DE2536100B2

DE2536100B2 - Verfahren zum Erwärmen bzw. zum Abkühlen des Endbereiches eines aufzuweitenden Rohres aus einem thermoplastischen Kunststoff

Info

Publication number: DE2536100B2
Application number: DE19752536100
Authority: DE
Inventors: Gerd 7844 Neuenburg Arweiler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-08-13
Filing date: 1975-08-13
Publication date: 1979-02-01
Also published as: FR2320816B1; DE2536100A1; DE2536100C3; FR2320816A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erwärmen bzw. zum Abkühlen des Endbereiches eines aufzuweitenden Rohres aus einem thermoplastischen Kunststoff, bei dem der Endbereich von einem Heizfluid bzw. von einem Kühlfluid umströmt wird.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DE-OS 23 62 814) wird erwärmte Luft entlang der Außenfläche des Endbereiches des Rohres geführt, am Rohrende umgelenkt und dann entlang der Innenfläche des Endbereiches des Rohres zu Absaugöffnungen geführt. Zum Kühlen des aufgeweiteten Endbereiches wird bei dem bekannten Verfahren feuchte Luft gegen die Innenfläche des Endbereiches geleitet, um auf diese ίο Weise eine Verfestigung des Endbereiches zu erzielen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich das Erwärmen bzw. das Abkühlen des Endbereiches eines Rohres aus thermoplastischem Kunststoff noch schneller als mit dem bekannten Verfahren erreichen läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird das Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß die Temperatur des Heizfluids während des Erwärmens von einem Höchstwert auf einen niedrigeren Endwert abgesenkt bzw. die Temperatur des Kühlfluids während des Abkühlens von einem Tiefstwert auf einen höheren Endwert erhöht wird.

Während bei dem bekannten Verfahren zum Erwärmen des Endbereiches des Rohres Heißluft verwendet wurde, die sich etwa auf der gewünschten Endtemperatur befand, wird die Temperatur des erfindungsgeirnäß zu verwendenden Heiz- bzw. Kühlfluids während der Behandlung des Endbereiches verändert, um so eine Beschleunigung des Wärmeübergangs herbeizuführen, mi

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich zwischen einer auf einer ersten Temperatur befindlichen Wand und einem an ihr entlangströmenden Fluid, das sich auf einer zweiten Temperatur befindet, eine Grenzschicht ausbildet, die über ihre Dicke einen »"> zwischen der ersten und der zweiten Temperatur verlaufenden Temperaturgradienten hat, und daß der Wärmeübergang um so größer ist, je größer die Temperaturdifferenz zwischen der Wand und dem strömenden Fluid ist Die vorstehend erwähnte erfindungsgemäße Maßnahme nutzt beide Erscheinungen zur Beschleunigung der Erwärmung bzw. des Abkühlens des Endbereiches eines aufzumuffenden Rohres aus thermoplastischem Kunststoff aus.

Dabei wird zu Beginn des Erwärmungsvorganges ein Heizfluid verwendet, das sich auf einer sehr hohen Temperatur befindet die an sich zu einem Schmelzen oder sogar Zersetzen des Kunststoffes führen könnte. Da sich jedoch zwischen dem strömenden Fluid und der Wand des Rohres die erwähnte Grenzschicht ausbildet, kommt die Oberfläche des Rohres nicht in Berührung mit dem an sich zu heißen Fluid, sondern es wird lediglich infolge der sehr hohen Temperaturdifferenz zwischen Wand und Fluid ein großer Wärmeübergang erzielt Wenn sich die Wand des Rohres aber durch den Wärmeübergang erwärmt muß sichergestellt werden, daß die Temperatur de:'. Kunststoffs nicht auf einen unzulässig hohen Wert steigt d. h. die Temperatur des strömenden Fluids wird während des» Erwärmens der Wand abgesenkt bis sich das Fluid und die Wand auf der zum Aufmuffen des Rohres erwünschten Temperatur befinden.

Es ist zudem bekannt, daß beim Abkühlen des Kunststoffs eine bestimmte Endtemperatur nicht unterschritten werden darf, da der Kunststoff bei Unterschreiten dieser Temperatur spröde und brüchig wird. Das Abkühlen kann jedoch in gleicher Weise wie das Erwärmen dadurch beschleunigt werden, daß zunächst ein Fluid verwendet wird, dessen Temperatur beispielsweise unterhalb der kritischen Endtemperatur liegt, das jedoch infolge der sich ausbildenden Grenzschicht keine sofortige Abkühlung der Oberfläche der Wand auf diese Temperatur erfolgt, aber der Wärmeübergang beschleunigt wird. Während des Abkühlens wird dann die Temperatur des Fluids bis auf den für den Kunststoff charakteristischen Endwert erhöht.

Um die Temperaturänderung des Heiz- bzw. des Kühlfluids in der vorstehend beschriebenen Weise durchzuführen, kann dem Heizfiuid ein Fluid mit niedrigerer Temperatur bzw. dem Kühlfluid ein Fluid mit höherer Temperatur zugemischt werden.

Wird zum Erwärmen des Endbereiches ein Heizfluid verwendet, das sich auf einem Druck von mehr als Atmosphärendruck befindet, so kann das Absenken der Temperatur durch Expandieren erfolgen.

Der Gegenstand der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung von zwei schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung mit einem Innenrohrelement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

F i g. 2 einen Längsschnitt der Vorrichtung mit einem Innen- sowie einem Außenrohrelement gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und

F i g. 3 eine Einrichtung zum Ändern der Temperatur eines Heiz- bzw. eines Kühlfluids.

Zum Erwärmen des Endbereiches eines aufzuweitenden Rohres R aus thermoplastischem Kunststoff dient ein Innenrohrelement 1, das mit einer Zuleitung 2 verbunden ist (Fig. 1). Das Innenrohrelement 1 ist an seinem vorderen Ende verschlossen und trägt dort einen Dichtungsstopfen 5 aus elastischem Werkstoff, der an der Innenfläche des Rohres R anliegt Der Dichtungsstopfen 5 trennt den zu erwärmenden und aufzuweiten-

den Endbereich des Rohres R vom übrigen Teil dieses Rohres R.

Das Innenrohrelement 1 weist in seinem vorderen Bereich am Umfang und in axialer Richtung verteilte Fluidaustrittsöffnungen 3 auf und trägt außerdem auf seiner Umfangsfläche drei schraubenlinienförmig verlaufende Fluidleitrippen 4. Zwischen der Oberfläche des Innenrohrelementes 1 und der Innenfläche des Endbereichs des Rohres R ist somit ein Ringraum gebilde i, der eine verhältnismäßig geringe Dicke hat und in den die Fluidleitrippen 4 hineinragen.

Die Zuleitung 2 ist mit einer nicht dargestellten Quelle für als Heizfluid dienende Heißluft verbunden, die von dieser Quelle durch die Zuleitung 2 in das Innenrohrelement 1 eintritt und aus den Fluidaustrittsöffnungen 3 ausströmt

Das Innenrohrelement 1 wird während des Betriebes um seine Längsachse gedreht, wodurch die aus den Fluidaustrittsöffnungen 3 austretende Heißluft mittels der Fluidleitrippen 4, deren Steigung zur Verkleinerung der axialen Bewegungskomponente der Heißluft sich von vorn nach hinten verringert, in einer schraubenlinienförmigen Bewegung entlang der Innenfläche des Endbereichs des Rohres R und aus dem Endbereich heraus geführt wird. Dabei wird die Strömungsgeschwindigkeit der Heißluft durch die Drehzahl des Innenrohrelementes 1 auf den gewünschten hohen Wert eingestellt, so daß sich ein guter Wärmeübergang und infolge der schraubenlinienförmigen Bewegung der Heißluft auch eine gute Ausnutzung der Heißluft ergibt, d. h. der Endbereich des Rohres R sehr schnell auf den gewünschten Wert erwärmt wird.

Zur Verbesserung des Wärmeübergangs sind der Heißluft pulver- oder teilchenförmige Feststoffe, insbesondere Graphitteilchen zugesetzt. Das Heißluft-Feststoff-Gemisch wird zur erneuten Verwendung oder zum Abtrennen der Feststoffteilchen abgeführt, um Verschmutzungen und den Verlust der Feststoffteilchen zu vermeiden. Hierzu dient ein gestrichelt angedeutetes Gehäuse 23, das ein Austrittsventil 9 aufweist.

Mit der in F i g. 2 dargestellten Vorrichtung erfolgt das Erwärmen des Endbereichs des Rohres R sowohl über dessen Innen- als auch über dessen Außenfläche mittels eines Innenrohrelementes Γ und eines Außenrohrelementes 6. Das Innenrohrelement Γ ist über eine Zuleitung 2 mit einer nicht dargestellten Quelle für Heißluft verbunden und in den Endbereich des Rohres R eingeschoben und trägt an seinem vorderen Ende einen Dichtungsstopfen 5.

Das Außenrohrelement 6, das außen über den Endbereich des Rohres R geschoben ist, ist doppelwandig ausgebildet, so daß ein mit der Quelle für Heißluft verbundener Ringraum 7 gebildet wird, der an seinem vorderen Ende verschlossen ist. Au diesem vorderen Ende ist außerdem eine Dichtung 8 aus elastischem Werkstoff angeordnet, die an der Außenfläche des Rohres R anliegt.

Zur Zufuhr der Heißluft zum Ringraum 7 dient eine stationäre Leitung 18, während der Zuleitung 2 die Heißluft von einer sich in Form eines Rohrknies durch die Leitung 18 erstreckenden stationären Leitung 17 zugeführt wird. Durch Schließen einer Absperrung 22 in der Leitung 17 und durch öffnen einer Klappe 19 kann die Zuleitung 2 direkt an die Leitung 18 angeschlossen werden.

Eine Dichtung 21 verhindert das Vermischen der zuzuführenden Heißluft mit der »verbi-auchten« Heißluft, die über ein schematisch angedeutetes Ventil 20 austritt

Bei Zufuhr von Heißluft, strömt diese einerseits aus

den Fluidaustrittsöffnungen 3 des Innenrohrkörpers Γ und andererseits aus in der Innenwand des Außenrohrelementes 6 angeordneten öffnungen 10 aus und kommt in Berührung mit dem Endbereich des Rohres R.

Um die gewünschte Strömung der Heißluft entlang der Innen- und Außenfläche der Wandung des Rohres R zu erreichen, sind die Fluidaustrittsöffnungen 3 und die öffnungen 10 in tangentialer Richtung geneigt, so daß die austretende Heißluft eine Bewegungskomponente in Umfangsrichtung der Wand des Rohres R hat. Ferner sind die Achsen der Fluidaustrittsöffnungen 3 und der öffnungen 10 zum Ende des Rohres R hin geneigt.
Werden das Innenrohrelement Γ und das Außenrohrelement 6 um ihre Längsachsen gedreht, so entsteht eine schraubenlinienförmige Heißluftströmung hoher Geschwindigkeit, durch die eine sehr schnelle Erwärmung des Endbereichs des Rohres R erreicht wird.
JO Die aus dem Innen- und aus dem Außenrohrelement Γ bzw. 6 ausgetretene Heißluft sammelt sich in dem mittels der Dichtung 21 abgedichteten Ringraum zwischen dem Innenrohrelement Γ bzw. der Zuleitung 2 und dem Außenrohrelement 6. Von dort tritt diese J5 verbrauchte Heißluft ohne Schwierigkeit durch das Ventil 20 in die Umgebungsluft aus.

Die in F i g. 3 dargestellte Einrichtung dient dazu, der Vorrichtung gemäß F i g. 1 oder F i g. 2 Heißluft zuzuführen, deren Temperatur sich während des Erwärmens des Endbereiches des Rohres R von einem Maximalwert zu einem Endwert verringert. Zu diesem Zweck weist die Einrichtung einen Behälter 14 für Luft mit einer Temperatur 71, der Maximaltemperatur, und einen Behälter 16 für Luft mit einer Temperatur T2, der 4) Endtemperatur, auf. Die beiden Behälter 14 und 16 sind über Leitungen 13 und 15 an ein Mischventil 11 angeschlossen, von dem eine Rohrleitung 12 ausgeht, die mit der Zuleitung 2 verbunden ist.

Zu Beginn des Erwärmungsvorganges befindet sich

>n das Mischventil 11 in einer Stellung, in der nur Luft aus dem Behälter 14 ausströmt und über die Leitung 13 in die Rohrleitung 12 gelangt. Mit Erhöhung der Temperatur der Wand des Endbereichs des Rohres R wird das Mischventil 11 allmählich verstellt, so daß der Anteil an Luft aus dem Behälter 16 der Rohrleitung 12 immer mehr zunimmt, bis kurz vor Ende des Erwärmungsvorgangs nur noch Luft aus dem Behälter 16 durch die Rohrleitung 12 strömt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erwärmen bzw. zum Abkühlen des Endbereiches eines aufzuweitenden Rohres aus einem thermoplastischen Kunststoff, bei dem der Endbereich von einem Heizfluid bzw. von einem Kühlfluid umströmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Heizfluids während des Erwärmens von einem Höchstwert auf einen niedrigeren Endwert abgesenkt bzw. die Temperatur des Kühlfluids während des Abkühlens von einem Tiefstwert auf einen höheren Wert erhöht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absenken bzw. Erhöhen der Temperatur des Heizfluids bzw. des Kühlfluids durch Zumischen eines Fluids mit niedrigerer bzw. höherer Temperatur erfolgt

3. Verfahren nach Anspruch 1 zum Erwärmen des Endbereiches, dadurch gekennzeichnet, daß das Absenken der Temperatur des einen Druck von mehr als Atmosphärendruck aufweisenden Heizfluids durch Expandierer, erfolgt