zinksulfid zu Strontium-Aluminat kann die Nachleuchtdauer und die Leuchtdichte bzw. Leuchtintensität der phosphoreszierenden Schicht bedingt durch die unterschiedlich ausgebildeten phosphoreszierenden Eigenschaften von Zinksulfid und Strontium-Aluminat in gewissen Grenzen eingestellt werden.
-
Der Hohlkörper kann jede beliebige Form aufweisen. Bei einer praktischen Ausführungsform ist der Hohlkörper in Form eines Rohres, vorzugsweise in Form eines Rohres zur Fluidleitung oder in Form eines Verbindungselements zur fluidleitenden Verbindung von zwei Rohren ausgebildet, wobei das Verbindungselement z. B. ein geradliniges oder gebogenes Übergangsstück oder ein Abzweig sein kann. Insbesondere kann der Hohlkörper auch in Form eines Schachtes ausgebildet sein, der vorzugsweise derart dimensioniert ist, dass der Innenraum des Schachtes von einer Person begehbar ist, wobei der Schacht eine den Innenraum begrenzende Innenfläche aufweist, welche mit wenigstens einer phosphoreszierenden Schicht versehen ist, um die Inspektion zu erleichtern. Zur visuellen Begutachtung der Innenfläche kann der Schacht vorzugsweise eine Einstiegsöffnung aufweisen, über welche eine Person in den Innenraum des Schachtes gelangen kann.
-
Der Hohlkörper kann ferner z. B. auch in Form einer Erdwärmesonde oder eines Abwasserrohrs für ein Abwassersystem oder in Form eines Rohres für einen Luft-Erdreich-Wärmetauscher oder in Form eines vorzugsweise transparenten Kabelrohres zur Aufnahme eines Lichtwellenleiters bzw. Koaxialkabels ausgebildet sein.
-
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Inspektion eines Innenflächen-Bereichs eines Hohlkörpers, bei dem die wenigstens eine phosphoreszierende Schicht mit Kunstlicht oder in den Innenraum gelenktes Tageslicht aktiviert wird und anschießend der von der nachleuchtenden phosphoreszierenden Schicht beleuchtete Innenflächen-Bereich des Hohlkörpers inspiziert wird, wodurch eine Belegung eines derartigen Hohlkörpers mit Medien oder Kabeln bei Betrachtung von außen oder innen leicht erkennbar wird.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers,
-
2 eine vergrößerte Detaildarstellung des Hohlkörpers der 1,
-
3 eine schematische Querschnittsdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers, und
-
4 eine vergrößerte Detaildarstellung des Hohlkörpers der 3.
-
Die 1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers 10 aus Polymermaterial. Der Hohlkörper 10 weist einen Innenraum 12 auf, der von einer Innenfläche 14 begrenzt ist. Ferner ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel die Innenfläche 14 mit einer phosphoreszierenden Schicht 16 versehen, welche durch Coextrusion auf die Innenfläche 14 aufgebracht worden ist. Die phosphoreszierende Schicht 16 besteht aus einem Gemisch, das ein extrudierbares Polymermaterial 18 und ein phosphoreszierendes Material 20 umfasst. Das phosphoreszierende Material 20 ist partikelförmig ausgebildet und in das Polymermaterial 18 eingebettet, wie nur in 2 veranschaulicht. Das eine Vielzahl von Partikeln 22 umfassende phosphoreszierende Material 20 ist gemäß einem Konzentrationsgefälle in dem Polymermaterial 18 vereilt, derart, dass die Konzentration von der freien Schichtfläche 24 der phosphoreszierenden Schicht 16 – also der Schichtfläche, die entgegengesetzt zu der Kontaktfläche 26 angeordnet ist – in Richtung der Kontaktfläche 26 abnimmt. Dies hat den Vorteil, dass die Partikel 22 dort mit einer hohen Konzentration angeordnet sind, wo die Absorption des nachleuchtenden Lichts der aktivierten Partikel 22 durch das Polymermaterial 18 bzw. das polymere Trägermaterial 18, in welches sie eingebettet sind, nur sehr gering ist. Die Kontaktfläche 26 ist hierbei die Schichtfläche der phosphoreszierenden Schicht 16, welche einen flächigen Kontakt zu der Oberfläche des Hohlkörpers (hier zu der Innenfläche 14) aufweist bzw. mit dieser flächig verbunden ist. Die phosphoreszierende Schicht 16, die hier zur Veranschaulichung mit großer Dicke dargestellt ist, weist eine Dicke auf, die vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 5 μm bis 500 μm liegen kann. Das Polymermaterial des Hohlköpers 10 kann ferner noch mit einem Füllstoff versehen sein (hier nicht dargestellt), der für die Erhöhung der Festigkeit bzw. der Verbesserung der mechanischen Stabilität des Hohlkörpers 10 vorgesehen ist.
-
Die 3 und 4 zeigen eine schematische Querschnittsdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers 10, wobei die phosphoreszierende Schicht 16 im Unterschied zu dem im 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich mit einer Schutzschicht 28 aus Polymermaterial versehen ist. Die Schutzschicht 28 schützt die phosphoreszierende Schicht 16 wirksam vor Verschleiß bzw. Abrieb und gewährleistet somit die sichere Funktionsweise der phosphoreszierenden Schicht 16 als wirksames Leuchtmittel, insbesondere für Inspektionen in dunklen Umgebungen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Hohlkörper
- 12
- Innenraum
- 14
- Innenfläche
- 16
- Phosphoreszierende Schicht
- 18
- Polymermaterial des Gemischs
- 20
- Phosphoreszierendes Material
- 22
- Partikel
- 24
- freie Schichtfläche
- 26
- Kontaktfläche
- 28
- Schutzschicht
