DE2124680B2 - Schwimmelement für Schläuche zur Förderung flüssiger Stoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schwimmelement für Schläuche zur Förderung flüssiger Stoffe, bestehend aus einem aus vorgefertigten Schalen zusammengesetzten hohlen zylindrischen Körper aus zellförmigem Plastikmaterial, der mit einer Schutzschicht aus Polyurethan bedeckt ist und ein Verfahren zur Herstellung des Schwimmelements.

Ein derartiges Schwimmelement ist aus der DE-OS 1931785 bekannt. Hierbei ist eine schwimmfähige Rohrleitung für die Förderung flüssiger Stoffe unter Verwendung von Schläuchen gezeigt. Diese Rohrleitung besteht aus einem Satz von starren Rohrstücken bestimmter Länge, die miteinander durch biegsame Schlauchstücke ebenfalls bestimmter Länge in Verbindungstehen. Auf diesen Rohr- bzw. Schlauchstük- kensind Schwimmelemente unterschiedlicher Ausbildung vorgesehen. Bei einer ersten Art dieser Schwimmelemente handelt es sich um einen Hülsenkörper aus zellförmigem Plastikmaterial, der mit dem genannten Rohr- oder Schlauchstück verbunden ist und eine Schutzschicht aufweist, weiche aus Glasfasergewebe besteht, das mit einem Epoxydharz imprägniert ist. Eine weitere Ausbildungsform sieht einen Hülsenkörper aus zeUfönnigem Plastikmaterial vor,

ίο der mit einer Schutzschicht aus Polyurethan oder abriebfestem Gummi überzogen ist. Dabei können die Hülsenkörper auch aus vorgefertigten Schalen bestehen. Zur Herstellung von Schwimmelementen dieser bekannten Art soll so vorgegangen werden, daß man

is entweder um das Rohr- oder Schlauchstück das betreffende zellförmige Material herumwickelt, oder daß man ein Schaummaterial durch Aufsprühen des Plastikmaterials ausbildet, oder daß fiiir die Hülsenkörper auch die genannten vorgefertigten Schalen

Verwendung finden sollen.

Schwinimelcincntc der vorliegenden Art müssen die Bedingung erfüllen, daß eine hohe Belastbarkeit bezüglich Ermüdungserscheinungen vorliegt, ferner ein geringer Verschleiß sowie erhebliche Zerreißfe stigkeit und außerdem die Fähigkeit gegeben ist, daß derartige Schwimmelemente bzw. Schläuche, die mit derartigen Schwin.melementen versehen sind, schnell und einfach ersetzbar sind, wenn sie einmal nicht mehr funktionsfähig sein sollten. Die bekannten Schwimm elemente weisen nun jedoch trotz eines abriebfesten Überzugs auf ihren Außenflächen in der Praxis keine tatsächlich ausreichende und wirksame Abrieb- und Zerreißfestigkeit auf. Wird nämlich ein aus Glasfasern hergestelltes, mit einem Epoxydharz imprägniertes Gewebe als Schutzüberzug für das betreffende Schwimmelement verwendet, dann ergibt sich eine erhebliche Anfälligkeit gegen Stoßwirkung, da Glasfasern außerordentlich brüchig sind. Auch dann, wenn eine Polyurethan-SchutzfchichC zur Anwendung

kommt, ergeben derrtige Überzüge infolge der vorgesehenen Dünnwandigkeit keinerlei weisentlichen Widerstand gegen Kerbbeanspruchungen infolge der unterschiedlichen Elastizität einerseits eines Überzuges aus Polyurethan und andererseits des Schwimmkör pers aus zellförmigem Plastikmaterial und Gummi, daß sich unter der Wirkung wiederholter Stoßbelastungen der Überzug vom Schwimmkörper innerhalb kürzester Zeit lösen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, einmal ein Schwimm-

element der eingangs genannten Art zu verbessern, daß eine besonders hohe Schlag- und Zerreißfestigkeit und eine demzufolge lange Lebensdauer gewährleistet wird und zum anderen ein Verfahren zu dessen Herstellung vorzuschlagen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein Schwimmelement der eingangs genannten Art vorgeschlagen, welches so ausgebildet ist, daß die Schutzschicht aus Polyurethan mit der betreffenden des Körpers aus zellförmigem Plastikmaterial durch

μ innige Verankerung des Polyurethans in der Zellstruktur des Körpers fest haftend- verbunden ist und eine mittlere Dicke zwischen 1 und HO mm aufweist. Eine derartige verhältnismäßig starke Polyurethanschicht kann einen sehr erheblichen Teil von Stoßbelastungen aufnehmen und verhindern, daß derartige Belastungen sich bis auf das zellförmige Plastikmaterial weiter auswirken können.

In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung des

Schwimmelements ist in die Schutzschicht eine textile Verstärkung eingebettet, die Randform aufweist und schraubenförmig, vorzugsweise in zwei Lagen entgegengesetzter Wickelrichtung angeordnet ist. Durch eine derartige Verstärkung, die von dem Polyurethan dort aufgenommen wird, wo letzteres mit dem zellförmigen Plastikmaterial in Verbindung tritt, erfolgt eine Verteilung von Stoßbelastungen auf eine ausgedehnte Zone des ztllfönnigen Plastikmaterials, so daß keinerlei Stoßspitzen auftreten und sich auswirken kön- ι ο nen. Dieses Ausschalten von Belastungsspitzen bewirkt außerdem einen erheblichen Widerstand gegen Ermüdungserscheinungen.

Zur Lösung der v. g. Aufgabe wird gemäß der Erfindung außerdem vorgeschlagen, daß zur Herstellung des Schwimmelements die Verstärkung auf den Körper aus zeüförmigem Plastikmaterial aufgelegt und danach ein flüssiges Gemisch aus miteinander reagierenden Stoffen zur Ausbildung der ununterbrochenen Polyurethanschutzschicht direkt ununterbrochen bei Raurnteniperaiur aufgebracht wird, in vorteilhafter Ausgestaltung dieses Verfahrens ist vorgesehen, daß die bandförmige Verstärkung schraubenförmig aufgewickelt wird, vorzugsweise derart, daß wenigstens zwei Lagen gebildet werden, die in entgegengesetzten Richtungen verlaufen, und daß die Verstärkung aufgebraucht wird, nachdem eine erste Schicht des Gemisches miteinander reagierender Stoffe aufgebracht wurde, so daß ein Teil der vorbestimmten Dicke der Polyurethanschutzschicht entsteht, worauf dann erst w die Ausbildung der restlichen Gesamtdicke dieser Polyurethanschutzschicht erfolgt.

Durch die Erfindung kann somit ein Schwimmelement ausgebildet und hergestellt werden, welches im Gegensatz zu den bekannten Ausführungsformen gegen Ermüdungserscheinungen hochbelastbar ist, einem nur geringen Verschleiß ausgesetzt ist, wesentliche Zerreißfestigkeit aufweist und außerdem nicht nur schnell und einfach herstellbar, sondern auch auswechselba. ist. «0

Die Erfindung wird nachfolgend für zwei Ausführungsbeispiele an Hand schematischer Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 je zur Hälfte einen axialen Längsschnitt bzw. eine Ansicht, teilweise abgebrochen, eines erfindungsgeinäßen Schwimmelements in Form eines zylindrischen Rohrkörpers zur Aufnahme von Schläuchen oder Schlauchabschnitten innerhalb des Rohrkörperhohlraumes,

Fig. 2 je zur Hälfte einen axialen Längsschnitt bzw. eine teilweise abgebrochene Ansicht einer Schlauchlänge, die beiderseits Anschlußfittings aufweist und mit einem erfindungsgemäßen Schwimmelement versehen ist.

Gemäß Fig. 1 weist das Schwimmelement einen zyindrischen hohlen Körper 1 aus einem geschäumten Hochpolymer, beispielsweise Polyvinylchlorid auf, sowie eine Schutzschicht 2 aus Polyurethan, die die äußere Zylinderfläche 3 des Körpers 1 abdeckt und sich bis zu den beiden ringförmigen Stirnflächen 4 des m> Körpers 1 erstreckt. Das Polyurethanmaterial kann -falls gewünscht - auch mit einem beliebig geeigneten Pigment gefärbt werden.

Eine Verstärkung 6 aus einem lockeren weitmaschigen Gewebe oder Netz mit einer Maschenweitc von vorzugsweise 2 bis 3 mm aus hochwiderstandsfähigen Fasern, Vorzug, weise Kunstfasern, wie Polyamid- oder Polyesterfasern, kann entweder zwischen dem Körper 1 und der Polyurethanschutzschicht 2 angeordnet oder aber vollständig innerhalb dieser Schutzschicht eingebettet sein. Im ersteren Fall steht das Polyurethanmaterial der Schutzschicht 2 mit der Oberfläche der Zellstruktur des Hochpolymeren des Körpers 1 durch die Maschen des Gewebes oder Netzes hindurch in direktem Kontakt.

Das die Schutzschicht 2 bildende Polyurethanmaterial kann kompakt oder mikrozellular mit sehr engen Zellen ausgebildet sein, die gleichmäßig innerhalb der Schutzschicht 2 verteilt sind. Eine Schutzschicht 2 aus mikrozellularem Polyurethan ist deshalb von besonderem Wert, weil eine solche nicht nur widerstandsfähig gegen Stoßbelastungen ist, sondern auch einen Teil der Kraft dieser Belastungen absorbiert Hieraus folgt, daß sich nur ein Bruchteil der Stoßkräfte auf die Zellstruktur des Körpers 1 auswirken kann, der sich unter der Schutzschicht 2 befindet, deren Polyurethanmaterial bei 5 innig mit der Zellstruktur aus dem Hochpolymeren des Körpers 1 veranJ<yit ist. Dabei werden die Stoßkräfte gegen die Schutzschicht 2 in vorteilhafter Weise auf eine breite Zone der Zellstruktur des Körpers 1 verteilt und derart mögliche Beschädigungen dieser Zellstruktur verringert.

Zuv Herstellung des dargestellten Schwimmelements geht man wie folgt vor.

Zunächst wird der Körper des Hochpolymeren als Zellstruktur mit geschlossenen Zellen geformt. Dann wird die äußere Haut von mindestens einem Teil der Oberfläche dieses Formkörpers entfernt. Bei Raumtemperatur wird unmittelbar auf die derart vorbereitete Oberfläche des Formkörpers ein von Lösungsmitteln freies flüssiges Gemisch aus miteinander reagierenden Stoffen aufgebracht, aus dem die Schutzschicht aus kompaktem oder mikrozellularem Polyurethan gebildet werden soll, das bei Raumtemperatur vernetzt ist, wobei dieses Gemisch durch mindestens eine polyfunktionelle polymere Substanz gebildet wird, die enthält

mindestens zwei aktive Wasserstoffatome, mindestens eine polyfunktionelle Verbindung von geringem Molekulargewicht mit mindestens zwei aktiven Wasserstoffatomen, mindestens ein organisches Poiyisocyanat, mindestens einen Katalysator, der die Reaktion des Polyisocyanate ohne Wärmezufuhr von außen mit den erwähnten aktiven Wasserstoffatome enthaltenden Verbindungen einleiten kann, und gegebenenfalls ein Pigment. Nun läßt man die Reaktion zwischen diesen Stoffen ohne Wärmezufuhr von außen bis zur vollständigen Bildung des Polyurethans stattfinden, das dann mit deir geformten Körper aus zellförmigem Hochpolymeren fest verankert ist.

Wenn die vorgenannte Verstärkung 6 vorgesehen werden soll, dann wird das Gewebe oder Netz auf den geformten Körper aus dem Hochpolymeren noch vor der Bildung des Polyurethanmantels aufgebracht. Das Polyurethan bildende flüssige Gemisch tiitt dabei durch die Maschen dieses Netzes hindurch, die ausreichend groß sind, so daß das Netz in dem geformten Polyurethan eingebettet ist. Andererseits könnte das Netz aber auch in die Schutzschicht 2 eingebettet werden. Das Aufbringen des flüssigen, das Polyurethan bildenden Gemisches aus miteinander reagierenden Stoffen kann durch Aufspritzen oder Aufstreichen oder in irgendeiner anderen Weise auf den geformten Körper aus dem zellförmigen Hochpolymeren ge-

schehen. Zum Aufspritzen wird eine an sich bekannte Misch- und Spritzvorrichtung verwendet, mit der das Gemisch auf die gewünschten Zonen des zu ummantelnden geformten Körpers aus zellförmigem Hochpolymeren aufgespritzt wird, indem eine Relativbewegung zwischen dem Formkörper und der Misch- und Spritzvorrichtung durchgeführt wird. Wenn in bestimmten Zonen eine vorbestimmte Auftragsdicke erreicht ist, wird eine kontinuierliche Zone in der gleichen Weise bis zur vollständigen Ummantelung des Formkörpers gespritzt. Es kann jedoch auch eine geringere Dicke als die vorbestimmte Dicke in verschiedenen einander benachbarten Zonen erzeugt werden, worauf diese Zonen noch ein oder mehrere Male gespritzt werden können, bis eine gewünschte Dicke der Schicht erreicht ist. Danach wird die Verstärkung 6 auf das Polyurethan aufgebracht, das bereits eine bestimmte Dicke auf dem vollständigen vorgesehenen Bereich aufweist, worauf anschließend diese Verstärkung weiter beschichtet wird, bis die gewünschte endgültige Dicke des Polyurethanschutzmantels vorliegt.

Die das flüssige Reaktionsgemisch bildenden Stoffe sind folgende.

Die polyfunktionelle polymere Substanz, welche mindestens zwei aktive Wasserstoffatome enthält, kann ein Polyol-Polyester bzw. ein Polyo!-Polyether mit einem Molekulargewicht von etwa 600 bis etwa 7000 sein. Als besonders geeignet haben sich Polytetramethylenglykol und Polypropylenglykol, allein oder in Kombination miteinander, erwiesen.

Die polyfunktionelle Verbindung von niedrigem Molekulargewicht mit mindestens zwei aktiven Wasserstoffatomen kann beispielsweise ein Glykol, wie 1.4-Butandiol, oder Wasser sein.

Das organische Polyisocyanat kann ein aliphatisches Diisocyanat oder ein aromatisches Diisocyanat sein. Vorzugsweise wird Diphenylmethandiisocyanat allein oder in Kombination mit einem aliphatischen Diisocyanat verwendet.

Wenn man eine Schutzschicht erhalten will, die an ihrer Innenseite eine mikrozellulare Struktur mit sehr engen Zellen hat, dann muß eine geeignete Auswahl unter den Materialien auf dem Gebiet der vorbezeichneten Klassen sowie eine geeignete Dosierung dieser Materialien als Komponenten des flüssigen Gemisches getroffen werden. Wenn gewünscht, kann dem flüssigen Reaktionsgemisch ein Poreneinstellmittel, beispielsweise Silikonöl, zugesetzt werden.

Die Außenfläche der Schutzschicht 2 aus mikrozellularem Polyurethan ist frei von Poren.

Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel kann man eine weitere Erhöhung des Schutzes des Schwimmelements dadurch erzielen, daß man das Schwimmelement direkt auf eine biegsame Leitung, z. B. einen Förderschlauch für öl u. dgl. aufbringt, so daß diese Leitung dauernd fest in dem Schwimmelement eingebettet gehalten ist.

Ersichtlich ist in diesem Fall der Hohlkörper aus einem zellförmigen Hochpolymeren auf einem Schlauch 7 angeordnet, der mit metallischen Anschlußflanschen 17 versehen ist. Der Hohlkörper besteht aus einer axialen Folge von z. B. drei vorgeformten ringförmigen zylindrischen Hohlkörperabschnitten 1' aus dem zellförmigen Hochpolymeren mit geschlossener. Zeilen, beispielsweise aus Polyvinylchlorid. Diese Hohlkörperabschnitte 1' sind miteinander durch eine Klebstoffschicht 8 und mit der Oberfläche des Schlauches 7 durch eine Klebstoff-

schicht 9 verbunden.

Auf der freien Außenfläche der drei miteinander verbundenen Hohlkörperabschnitte 1' ist eine Polyurethanschutzschicht 2 kontinuierlich, d. h. ununterbrochen auf der gesamten Folge dieser Abschnitte 1' angeordnet. Zwischen der Schutzschicht 2 und der Folge der miteinander verbundenen Abschnitte 1' befinden sich in diesem Fall zwei Lagen einer Verstärkung 6 aus einem lockeren, weitmaschigen Gewebe oder Netz der vorstehend genannten Art.

Jede dieser beiden Lagen wird durch ein schraubenförmiges Aufwickeln eines Bandes aus dem erwähnten Gewebe bzw. Netz hergestellt und erstreckt sich über die gesamte Folge der miteinander verbundenen Hohlkörperabschnitte 1', wobei in den beiden Lagen die Wickelrichtung der Bänder entgegengesetzt verläuft.

Wie im Beispiel der Fig. 1 ist auch in diesem Fall die Außenhaut der einzelnen Hohlkörperabschnitte 1' aus zellförmigen Hochpolymeren entfernt worden, um die haftende Verbindung ihrer mit Klebstoff behandelten Flächen zu erhöhen und um eine sichere Verankerung der Polyurethanschutzschicht 2 mit der freien Oberfläche der axialen Folge dieser Abschnitte 1' zu ermöglichen.

Ip. Fig. 2 haben die Hohlkörperabschnitte 1' eine zylindrische Form. Wenn gewünscht, kann jedoch auch eine Kegelstumpfform zumindest für die an den Enden der Folge angeordneten Abschnitte 1' zur Anpassung an die analoge Form vorgesehen werden, welche die Schläuche bei ihren Anschlußflanschen 17 haben, und um außerdem den Auftrieb für die Träger des größeren Gewichts des Schlauches bei dessen Anschlußteilen zu erhöhen.

Die Aufteilung des Hohlkörpers in eine Folge von Abschnitten 1' sowie die Kontinuität sowohl des Polyurethanmantels als auch der Verstärkungseinlage auf der gesamten Folge der vorgefertigten Abschnitte 1' aus zellförmigem Hochpolymeren ergibt eine vorteilhafte Vereinfachung des Verfahrens zur Herstellung des Schwimmelements. Infolge solcher Kontinuität weist dieser Hohlkörper einen erhöhten mechanischen Widerstand auf.

Die Herstellung des Schwimmelements nach Fig. 2 geschieht unter Anwendung des Verfahrens zur Herstellung des Schwimmelements nach Fig. 1 derart, daß die axiale Folge vorgeformter, normalerweise zylindrischer, ringförmiger Hohlkörperabschnitte 1' nach dem Entfernen der äußeren Haut von ihrer zylindrischen Oberfläche auf der zugeordnete- Leitung 7 angebracht wird, nachdem vorher je eine Klebstoff schicht 8 bzw. 9 auf diejenigen Flächen aufgebracht worden ist, die für die gegenseitige Verbindung und für die Verbindung mit der zugeordneten Leitung 7 vorgesehen sind, worauf die kontinuierliche Verstärkungslage 6 auf die gesamte Folge der miteinander verbundenen Hohlkörperabschnitte 1' aufgebracht wird, danach das flüssige von Lösungsmittel freie Gemisch aus den miteinander reagierenden Stoffen, welche eine kontinuierliche Polyurethanschutzschicht 2 für die gesamte Folge der Hohlkörperabschnitte 1' bilden soll, direkt auf diese Folge in kontinuierlicher Weise und bei Raumtemperatur aufgebracht wird, und man schließlich die Reaktion dieser Stoffe bis zur vollständigen Bildung des Polyurethans stattfinden läßt.

Vorteilhaft geht man dabei so vor, daß man die schraubenförmig aufzuwickelnden Bänder der Ver-

Stärkung 6 aufbringt, nachdem eine erste Schicht des flüssigen von Lösungsmitteln freien Gemisches aus den miteinander reagierenden Stoffen auf die Folge der Hohlkörperabschnitte 1' aufgebracht worden ist, so daß diese erste Schicht einen Teil der vorher be-

stimmten Dicke der Polyurethanschutzschicht 2 darstellt, worauf dann nachfolgend ein weiterer Schichtauftrag des genannten flüssigen Gemisches erfolgt, bis die vollständige vorher bestimmte Dicke der Schutzschicht 2 erreicht ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schwimmelement für Schläuche zur Förderung flüssiger Stoffe, bestehend aus einem aus vorgefertigten Schalen zusammengesetzten hohlen zylindrischen Körper aus zellförmigem Plastikmaterial, der mit einer Schutzschicht aus Polyurethan bedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (2) aus Polyurethan mit der betreffenden des Körpers (1) aus zellförmigem Plastikmaterial durch innige Verankerung des Polyurethans in der Zellstruktur des Körpers (1) fest haftend verbunden ist und eine mittlere Dicke zwischen 1 und 10 mm aufweist.

2. Schwimmelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schutzschicht (2) eine textile Verstärkung (6) eingebettet ist, die Bandform aufweist und schraubenförmig, vorzugsweise in zwei Ligen entgegengesetzter Wickelrichtung angeordnet ist.

3. Verfahren zur Herstellung des Schwimmelements nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (6) auf den Körper (1) aus zellförmigem Plastikmaterial aufgelegt und danach ein flüssiges Gemisch aus miteinander reagierenden Stoffen zur Ausbildung der ununterbrochenen Polyurethanschutzschicht (2) direkt ununterbrochen bei Raumtemperatur aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bandförmige Verstärkung (6) schraubenförmig aufgewickelt wird, vorzugsweise derart, daß wenigstens Twei Lagen gebildet werden, die in entgegengesetzten Richtungen verlaufen.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (6) aufgebracht wird, nachdem eine erste Schicht des Gemisches miteinander reagierender Stoffe aufgebracht wurde, so daß ein Teil der vorbestimmten Dicke der Polyurethanschutzschicht (2) entsteht, worauf dann erst die Ausbildung der restlichen Gesamtdicke dieser Polyurethanschutzschicht (2) erfolgt.