DE2724031A1

DE2724031A1 - Verfahren und vorrichtung zum innenbeschichten von metallrohren

Info

Publication number: DE2724031A1
Application number: DE19772724031
Authority: DE
Inventors: Per Dipl Chem Aalrust; Werner Dr Scheiber
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1977-05-27
Filing date: 1977-05-27
Publication date: 1978-12-14

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Innenbeschichten von Metallrohren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Innenbeschichten von etallrohren großer Langen und Durchmesser mit Kunststoffen durch Aufschmelzen von Kunststoffpulvern und Aufblasen auf die über den Schmelzpunkt des Kunststoffes erhitzte Rohrinnenfläche.
Es ist bekannt, die Innenwand eines Rohres mit thermoplastischen Kunststoffen zu beschichten, indem man das Rohr über eine in seinem Inneren ortsfest angeordnete Düse eines Ertruders entlangbewogt und dabei den aus der Duse in Gestal-t einer schlauchförmigen Folie austretenden Kunststoff auf die mit einen Klebstoff bedeckte Innenwand des vorzugsweise vorgewrnten Rohres aufträgt (DT-AS 1 196 848).
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß keine ausreichende IIaftung des Kunststoff-Films auf der Rohroberfläche erzielt wird, so daß Kleber angewendet werden nüssen. Darüber hinaus kann der Kunststoff nur in größeren Schichtstärken aufgebracht werden.
Es ist ferner ein Verfahren zum Beschichten der Rohrinnenfläche bekannt, in dem das Rohr mit pulverförmigem Runststoff gefüllt und durch induktive Erwärmung bis zum Ans sintern des Kunststoffpulvers in einer gewünschten Schichtdicke erhitzt wird, daß der nicht angesinterte Anteil des Kunststoffpulvers aus dem Rohr entleert und daß die auf der Rohrinnenseite angesinerte Schich-t durch erneute induktive Erhitzung verschmolzen und geglä-tet wird (DT-AS 1 219 7)7).
Bei diesem Verfahren ist nachteilig, daß die Beschichtung nur in vertikaler Lage durchgeführt werden kann und eine komplette Pulverfüllung erforderlich ist, was bei Rohren mit großen Durchmessern umstündlich und unwirtschaftlich ist.
Des weiteren ist eine Vorrichtung bekannt, bei der der schmelzbare Kunststoff auf die Rohrinnenwand aufgebracht wird, indem in das Rohr ein Verteilerkopf koaxial eingeführt wird, der mit einer konischen Ringdüse versehen ist und wobei die Teilchen mittels eines Luftstromes gegen die Rohrinnenwand geblasen werden (DT-OS 1 946 255).
Hierbei ist es allerdings schwierig, die zuzuführende Pulvermenge zu dosieren, so daß sehr leicht eine ungleichaäßig starke Beschichtung erzeugt wird. Schon kleine Störungen in der Pulverversorgung führen zu Fehlbeschichtungen.
Eine ähnliche Methode zur Rohrinnenbeschichtung mit thermoplastischen Kunststoffen ist beschrieben worden, wobei das auf einer Kabelmantelpresse kontinuierlich hergestellte iletallrohr mittels einer koaxial durch das Preßwerkzeug hindurchgeführten Sprühvorrichtung an einer hinter dem Pressenausgang gelegenen Stelle aufgebracht und unter Ausnutzung der vom Pressvorgang herrührenden erhöhten Temperatur der Rohrsandung auf diese aufgesintert wird (DT-OS 2 205 739).
Dieses Verfahren ist günstig zur Beschichtung von Rohren während des Fertigungsvorgangs. Die Pulvermenge muß dabei vordosiert werden. Überschüssiges Pulver kann aus dem Rohr nicht mehr entfernt werden, was zu einer ungleichmäßigen Beschichtung führen kann.
.;ash einen weiteren Verfahren wird vorgeschlagen, in das Rohr einen Verdrängungskörper einzuführen und in kinematischer Umkehrung das zu beschichtende Rohr mit dem Verdrängungskörper durch eine feststehende Induktionsspule zu ziehen, wobei durch den freien Ringraum zwischen dem zu beschichtenden Rohr und den Verdrängungskörper ein turbulenter Luftstrom mit maximal 5 Volumenprozent Kunststoffpulver geleitet wird (DT-PS 2 348 751).
Dieses Verfahren liefert günstige Ergebnisse, ist jedoch bei der Beschichtung von Großrohren mit hohen Wandstärken unwirtschaftlich weil für die elektrische Erwärmung hohe Investitionskosten erforderlich sind.
Die US-PS 3 218 184 beschreibt ein Verfahren zur Innenbeschichtung von Rohren, wobei das zu beschichtende Rohr mit Kunststoffpulver in vertikaler Lage gefüllt wird und axial in der Pulverfüllung ein mit Öffnungen versehenes Rohr, durch welches luft zum Aufwirbeln des Pulvers gepreßt wird, installiert ist. Rinne als Heizquell dienende Induktionsspule wird sodann über das Rohr gezogen und liefert die zum Aufschmelzen des Kunststoffes erforderliche Wärme.
Das Verfahren ist nur zur Beschichtung von vertikal angeordneten Rohren anwendbar und kommt für Großrohre wegen der Investitionskosten für die elektrische Erwärmung nicht in Frage.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese und andere Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Verfahren sowie eine Beschichtungslanze vorzuschlagen, die es gestatten, IwIetallrohre großer Langen und großer Durchmesser mit Kunststoffen innen zu beschichten. Die Kunststoffüberzüge sollen sich durch eine gute Haftlçraft auszeichnen und das Verfahren soll es ermöglichen, die Schichtdicken je nach Erfordernis verschieden stark zu wählen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man in das zu beschichtende Rohr eine aus zwei ineinander geschobene Rohre zum Doppelrohr ausgebildete Beschichtungslanze, deren Ende trichterförmig zur Rohroberfläche abgebogen ist, einschiebt, wobei aus dem Innenrohr eine Kunststoffpulver-Luftmischung mit geringem Überdruck auf die erhitzte Netalloberflache ausströnt und anschließend durch das unter vermindertem Druck stehende llantelrohr wieder abgesaugt wird.
nach einer Weiterbildung der Erfindung unterwirft man während des Beschichtungsvorgangs das zu beschichtende Rohr und/oder die Beschichtungslanze einer drehenden Bewegung um die Längsachse des Rohres und verleiht dem Rohr und/oder der Beschichtungslanze einen axialen Vorschub.
Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Beschichtungslanze 4 ist gekennzeichnet durch zum Doppelrohr ausgebildete zwei ineinander geschobene Rohre 4', 4'', deren Enden 4''', 41111 trichterförmig zur Rohroberfläche abgebogen sind.
Eine weitere vor-teilhafte Ausgestaltung der Beschichtungslanze 4 besteht darin, daß die trichterförmig ausgebildeten Enden 4''', 41111 der Beschichtungslanze 4 mit Kanälen 19 zur Kühlung versehen sind.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß auf einfache und wirtschaftliche Weise eine festhaftende und gleichmäßig starke Kunststoffschicht aufgebracht werden kann. Diese Kunststoffschicht weist sowohl über den Rohrumfang als auch über die gesamte Rohrlänge die gleiche Schichtstärke auf. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß auch Rohre mit großen Durchmessern und großen Längen beschichtet werden können. Zum Unterschied gegenüber den bekannten Verfahren ist die Pulvermenge, die im Kreislauf in der Beschichtungsapparatur gehalten werden muß, sehr gering.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt und wird im folgenden Beispiel näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Anlage zur erfindungsgemäßen Beschichtung der Innenseite von Rohren; Fig. 2 den kopf der Beschichtungslanze mit den trichterförmigen Elden.
In den Figuren bedeuten: 1 - innen zu beschichtendes Rohr, 2 - Rohrtransporteinrichtung, bestehend aus aneinander gekoppelten Doppelkegelrollen, die sowohl den Längstransport als auch die Rotation des zu beschichtenden Rohres bewirken, 9 - Ileizeinrichtung zum Erhitzen des Rohres 1, 4 - Beschichtungsla-nze, bestehend aus Innenrohr 4t, Außenrohr 4", trichterförmigem Ende 4''' des Innenrohres 4' und dem trichterförmigen Ende 4'''' des Außenrohres ", 5 - Unterstützungsrollen für die Beschichtungslanze, 6 - Wirbelbett, 7 - Injektordüse, 8 - Gebläse zur Erzeugung der Wirbelluft, 9 - Gebläse zur Erzeugung der Injektorluft, 10 - Leitung zur Förderung des Kunststoffpulver-Luft-Gemisches in das Innenrohr 4t der Beschichtungslanze 4, 11 - Leitung zur Förderung des Kunststoffpulver-Luft-Gemisches aus dem unter verninderem Druck stehenden Außenrohr 4'' der Beschichtungslanze 4 zum Zyklonabscheider 12, 12 - Zyklonabscheider, 13 - Druck-.
schleuse zur Rückführung des aus der Kunststoffpulver-Lult-Mischung im Zyklonabscheider 12 getrennten Kunststoffpulvers zum Wirbelbett 6, 14 - Pulversilo, 15 - Druckschleuse zur kontinuierlichen Zuführung einer dem verbrauchten Pulver äquivalenten Pulvermenge zum Wirbelbett 6, 16 - Saugleitung vom Zyklonabscheider 12 zum Pulverfilter 17, 17 - Pulverfilter, 18 - Sauggebläse zur Erzeugung des Unterdrucks im Außenrohr 4tt der Beschichtungslanze 4, 19 - Kühlkanäle.
Beispiel Ein beidseitig gesandstrahltes Rohr 1 aus Kohlenstoffstahl mit einem Durchmesser von 1,2 m und 12 m Länge sowie einer Wandstärke von 6,3 mm wird über eine Rohrtransporteinrichtung 2, bestehend aus aneinander gekoppelten Doppelkegelrollen, die sowohl den Längstransport als auch die Rotation des zu beschichtenden Rohres 1 um die eigene Achse bewirken, so eingeschoben, daß das trichterförmige Ende 4''', 4'''' der Beschichtungslanze 4 vom Rohrende 200 mm entfernt steht. Sodann wird das Rohr 1 in Roltationsbewegung mit einer Umlaufgeschwindigkeit von 2 Umdrehungen/Minute versetz. Gleichzeitig wird als Heizeinrichtung 3 ein Erdgasbrenner gezündet, der das zu beschichtende Rohr 1 auf 230°C erwärmt. Nach Erreichen dieser Temperatur wird gleichzeitig mit dem Vorschub des zu beschichtenden Rohres 1 mitt einer Geschwindigkeit von 2 n/min begonnen. Dabei wird eine feststehende Beschichtungslanze 4, bestehend aus einem Innenrohr 4', einen Außenr 4'' mit trichterförmigen Enden 4''' und 4"", die im rechten Winkel zur Rohroberfläche abgebogen sind,incEszubeschichtende Rohr 1 eingeführt. Unterstützungsrollen 5 sorgen für eine konstante Abstandhaltung der Beschichttugslanze 4 zur Oberfläche des zu beschichtenden Rohres 1. Aus den Wirbelbett 6, das mit Eunststoffpulver gefüllt ist, welches durch autströmende BuSt die durch das Gebläse 8 in den Unterteil des Wirbelbettes 6 gepreßt wird, in Schwebe gehalten wird, wird durch die Injektordüse 7, durch die Luft vom Gebläse gedrückt wird, eine Eunststoffpulver-Buft-lIischung über Leitung 10 in das Innenrohr 4' der Beschichtungslanze 4 gedrückt. Die Kunststoffpulver-Luftilischung besteht aus 30 kg Polyamid-1 1-Pulver der Körnung 40-200 µmrpo m3. Aus den trichterförmigen Ende 4''' des Innenrohres 4' der Beschichtungslanze 4 strömt das Pulver-Luft-Gemisch mit einem Überdruck von 20 millibar auf die erwärmte Oberfläche des zu beschichtenden Rohres 1 auf, wobei ein Teil des Kunststoffpulvers auf ihr aufschmilzt. Durch das Außenrohr 4" der Beschichtungslanze 4 wird über das trichterförmige Ende 4'''' das überschüssige Pulver abgesaugt und über die Leistung 11 dem Zyklonabscheider 12 zugeführt. In diesem wird das überschüssige Pulver vom Luftstrom getrennt. und über die Druckschleuse 13 wiederum dem Wirbelbett 6 zugeführt. Die Luft wird aus dem Zyklonabscheider 12 über Saugleitung 16 dem Pulverfilter 17 zugeführt, in welchem letzte Pulverreste ausgeschieden werden, bevor sie über das Sauggebläse 18, das einen Unterdruck von 210) bar erzeugt, ins Freie gedrückt wird. Aus dem Pulversilo 14 wird über die Druckschleuse 15 kontinuierlich so viel Pulver dem wirbelbett 6 zugeführt, wie durch das Aufschmelzen auf die erhitzte Oberfläche des zu beschichtenden Rohres 1 verbraucht wird. Die trichterförmigen Enden 4''', $4'''' der Beschichtungslanze 4 können mit Kühlkanälen 19 ausgestattet sein, durch welche ein Kühlmedium durchgepreßt wird, um ein Uberhitzen der Trichterenden 4''' und 4'''' infolge Strahlungswärme vom erhitzten Rohr 1 zu verhindern.
Es gelingt, einen festhaftenden, gleichmäßigen Kunststoff-Film aus Polyanid-11 in einer Schichtstärke von 350 µm aufzubringen.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Innenbeschichten von Metallrohren großer Längen und Durehnesser mit Kunststoffen durch Aufschmelzen von Kunststoffpulvern und Aufblasen auf die über den Schnelzpunkt des Kunststoffes erhitzte Rohrinnenfläche, dadurch gekennzeichnet, daß man in das zu beschichtende Rohr eine aus msei ineinander geschobene Rohre zum Doppelrohr ausgebildete Beschichtungslanze, deren Ende trichterförmig zur Rohroberfläche abgebogen ist, einschiebt, wobei aus dem Innenrohr eine Kunststoffpulver-Buft-Mischung mit geringen Überdruck auf die erhitzte Iletalloberfläche ausströmt und anschließend durch das unter vermindertem Druck stehende Nantelrohr wieder abgesaugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man während des Beschichtungsvorganges das zu beschichtende Rohr und/oder die Beschichtungslanze einer drehenden Bewegung um die Längsachse des Rohres unterwirft und dem Rohr und/oder der Beschichtungslanze einen axialen Vorschub verleiht.
3. Beschichtungslanze zum Innenbeschichten von Metallrohren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zum Doppelrohr (4) ausgebildete zwei ineinander geschobene Rohre (4B, 4t'), deren Enden (4''', 41t,r) trichterförmig zur Rohroberfläche abgebogen sind.
4. Beschichtungslanze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die trichterförmig ausgebildeten Enden (4''', 4'''') der Beschichtungslanze (4) mit Kanälen (19) zur Kühlung versehen sind.