DE2320177C3 - Konische Schraubverbindung von Kunststoffrohren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine konische Schraubverbindung von Kunststoffrohren aus einem ersten mit einem Innengewinde versehenen Teil und einem zweiten mit einem diesem Innengewinde entsprechenden Außengewinde versehenen Teil, welche beiden Gewinde durch gegenseitige Verschraubung die feste Verbindung der beiden Teile gewährleisten; sie bezieht sich weiterhin auf Verfahren zur Herstellung von Verbindungsstücken für diese konische Schraubverbindung.

Bekannte Schraubverbindungen der eingangs genannten Art (US-PS 3 572 392) verursachen hinsichtlich der Abdichtung Schwierigkeiten; die unmittelbar aneinander anliegenden Gewindegänge dichten im allgemeinen nicht von selbst ab, da die benutzten verstärkten Kunststoffe einen geringen Elastizitätsmodul und keine Dehngrenze besitzen. Zur Abdichtung muß deshalb vielfach ein System von Dichtorganen benutzt werden; stehen die Rohre bzw. Verbindungen unter starkem Innen- oder Außendruck, wird das Problem der Abdich

tung äußerst schwierig.

Im Zusammenhang mit nicht konischen metallischen Gewinden wurde bereits vorgeschlagen (US-PS 3 002 770), ein Band hoher Elastizität zwischen die Gewinde einzubringen. Für solche einschichtigen Dichtun gen hat man auch bereits im Zusammenhang mit zylindrischen Stahlgewinden vorgeschlagen, die Gänge eines der beiden ineinander zu schraubenden Gewinde zuvor mit einem Werkstoff höherer Elastizität, beispieisweise Polytetrafluorethylen auszufüllen (DT-Gbm7 0I5 786).

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schraubverbin- * dung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch unter hohen mechanischen Beanspruchungen von selbst abdichtet

Die Aufgabe wird eifindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Gewinde mit Werkstoffen hoher Elastizität beschichtet skid und daß sich die Elastizität des Außengewindes von der des Innengewindes um m'indestens 10% unterscheidet

Eine solche Doppelbeschichtung mit unterschiedlicher Elastizität erfüllt die bei Innen- bzw. Außendruck auftretenden Bedingungen hinsichtlich der Dichtigkeit, sie bewährt sich insbesondere auch bei auf das Gewinde einwirkenden Zugbelastungen u. dgl.

Besonder vollkommene Dichtigkeiten der Schraubverbindung erreicht man, wenn man die Differenz der Elastizitätsmodule des Gewindewerkstoffes einerseits und des Beschichtungswerkstoffes andererseits relativ groß wählt. Bei einem Gewindewerkstoff mit einem Elastizitätsmodul von beispielsweise lOOOkp/cm² soll der Beschichtungswerkstoff einen Elastizitätsmodul von mindestens lOOOOkp/cm² besitzen, der jedoch auch bis zu 200 000kp/cm* und mehr betragen kann. Zum gleichen Zweck können die Windungen durch Glasfäden und/oder Asbestfäden und/oder organische Fasern und/oder Metallfasern und/oder gebräuchliche Einsatzstoffe verstärkt werden.

Als Beschichtungswerkstoffe mit hoher Elastizität können die folgenden Polymere benutzt werden: Elastomere aller Art insbesondere Acrylnitrylbutadiengummi mit geringen Zusätzen von Polyvinylchlorid oder Polyäthylenpulver; Thermoplaste, insbesondere weiches Polyvinylchlorid, jedoch auch alle anderen weichen Thermoplaste, die mit Duroplasten oder harten Thermoplasten kombiniert sein können; hitzehärtende Kunststoffe mit hoher Elastizität beispielsweise Polyester, gegebenenfalls mit einem Zusatz von 70 Gew.-% eines weichen Bestandteils, beispielsweise eines Polyesterharzes (Handelsbezeichnung Palatal P 8 der Firma BASF) und 20% eines Polyesterharzes (Handelsbezeichnung Palatal E 200 der Firma BASF) oder ein Epoxyharz (beispielsweise ein Harz mit der Handelsbezeichnung O 275 der Rütgerswerke, Duisburg, mit dem Härter N derselben Firma) oder entsprechende bekannte Harze.

Ein Verbindungsstück mit beschichtetem Gewinde, das für die Schraubverbindung verwendet werden kann, läßt sich auf vielerlei Weise herstellen. Es kann auf einer glatten, zylindrischen oder konischen Fläche eines Teils aus Kunststoff, beispielsweise eines Rohrs, ein Gewinde aus Kunststoff in bekannter Weise durch Gießen oder Spritzguß gebildet werden. Beispielsweise wird für ein Außengewinde ein Harzgemisch auf einem glatten Grundkörper mit Hilfe einer Metallform gegossen, die um diesen Grundkörper herum befestigt ist, worauf die Polymerisation durchgeführt wird.

So solches Gewinde wird dann mit einem Werkstoff iioher Elastizität auf jede an sich bekannte Weise be^a hihtet Man kann sich dazu eines mechanischen, chemischen Verfahrens oder Mischver-

toiirens aus diesen Verfahren bedienen.

Ein mechanisches Verfahren besteht beispielsweise darin, daß ^m ^ Grundgewinde ein vorgeformtes Gewindestück aus einem Werkstoff hoher Elastizität geschraubt wird.

Als thermochemisches Verfahren kann beispielsweise die direkte Po?yaierisierung oder Vulkanisierung des Werkstoffes mit hoher Elastizität auf dem Gewinde genannt werden.

Ein chemisches Verfahren besteht beispielsweise in der Verklebung des Beschichtungswerkstoffes auf dem Gewinde.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Beschichtung zu einer Gewindehülse vorgeformt und •flschließend auf das Gewinde aufgeschraubt werden. Eine solche vorgeformte Gewindehülse ist an sich aus der USA.-Patentschrift 2 407 552 bekannt.

Ein Verbindungsstück für die konische Schraubverbindung, das wenigstens ein Innengewinde aufweist, läßt sich in bevorzugter Ausführung dadurch herstellen, daß die Beschichtung aus einem Werkstoff mit hoher Elastizität auf einem mit einem Gewinde versehenen Dorn vorgeformt und anschließend zur Bildung des Gewindes mit einem Kunststoff umhüllt wird, worauf die Beschichtung und der Kunststoff in einem mechanischen und/oder chemischen Verfahren aneinander be festigt und anschließend von dem Dorn abgenommen werden. Hierzu wird auf die DT-AS 1 016 078 verwiesen, aus der es bekannt ist, zunächst das Gewinde einer metallischen Hülse durch ein Rollverfahren herzustellen, dann dieses Gewinde mit einem Kunststoff zu beschichten, darauf die Verbindung zwischen Gewinde und Kunststoff herzustellen und das Gebilde von einem Dorn, falls vorhanden, zu entfernen.

Der Kunststoff, mit dem der vorgeformte Beschichtungswerkstoff umhüllt wird, und der das spätere Gewinde bildet, kann - wie bereits vorstehend erwähnt - verstärkt sein. Solche Verstärkungen sind an sich bekant (USA.-Patentschrift 2 751237). Die Verbindung /wischen dem Beschichtungswerkstoff und dem Kunststoff kann durch Polymerisieren oder ein anderes beliebiges mechanisches oder chemisches Verfahren, wie Vulkanisierung oder Komprimierung in einer Form, erreicht werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen von erfindungsgemäßen Schraubverbindungen, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigen

F i g. 1 und 2 Schnitte durch erfindungsgemäß beschichtete Gewinde,

F i g 3 einen Schnitt durch ein erfindungsgemaß beschichtetes Gewinde bei seiner Herstellung auf einem metallischen Dorn,

Fig.4 und 5 Schnitte durch Verbindungsstücke zur Verbindung zweier mit konischen, nicht beschichteten Gewinden versehener Rohre,

Fig.6 einen Schnitt durch eine erfmdungsgemäüe Schraubverbindung.

F i g 1 zeigt den Grundkörper 1 der Schraubverbindung der zusammen mit dem Rohr T einstückig hergestellt ist oder an diesem angeschweißt ist und ein Innengewinde 2 besitzt, das mit einem Werkstoff 3 mit hoher Elastizität beschichtet ist. F i g. 2 zeigt eine ähnliche Schraubverbindung, die jedoch ein Außengewinde aufweist.

Fig.3 zeigt eine Ausführungsform eines Innengewindes der in F i g. 1 gezeigten Art Ein metallischer Dom 4 mit einem konischen Gewinde wird mit einer Folie 5 aus synthetischem PVC-Acrylnitril-Butadien-Kautschuk mit einer Stärke von etwa 03 mm bewickelt Diese Folie wird mit Hilfe einer metallischen Vorrichtung oder eines Kunststoffadens in die Zähne des metallischen Doms mit Druck eingeführt und dann wird ein mit Epoxyharz imprägnierter Glasseidestrang 6 auf die Zähne des Doms aufgerollt, bis man eine glatte Oberfläche erhält Dann wird das Ganze durch Komprimierung mit einem Thermoplast beschichtet oder in einem »Fadenbewicklung« (»Filament ,winding«) genannten Verfahren mit einer oder mehreren mit Glasfasern verstärkten Schichten 7, 8 versehen. Hierbei können an dem Ende 7', 8' die aufeinanderfolgenden Wicklungen zur Bildung des Rohrs angefügt werden. Das Gewinde und die Beschichtung werden in direktem Kontakt mit dem Körper des Rohrs hergestellt und werden durch anschließende Polymerisierung und Vulkanisierung fest miteinander verbunden.

Wie F i g. 3 zeigt, kann auch eine zweite Ausführungsform eines Gewindes der in F i g. 1 gezeigten Art vorgesehen werden. Hierbei wird auf dem metallischen Dorn 4 eine Wicklung aus einem durch ein weiches Epoxydharz geschützten Polyestervlies 5 vorgesehen. Dann wird wieder ein Strang 6 zum Einführen in die Windungen des Gewindes durch Komprimierung eingelegt, worauf diese Einheit im Heizschrank bei 120⁰C eine halbe Stunde lang polymerisiert wird. Dann werden Glasfasern 7 aufgewickelt Es kann ein härteres Epoxydharz mit einem wasserfreien Härter benutzt werden. Die Arbeitsfolge findet in feuchter Umgebung bis zum Erreichen der gewünschten Wandstärke statt. Der gesamte Rohrkörper mit dem Gewinde wird zwei Stunden bei 150°C polymerisiert, von dem Dorr, abgenommen und schließlich zehn Stunden lang auf 120° C erhitzt.

F i g. 4 zeigt eine doppelte Muffe 13, deren beide Enden ein Innengewinde ti bzw. 12 besitzen, das mit einem Werkstoff 14 bzw. 15 mit hoher Elastizität beschichtet ist Diese Schraubverbindung ist insbesondere zur Verbindung von Rohren verwendbar, deren Enden

mit nicht beschichteten Außengewinden versehen sind. F i g. 5 zeigt ein Verbindungsstück 16, das mit zwei konischen Außengewinden 17 und 18 versehen ist und aus einem Werkstoff mit hoher Elastizität besteht. Ein derartiges Verbindungsstück gestattet die Verbindung

von zwei Rohren, die mit Innengewinden versehen sind.

F i g. 6 zeigt eine erfindungsgemäße Schraubverbindung, bei der ein Teil 1 mit beschichtetem Innengewinde gemäß F i g. 1 mit einem Teil Γ mit Außengewinde SS 2' verbunden ist, das ein Ansatzteil 21 besitzt. In diesem Ansatzteil ist eine ringförmige Nut 20 vorgesehen, in der zur Erhöhung der Dichtung ein Dichtring 19 sitzt.

Dieses Verfahren eignet sich in all den Fällen, in denen feste Verbindungen an waagerecht oder vertikal 60 verlegten Leitungen vorgenommen werden müssen, beispielsweise bei Pipelines oder Sealines oder bei Bohrungen, oder in den Fällen, in denen Leitungsabschnitte schnell ausgetauscht werden müssen.

Zur Erhöhung der Dichtigkeit der erfindungsgemä-65 Ben Schraubverbindungen kann bei der Verschraubung eine Paste benutzt werden, die mikroskopische Polyperpartikel, beispielsweise Teflon- oder Thermoplastpartikel, enthält. Diese Vorgehensweise besitzt den

Vorteil, daß die Klemmkräfte geringer sind und daß die Schraubverbindungen ohne irgendeine Verringerung ihrer Dichtigkeit häufig geöffnet oder geschlossen werden können.

Eins derartige Schraubverbindung besitzt nicht nur den Vorteil, daß sie bei sehr höhen Innen- und Außendrücken verwendet werden kann, sondern kann auch Fall von Zugbeanspruchungen beispielsweise bei

vertikaler Verlegung hohe Zugkräfte absorbieren, ohne daß die Dichtigkeit beeinträchtigt wird

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   !. Konische Schraubverbindung von Kunststoffrohren aus einem ersten mit einem Innengewinde versebenen Teil und einem zweiten mit einem diesem Innengewinde entsprechenden Außengewinde versehenen Teil, weiche beiden Gewinde durch gegenseitige Verschraubung die feste Verbindung der beiden Teile gewährleisten, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gewinde (2, 2') mit Werkstoffen hoher Elastizität beschichtet sind und daß sich die Elastizität des Außengewindes (2) von der des Innengewindes (2') um mindestens 10% unterscheidet
2. 2. Konische Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde (2, T) Verstärkungen aus wenigstens einem der Werkstoffe der Gruppe der Glasfasern, Asbeste, organische Fasern, Metallfasern und gebräuchlichen Einsatzstoffen aufweisen.
3. 3. Verfahren zur Herstellung eines Verbindungsstückes für die konische Schraubverbindung nach Anspruch 1, das mit wenigstens einem Gewinde versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde anschließend mit einer Schicht aus einem Werkstoff (3, 14, 15) hoher Elastizität auf jede an sich bekannte Weise beschichtet wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung zu einer Gewindehülse vorgeformt wird, die anschließend auf das Gewinde aufgeschraubt wird.
5. 5. Verfahren zur Herstellung eines wenigstens ein Innengewinde aufweisenden Verbindungsstückes für die konische Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dab die Beschichtung aus einem Werkstoff mit hoher Elastizität auf einem mit einem Gewinde versehenen Dorn (4) vorgeformt und anschließend zur Bildung des Gewindes mit einem Kunststoff umhüllt wird, worauf die Beschichtung und der Kunststoff in einem mechanischen und/oder chemischen Verfahren aneinander befestigt und anschließend von dem Dorn abgenommen werden.