DE2303922A1 - Rohr - Google Patents

Description

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. H. LEINWEBER dipl-ing. H. ZIMMERMANN . A. Gf. v. WENGERSKY

8 München 2, Rosental 7, 2. Aufg.

2303922 Tei.-Adr. Lelnpat München

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den 26. Januar 1973

Unser Zeichen

Lw/We/Sd/CAS 520

PWEUMTIQUES CAOUTCHOUC MAMFACTUEE ET PLASTIQUES KLEBER COLOMBES, 92 COLOMBES/Frankreich

Rohr

Die Erfindung bezieht sich auf biegsame' Rohre aus Kautschuk od. dgl., insbesondere auf diejenigen, welche bei ihrer Verwendung entsprechend verhältnismäßig kleiner Krümmungsradien verbogen werden müssen.

Wenn ein Rohr verbogen wird, nimmt es, wenn der Krümmungsradius einen bestimmten Wert erreicht, im allgemeinen eine ovale Form an, und diese wird immer ausgeprägter, je mehr der Krümmungsradius abnimmt, bis sich schließlich die Wände aufeinander legen, (man sagt dann, das Rohr bricht). Ein solches Ovalwerden führt zu hohen Beschickungsverlusten, einer Verringerung der Fördermenge sowie zu einem sehr viel höheren Abrieb, insbesondere wenn das im Rohr geförderte Fluid selbst sehr abschleifend wirkt. Dieses Problem wirkt sich z.B. besonders kritisch aus bei Rohren für Betonpumpen, die besonders harten Bedingungen ausgesetzt sind, nämlich einerseits aufgrund der Art des darin geförderten Fluids und andererseits, weil der Beton darin stoßweise umläuft.

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Urn zu vermeiden, daß die Rohre eine ovale Form annehmen und damit diese ohne Schwierigkeiten entsprechend kleiner Radien und kleiner Krümmungswinkel gebogen werden können, wurde bereits vorgeschlagen, in der Wand oder am Wadäußeren Metallringe vorzusehen. Dadurch wird das Problem jedoch mx? teilweise gelöst; stejtien nämlich die Ringe zu dicht nebeneinander, setzt sich ihr geringer Abstand einem Durchbiegen mit kleinem Radius entgegen, und stehen sie weiter auseinander, nehmen diejenigen Teile des Rohres, die zwischen zwei aufeinander folgenden Ringen liegen, eine ovale Form an.

Weiterhin wurde vorgeschlagen, insbesondere für Betonpumpenrohre, bei deren Installierung einen Schutzzylinder bestehend aus einer Metalldrahtwicklung auf den Mantel aufzubringen. Ein solcher Schutz, der nicht fest mit dem Rohr verbunden ist, verschleißt aber sehr schnell und verringert die Durchbiegemöglichkeiten des Rohres aufgrund seiner mechanischen Festigkeit. Das gleiche gilt für biegsame Rohre, die einen an . der Außenseite vorgesehenen, durchbrochenen Metallzylinder aufweisen,

Aufgabe der Erfindung ist es, Rohre zu schaffen, die gemäß einem geringen Radius und kleinen Krümmungswinkel verbiegbar sind, ohne daß sie eine ovale Form annehmen. Die erfindungsgemäßen Rohre sollen darüberhinaus noch vor Abrieb geschützt sein.

In der nachfolgenden Beschreibung ist unter "Krümmungsebene" die Symmetrie ebene des Rohres an der Krümmung zu verstehen (diese Ebene, die diametral ist, unterteilt das Rohr in zwei gleiche Teile und enthält die Rohrachse), unter "Mantel" ist das Rohräußere und unter "Auskleidung" ist der mit dem geförderten Fluid in Kontakt stehende innere Teil zu verstehen.

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Die Bohre gemäß der Erfindung zeichnen sich insbesondere dadurch aus, daß sie zumindest auf einer Seite der Krümmungsebene Eingabschnitte, insbesondere Halbringe aufweisen, die fest an der Bohrwand anhaften und senkrecht zur Bohrachse verlaufen. Werden,, wie aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich, beiderseits der Krümmungsebene Halbringe angeordnet, so sind die auf der einen Seite der Krümmungsebene befindlichen in Bezug auf die auf der anderen Seite dieser Ebene liegenden versetzt.

Die Eingabschnitte können auf den Mantel, über den sie ggfls. hinausragen aufgesetzt sein oder derart auf die Auskleidung, daß sie eine Ebene darstellen, ohne daß sie Vorsprünge bilden, oder sie können in die Bohrwand eingbettet sein. Sie müssen fest am Kautschuk des Bohres anhaften und ein derartiges Haftvermögen aufweisen, daß sie nicht vom Kautschuk abgelöst werden können, ohne daß dieser reißt. Für die Bildung dieser Eingabschnitte können zahlreiche Materialien verwendet werden, ^: sofern diese ausreichend am Kautschuk anhaften. Vorzugsweise verwendet man jedoch ein Polyolefin, z.B. ein Polyäthylen oder Polypropylen, das unter den beim Vulkanisieren des Bohres herrschenden Temperatur- und Druckbedingungen am Kautschuk anhaftet. Darüberhinaus ermöglicht die Verwendung eines derartigen Polyolefins, insbesondere eines Polyäthylens, aufgrund seines ausgezeichneten Beibungskoeffizienten gegenüber den meisten Materialien aufgrund des Anordnens der Bingabschnitte auf dem Bohrmantel einen wirksamen Schutz des Bohres vor Abrieb und unterstützt ggfls. dessen Gleitbewegungen auf dem Auflager.

Die Halbringe, die das Bohr gemäß der Erfindung aufweist, sind in gleichmäßigen Abständen angeordnet und ihr Abstand hängt insbesondere vom Bohrdurchmesser, von der Bohrwandstärke und von dem Krümmungsradius ab, den das Bohr erhalten soll.

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Beim Krümmen eines Rohres gemäß der Erfindung setzen sich die einen Teil der Bohrwand bildenden starren Halbringe einem Ovalwerden· des Rohres entgegen. Die Kraft, die zum Krümmen des mit den Halbringen versehenen .Rohres aufgewandt werden muß, ist nicht viel höher als die Kraft, die zum Krümmen des nicht mit solchen Elementen versehenen Rohres notwendig ist.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teils eines Rohres gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Teil des Bohres gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Teil einer anderen Rohrausführungsform gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine aüseinandergezogene Ansicht eines mit einer Metallarmierung versehenen Rohres gemäß der Erfindung,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Rohres gemäß Fig. während eines KrümmungsVersuches, und

Fig. 6 eine Teilansicht einer anderen Ausführungsform des Rohres gemäß der Erfindung.

Fig. 1 und 2 zeigen ein Rohr 10, auf dessen Mantel vor dem Vulkanisieren Halbringe 11 aus einem Polyäthylen mit sehr ■ hohem Molekulargewicht (der Größenordnung von 500 000 oder mehr) aufgebracht wurden, die nach dem Vulkanisieren so fest am Kautschuk anhaften, daß sie nicht ohne zu zerreißen abgelöst werden könnten. Diese Halbringe 11, die leicht über die Manteloberfläche vorspringen, sind auf einer Seite der Krümmungsebene senkrecht zur Rohrachse angeordnet,

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Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Rohres gemäß der Erfindung, bei der die Halbringe 13 auf die Rohrauskleidung aufgebracht sind. Damit sie den Durchtritt des Fluids nicht behindern, liegen sie auf einer Ebene mit der Auskleidung und bilden keine Vorsprünge.

Die mit dem Mantel verbundenen Halbringe der Rohre gemäß Fig. 1 und 2 haben eine freiliegende Fläche, die nicht nur ein Ovalwerden der Rohre verhindern, sondern auch den Mantel vor Abrieb schützen. Aus diesem Grunde sind sie in Form von Vorsprüngen angeordnet und bilden zwischen dem Mantel und der Auflagefläche des Rohres eine Art Kuf-e. Wenn sie aus einem Polyolefin, insbesondere einem Polyäthylen bestehen, unerstützen die so gebildeten Schutzkufen weitgehend die Gleitbewegungen des Rohres auf seinem Auflager und verbessern auf diese Weise auch noch die Krümmungsmöglichkeiten, insbesondere wenn das Rohr, wie im Fall von Betonpumpen, den Schwingungen der Pumpe und schwankenden Krümmungsradien ausgesetzt ist. Desgleichen ermöglichen die in das Rohr gemäß Fig. 3 eingebrachten Ringabschnitt 13 aufgrund ihrer in einer Ebene mit dem Kautschuk der Auskleidung' liegenden freien Flächen einen leichteren Durchtritt des Produktes oder des zu fördernden Materials, das in den Krümmungen einen nicht zu vernachlässigenden Teil seiner Energie aufgrund der Reibung an der Rohrwand verliert.

Die Rohre gemäß der Erfindung sind nicht immer mit halbkreisförmigen Ringabschnitten versehen; in Abhängigkeit von dem jeweiligen Fall sind es Ringabschnitte, die kleiner oder größer sind als der halbe Außenumfang des Rohres. Die Erfahrung hat aber gezeigt, daß die besten Ergebnisse mit Rohren erzielbar sind, die mit Ringen νersten sind, die ungefähr so groß sind wie der halbe Umfang.

Mit dem in Fig. 4 gezeigten Rohr 14 gemäß der Erfindung wurden Krümmungsversuche durchgeführt: dieses Rohr dient zur

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Verwendung am Ausgang einer Betonpumpe. Es hat eine Metallarmierung 15 bestehend aus Lagen von Metallkabeln, die derart über Kreuz liegen, daß die Kabel zweier Lagen mit der Axialrichtung des Eohres einen Winkel von 55° einschließen. Dieser Winkel ist gleich groß und liegt im entgegengesetzten Sinn zu dem Winkel, den die Kabel der beiden anderen Lagen bilden. Das Rohr hat einen Innendurchmesser von 125 mm, einen Außendurchmesser von 138mm und sein Mantel ist mit Eingabsennitten 16 aus einem Polyäthylen mit hohem Molekulargewicht versehen, die eine Breite von 20mm und eine Dicke von 2mm haben. Diese Eingabschnitte erstrecken sich über nahezu den halben Außenumfang des Rohres. Die Halbringe sind unter einem Abstand von 15mm voneinander angeordnet.

Krümmungsversuche mit diesem .Rohr wurden auf einer dafür üblichen Vorrichtung 17 gemäß Fig.5 durchgeführt. Diese Vorrichtung 17 besteht aus zwei Flanschen 18 und 19, die jeweils mit einem (nicht dargestellten) und in die Enden des Rohres 14 eingebrachten Rohrstutzen versehen sind. Die Flansche 18 und 19 sind untereinander durch Gestänge 20 und 21 verbunden, die mittig angelenkt sind. Die Rohrkrümmung erhält man, indem die Flansche 18 und 19 mit Kräften beaufschlagt werden, die sie einander annähern: Der Krümmungswinkel ist der Winkel ß, Supplementärwinkel zum Winkel//, dem sog. "Ausschlagwinkel".

Das erfindungsgemäße Rohr 14 wird auf diese Weise durch Beaufschlagen eines der Flansche 18, 19 mit einer Kraft von 100kg gekrümmt, ohne daß dadurch eine ovale Form bewirkt worden wäre. Der erhaltene Ausschlagwinkel betrug 45° und der Krümmungswinkel folglich 135°.

Im Vergleich dazu ist ein Rohr mit dem gleichen Aufbau wie das erfindungsgemäße, d.h. das mit einer der Armierung 15 entsprechenden Armierung versehen ist und das anstelle der

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erfindungsgemäßen Eingabschnitte auf seinem Mantel eine Wicklung aus dicht nebeneinander angeordneten Spiralen aus Metalldraht o<fa* Klavierkord zum Schutz vor Verformungen seines Querschnittes aufweist, bei einem mit einer Kraft von 100 kg erzielten Ausschlagwinkel von 42° gesprungen. ' . ·

Der Krümmungsversuch mit dem Rohr 14 gemäß der Erfindung wurde mit einer Kraft von 200kg wiederholt, um den Wert des Krümmungswinkels zu ändern: bei einem Krümmungswinkel von 120° war das Rohr noch nicht oval verformt.

Dies macht die erstaunlich guten mit dem Rohr gemäß der Erfindung erhaltenen Ergebnisse besonders deutlich, weil erfindungsgemäß sehr viel bessere Werte erzielbar sind als mit den bekannten Techniken, bei denen darüberhinaus die Rohre nicht vor Abrieb geschützt werden können.

Anstatt daß die Ringabschnitte, wie in den beschriebenen Beispielen, am Mantel oder an der Auskleidung befestigt sind, ; können sie auch in die Rohrwand eingebettet sein. :

: Die erfindungsgemäßen Rohre sind im allgemeinen nur I auf einer Seite der Kxümmungsebene mit Ringabschnitten versehen. ; Da äoer die Ringabschnitte auch das Rohr vor Abrieb schützen, . beispielsweise vor Reibungen auf dem Auflager, lönnen, wenn die : Ringabschnitte nur auf einer einzigen Seite der Krümmungsebene \ vorgesehen sind, Nachteile entstehen, weil dann das Rohr nur in einer bestimmten Stellung verwenbar ist. Um diesen Nachteil auszuschalten, kann über den gesamten oder nahezu gesamten Umfang der Auskleidung ein Oberflächenschutz vorgesehen sein, der jedoch die Verbiegemöglichkeiten des Rohres nicht behindert.; Das Rohr gemäß Fig. 6 zeigt eine dementsprechende Lösung, mit der ein ausreichender Umfangsschutz erzielbar ist, bei dem das ' Rohr in jeder beliebigen Stellung verwendbar ist. Jedes Rohr weist zwei Reihen von beiderseits der Krümmungsebene liegenden ' Halbringen auf, wobei die Halbringe der einen Reihe in Bezug ; auf diejenigen der anderen Reihe versetzt sind. Bei dem - 8 - j

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Rohr gemäß Fig. 6 sind die Halbringe 23 und die Halbringe 24 in Bezugzueinander versetzt und darüberhinaus derart angeordnet, daß sie über den Mantel des Rohres hinausragen.

Die aus den Halbringen 23 und 24 bestehende Einheit umgibt das Rohr gänzlich, das auf diese Weise auf seinem gesamten Umfang vor Abrieb geschützt ist. Das Vorhandensein zweier Reihen von zueinander versetzten Halbringen behindert ,das ^biegen des Rohres praktisch nicht, das in diesem Fall in mehreren Ebenen möglich ist. Hätte man an ihrer Stelle geschlossene Ringe vorgesehen, könnte das Rohr nicht in geringen Krümmungsradien gebogen werden.

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Claims (8)

1. - 9 Patentansprüche :

   Π?" Biegsames Rohr, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens in den zu krümmenden Bereichen Ringabschnitte (11, 13, 16, 23) aufweist, die voneinander unabhängig sind, fest am Kautschuk des Rohres anhaften und zumindest auf einer Seite der Krümmungsebene und zwar senkrecht zur Rohrachse, angeordnet sind.
2. 2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringabschnitte (13) auf der Rohrauskleidung in einer Ebene mit dieser ohne Bildung von Vorsprüngen vorgesehen sind (Fig. 3).
3. 3. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringabschnitte (11, 16, 23) auf dem Rohrmantel angeordnet sind.
4. 4. Rohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

   die Ringabschnitte (11) in Form von Kufen bildenden Voreprü-ngen angeordnet sind.
5. 5. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dscurch gekennzeichnet, daß die Ringabschnitte aus einem Polyolefin bestehen.
6. 6. Rohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefin ein Polyäthylen oder ein Polypropylen mit einem Molekulargewicht von 500 000 oder darüber ist.
7. 7. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringabschnitte ungefähr über den halben Rohrumfang verlaufen.
8. 8. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Reihen von Ringabschnitten (23, 24) beiderseits der Krümmungsebene angeordnet sind, wobei die Ringabschnitte (z.B. 23) der einen Reihe in Bezug auf diejenigen (z.B. 24) dar anderen Reihe versetzt sind (Fig. 6).

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