DE2744369A1 - Verfahren zum aufbringen einer schaeumbaren fluessigkeit auf einen zylindrischen gegenstand - Google Patents

Verfahren zum aufbringen einer schaeumbaren fluessigkeit auf einen zylindrischen gegenstand

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Description

Henderwood Industries Ltd., 824O-31st Street, S.E. Calgary, Alberta, Kanada TC2 1J1
Verfahren zum Aufbringen einer schäumbaren Flüssigkeit auf einen zylindrischen Gegenstand
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer schäumbaren Flüssigkeit auf einen zylindrischen Gegenstand, eine Vorrichtung zum Beschichten eines Rohres mit einer schäumbaren Flüssigkeit, ein Verfahren zum Markieren von mit Schaum beschichteten Rohrlängen sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Handhaben mit einer Schaumisolierung beschichteter Rohre.
Isolierende Rohrumhüllungen werden seit langer Zeit bei Ölgewinnung und Öltransport verwendet. Es ist oftmals notwendig, das Öl zu erhitzen, um es aus dem Boden heraustranspor-
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Büro Kremen:
I) 28(K) Ii reinen I Postfach 786.I eldstraKc 24 • Telefon: (0421) -74044 Telex : 244958 hopal d Tclcgr. : Diagramm, Bremen
Konten'Kremen: Krcmcr Bank. Kremen
PSeIiA Hamburg
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Hum München:
I) 8000 München DO Schlollhaiier Straße 3 Telefon (089) 652321
Telepr. : Tck'patcnt. München
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tieren zu können. Ebenso ist es notwendig, die Viskosität zum Transport durch Pipelines zu erniedrigen. In den meisten geographischen Breiten kann die Temperatur der erwärmten Flüssigkeit lediglich durch Isolierung des Rohres, durch welches das Öl fließt, auf dem gewünschten Wert gehalten werden. Andere Anwendungsmöglichkeiten isolierter Rohre umfassen die Gewinnung von Naturgas, Wasser und Dampf sowie den Einsatz als Kanalisationsrohre.
Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Umhüllen einer Pipeline mit einer Lage aus geschäumtem Isoliermaterial bekannt. Bei einigen dieser Verfahren wird die geschäumte Isolierungsumhüllung in einer Gießform hergestellt, obwohl solch ein Verfahren in bezug auf die Produktionsmöglichkeit begrenzt und entsprechend teuer ist. Ein anderes bekanntes Verfahren besteht darin, die schäumbare Flüssigkeit in einer umgebenden Umhüllung zu extrudieren, während das Rohr entlang der Pipeline in seiner Rinne liegt. Vorrichtungen wurden entwickelt um die Pipeline soweit aus der Rinne anzuheben, daß die geschäumte Isolierungsumhüllung extrudiert werden kann, und um dann das Rohr in die Rinne zurückzulegen. Solche "Rinnenverfahren" gewährleisten keine optimale Kontrolle der Zellstruktur und der Druckfestigkeit des Endproduktes.
Ein anderes bekanntes Verfahren, das versuchsweise ausgeführt wurde, besteht darin, eine schäumbare Flüssigkeit auf das Rohr zu sprühen, wenn es in Längsrichtung vorgeschoben und um seine Längsachse gedreht wird. Solche Schaumsprühverfahren besaßen bis heute den Nachteil, daß die Dicke der geschäumten Isolierung ebenso wie die Zellstruktur und die Druckfestigkeit des Endproduktes nicht exakt gesteuert werden konnten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das letztgenannte Verfahren der eingangs beschriebenen Art unter Vermeidung seiner Nachteile zu verbessern.
Als Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Gegenstand entlang seiner Längsachse vorwärts bewegt wird; daß der Gegenstand gleichzeitig um seine Längsachse gedreht wird; daß zuerst eine schäumbare Flüssigkeit auf den Gegenstand gesprüht wird; daß man anschließend die schäumbare Flüssigkeit auf dem Gegenstand im wesentlichen aufquellen läßt; und daß die schäumbare Flüssigkeit dann mit einem flexiblen Streifenmaterial umwickelt wird, während der aufgequollene Schaum noch verformbar ist, wobei bei dem Einwickelschritt auf den aufgequollenen Schaum durch das Streifenmaterial ein Druck ausgeübt wird, der dazu ausreicht, die Dichte des Schaumes lediglich in der Nachbarschaft der geschäumten Oberfläche zu vergrößern.
Das erfindungsgemäße Markierungsverfahren,bei dem eine Schaumbildung auf dem mit einer schäumbaren Flüssigkeit bedeckten Gegenstand durch eine exotherme Reaktion erfolgt, ist dadurch gekennzeichnet, daß auf den Gegenstand zusammen mit der schäumbaren Flüssigkeit eine Markierungsflüssigkeit aufgebracht wird, die bei einer unterhalb der Maximaltemperatur der exothermen Reaktion gelegenen Temperatur verdampft; und daß man die schäumbare Flüssigkeit dann aufquellen läßt, wodurch der resultierende Schaum am Anbringpunkt der Markierungsflüssigkeit durch deren Verdampfung während der Schaumbildung stärker aufquillt.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Handhaben eines schaumisolierten Rohres ist dadurch gekennzeichnet, daß ein auiblasbares Element verwendet wird, welches eine aus eindrück-
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drückbarem, gummiähnlichem Material gebildete Hülle besitzt und eine runde Oberfläche hat, wobei das Element auf einen Druck aufgeblasen werden kann, der ausreicht, um wenigstens einen Teil des Gewichtes des Rohres ohne Beschädigung der Schaumisolierung zu tragen.
Bei einem Verfahren zum Handhaben eines mit einer Schaumisolierung beschichteten Rohres unmittelbar nach Beendigung des Beschichtungsvorganges und vor vollständiger Aushärtung des Schaumes, wobei der Schaum keinerlei starre Schutzabdeckung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des beschichteten Rohres ein aufblasbares Element angeordnet wird; und daß das Element auf einem Druck aufgeblasen wird, der ausreicht, um nur einen Teil des Gewichtes des beschichteten Rohres ohne Beschädigung der Schaumisolierung zu tragen.
Es liegt daher ein erster Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, daß ein Verfahren zum Aufbringen einer Schaumisolierung auf zylindrische Gegenstände geschaffen wird, bei dem der Schaum auf das Rohr in flüssiger Form aufgesprüht und dann Druck auf den aufgequollenen Schaum ausgeübt wird, um ihm eine einheitliche Dicke zu geben und die gewünschte Dichte an der Oberfläche zu gewährleisten, ohne jedoch die Zellstruktur des übrigen Teiles der Schaumisolierung zu beeinträchtigen.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil besteht darin, daß ein Verfahren zum Beschichten zylindrischer Gegenstände mit einer Schaumisolierung geschaffen wird, bei dem Isolierung in geeigneter Weise gegen äußere Beschädigungen geschützt wird, indem sie mittels eines Bandmaterials oder einer extrudierten Schicht oder mittels eines anderen streifenförmigen Materials
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umwickelt und mit einer Schutzbeschichtung besprüht wird.
Ein anderer wichtiger Vorteil der Erfindung liegt in der Aufbringung der geschäumten Isolierung auf zylindrische Gegenstände unter Einsatz schneller Produktionsmethoden in Verbindung mit dem Aufsprühen des Schaumes auf die Oberfläche des Gegenstandes, aber unter Vermeidung der Probleme der Gleichmäßigkeit des Endproduktes, die bisher mit Schaumsprühverfahren verbunden waren.
Daneben liegt ein wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, daß die Gleichmäßigkeit des schaumisolierten Endproduktes durch Aufsprühen auf den Gegenstand in einem breiten Muster vergrößert wird, wobei nur eine sehr kleine Menge von schäumbarer Flüssigkeit während jeder Umdrehung auf den Gegenstand gesprüht, vielmehr kontinuierlich die Gesamtdicke der Schaumflüssigkeit beim Umdrehen des Gegenstandes aufgesprüht wird, wobei die Umdrehungsgeschwindigkeit größer ist als die Vorschubgeschwindigkeit.
Weiterhin liegt ein erfindungsgemäßes Ziel darin, ein Verfahren zum Aufbringen der geschäumten Isolierung auf Rohre zu schaffen, wobei ein Band oder ein anderes Erzeugnis benutzt wird, um die geschäumte Isolierung zu bedecken, wodurch die Kosten der isolierten Beschichtung reduziert werden in bezug auf den Wert, den sie hätten, wenn teurere, vorgeformte Umhüllungen als äußere Schutzlagen benutzt würden.
Weiterhin wird in vorteilhafter Weise durch das erfindungsgemäße Markierungsverfahren ein Bereich des mit einer schäumbaren Flüssigkeit zu beschichtenden Gegenstandes markiert, wodurch dieser Bereich nach Aufquellen des Schaumes und Umwickeln des Gegenstandes leicht wiedergefunden werden kann.
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Weiterhin beeinträchtigt das erfindungsgemäße Markierungsverfahren eines mit schäumbarer Flüssigkeit zu beschichtenden Gegenstandes in keiner Weise die Qualität der Schaumisolierung außerhalb des begrenzten Bereiches, an dem die Markierung aufgebracht wird.
Auch beeinträchtigt das erfindungsgemäße Markierungsverfahren an einem mit schäumbarer Flüssigkeit zu beschichtenden Gegenstand in keiner Weise die Herstellung des geschäumten Endproduktes in einem kontinuierlichen Prozeßablauf.
Weiterhin wird mittels des erfindungsgemäßen Handhabungsverfahrens und der Handhabungsvorrichtung für Rohre, die mit geschäumter Isolierung beschichtet wurden, die Beschichtung in keiner Weise beschädigt. Vielmehr wird erfindungsgemäß ein aufblasbares Element mit Luft bis zu einem Druck gefüllt, der wenigstens einen Teil des Gewichtes des beschichteten Rohres ohne Beschädigung der geschäumten Isolierungsbeschichtung trägt.
Eine besondere Ausgestaltung des Handhabungsverfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß in den Vorschubweg des beschichteten Rohres stromab des ersten Elementes ein zweites aufblasbares Element angeordnet wird; und daß das zweite Element auf einen Druck aufgeblasen wird, der größer ist als der Druck des ersten Elementes, um einen größeren Anteil des Gesamtgewichtes des beschichteten Rohres ohne Beschädigung der Schaumisolierung zu tragen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:
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Fig. 1 ein Flußdiagramm, das die gemäß dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren vorzunehmenden Schritte illustriert;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Beschichtungsstrecke, mittels welcher nach dem erfindungsgemäßen Verfahrens eine Schaumisolierung aufgebracht wird;
Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 2;
Fig. 4 eine vergrößerte Seitenansicht in Richtung der Pfeile 4-4 der Fig. 2;
Fig. 5 eine vergrößerte perspektivische Sicht des Sprühkopfes und der Wickelstation, die einen Teil der Vorrichtung zum Aufbringen einer geschäumten, isolierenden Schutzschicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bildet;
Fig. 6 einen vergrößerten Querschnitt entlang der Linie 6-6 der Fig. 2;
Fig. 7 eine vergrößerte Seitenansicht, welche die Art zeigt, in der die Verbindungslinie zwischen zwei Rohrlängen markiert ist; und
Fig. 8 die Art, in der zwei Rohrlängen miteinander
zur Aufbringung der geschäumten, isolierenden Beschichtung verbunden sind.
Allgemein berücksichtigt die vorliegende Erfindung, daß mit Schaumisolierung zu beschichtende Rohre zuerst durch Reinigen der Oberfläche vorzubereiten sind, um Krusten und Schmutz zu entfernen. Dies kann auf mehrere, auf dem Fachgebiet wohlbekannte Weisen erfolgen, beispielsweise mittels Sandstrahlen, Drahtbürsten, Erhitzen oder einer Kombination hiervon. In den meisten Fällen ist es wünschenswert, auf die Rohroberfläche eine korrosionsschützende Beschichtung aufzubringen, bevor sie mit Schaumisolierung bedeckt wird, obwohl dies gemäß der vorliegenden Erfindung nicht notwendig ist. Der isolierende Schaum kann direkt auf das bloße Rohr aufgebracht werden. Wenn eine Korrosionsschutzbeschichtung
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aufgebracht wird, kann diese eine der industriemäßig gut bekannten Beschichtungen sein, einschlißlich Bändern, extrudierten Beschichtungen, Kohlenteer, Epoxidharzen anderen sogenannten dünnen Mil-Beschichtungen. Um ein kontinuierliches Verfahren durchzuführen, wird vorzugsweise eine Anzahl von Rohrlängen an den Enden der Rohre miteinander verkoppelt und an der Beschichtungsstation vorbeigeführt. Wenn es jedoch aus irgendeinem Grund notwendig ist, nur eine einzelne Rohrlänge auf einmal zu beschichten, kann eine solche Variation ebenfalls erfindungsgemäß ausgeführt werden.
Eine schäumbare Flüssigkeit wird auf das Rohr gesprüht, das vorher entweder mit einer Korrosionsschutzschicht versehen wurde oder nicht. Die schäumbare Flüssigkeit wird auf das Rohr unter Benutzung einer oder mehrerer Sprühdüsen aufgebracht, um die Flüssigkeit über eine weiten Bereich zu verteilen, und zwar vorzugsweise über einen Bereich von wenigstens 45 bis 6O0C (in bezug auf eine ebene Fläche). Derart wird während einer Umdrehung nur eine kleine Menge schäumbarer Flüssigkeit auf das Rohr aufgebracht. Während das Rohr sich vorwärts bewegt, quillt der flüssige Schaum zu einer geschäumten Isolierung auf.
Verschiedene Ansätze für flüssigen Schaum können beim erfindungsgemäßen Verfahren benutzt werden. Dies hängt von der gewünschten Dichte und Zellstruktur des Endproduktes ab. Ein besonders nützlicher Ansatz sind etwa 40 kg/m (etwa 3 Pfund/Fuß ) dichter Urethanschaum unter Verwendung von Freon als Blähmittel. Es wurde festgestellt, daß die in dem erfindungsgemäßen Verfahren benutzte schäumbare Flüssigkeit eine Aufrahmzeit, d.h. Zeit zwischen Aufbringung der Schaumflüssigkeit und dem Zeitpunkt, an dem
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der Schaum aufquillt, von 2 bis 5 Sekunden besitzen sollte. Das volle Aufquellen sollte zwischen 4 und 30 Sekunden eintreten. Die geschäumte Schicht sollte imstande sein, ihr eigenes Gewicht (und das Gewicht des Rohres) innerhalb von 4 5 Sekunden bis höchstens 3 Minuten zu tragen.
Nachdem der Schaum im wesentlichen aufgequollen ist, wird eine äußere Lage von streifenförmigem Material um die geschäumte Isolierung gewickelt, um einen gewissen Druck auf den aufquellenden Schaum auszuüben. Hierdurch wird der Schaum verdichtet, wobei seine Dichte im Oberflächenbereich über den Wert ansteigt, der vorlage, wenn der Schaum ungehindert aufquellen könnte. Dieser Wickelschritt wird ausgeführt zwischen der Zeit, bei der das Aufquellen des Schaumes bis auf etwa 75% erfolgt ist, bis innerhalb der folgenden 15 Sekunden der Vervollständigung des Aufquellens, v/ährend der Schaum aber noch deformierbar ist. Das zu diesem Zweck benutzte streifenförmige Material variiert in Abhängigkeit von dem gewünschten Endprodukt. Wenn das Streifenmaterial auch als äußere Feuchtigkeitsbarriere dienen und einen zusätzlichen Korrosionsschutzband oder eine Schutzschicht in der Art extrudierten Polyethylene oder Polypropylens verwendet werden. Wenn andererseits an das Streifenmaterial nicht die Anforderung gestellt wird, daß es als Dampfbarriere dient, oder es nicht als zusätzlicher Korrosionsschutz vorgesehen ist, kann ein Material wie Fiberglas oder entsprechendes benutzt werden. In manchen Fällen wird ein Material wie Fiberglas benutzt und zusätzlich eine Korrosionsschutzschicht oder Dampfschutzschicht aufgesprüht, aufgetupft, extrudiert, aufgewickelt oder in anderer Weise auf das Steifenmaterial aufgebracht. In jedem Fall soll jedoch der durch das Streifenmaterial ausgeübte Druck ausreichend sein, um die Dichte des Schaumes um einen Dichtewert von
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etwa 10 bis 25% zu vergrößern, und zwar zumindest in etwa den äußeren 25% der gesamten Schaumdicke. Um dies durchzuführen, sollte die Lage des Streifenmaterials von einem Zeitpunkt an aufgebracht werden, zu dem das Aufquellen des Schaumes bis auf 75% erfolgt ist, bis innerhalb der folgenden 15 Sekunden der Vervollständigung des Aufquellens, aber vor allem, solange der Schaum noch deformierbar ist.
Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, die innere Korrosionsschutzschicht, die direkt auf das Rohr aufgebracht wurde, elektrostatisch zu behandeln, um die Oberfläche zu oxidieren, wodurch die Adhäsion zwischen der Schaumisolierung und dieser inneren Schicht verbessert wird. Die schäumbare Flüssigkeit selbst kann elektrostatisch gesprüht werden, um den Abfall zu minimieren und die Adhäsion zu verbessern.
Eine weitere Ausführungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, ungefähr 75 bis 90% der gesamten Dicke der gewünschten Schaumisolierung auf einmal aufzubringen und diese Menge vollständig aufquellen und teilweise sich verfestigen zu lassen. Ein zweiter Sprühkopf wird dann unterhalb des Streifenmaterials angeordnet, um die Dichte der äußeren Oberfläche des Schaumes zu erhöhen. Die restliche, zur Vervollständigung der Isolierlage notwendige Menge der schäumbaren Flüssigkeit wird dann unter das Streifenmaterial gesprüht, wenn dieses um die erste, dicke Schicht der geschäumten Isolierung gewickelt wird. In diesem Fall resultiert der notwendige Druck, um die Dichte der Schaumisolierung zu vergrößern, fast vollständig aus der Tatsache, daß der Schaum gezwungen ist, innerhalb eines beschränkten Bereichs zu expandieren. Bei dieser alternativen Ausführungsform der Erfindung ist es wünschenswert, einen Schaum höherer Dichte in der Endlage zu benutzen, um die Strukturfestigkeit der
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Isolierlage als Ganzes zu verbessern.
Wenn die schützende äußere Lage aufgebracht wird, nach dem das Streifenmaterial um den aufquellenden Schaum gewickelt wurde, können verschiedene Schichtarten benutzt werden. Die äußere Lage kann auf das vorher aufgebrachte Streifenmaterial aufgesprüht, extrudiert, aufgetupft oder aufgewickelt werden.
Unter dem allgemeinen Aspekt des Markierungsverfahrens für einen durch schäumbare Flüssigkeit bedeckten Gegenstandes, wie es auch durch die Erfindung vorgesehen ist, wird auf den Gegenstand entweder vorher oder simultan mit der schäumbaren Flüssigkeit eine Markierungsflüssigkeit aufgebracht, die bei einer Temperatur verdampft, die unterhalb der Temperatur des Schaumes während der exothermen Reaktion liegt, die das Aufquellen charakterisiert. Eine geeignete Markierungsflüssigkeit ist eine Farbe auf der Grundlage eines organischen Lösungsmittels, die auf das Rohr unmittelbar vor dem Schaum aufgesprüht wird, wenn das Rohr mit einem isolierendem Schaum bedeckt wird.
Die schäumbare Flüssigkeit quillt dann auf, wobei der Schaum am Punkt der Aufbringung der Markierungsflüssigkeit in einem größeren Maße aufquillt und zwar wegen der Verdampfung der Markierungsflüssigkeit während der Schaumbildung. Daraus ergibt sich ein in der Schaumisolierung im Bereich der Aufbringung der Markierungsflüssigkeit gebildeter Ring mit größerem Durchmesser als derjenige des Hauptkörpers des Schaumes.
Das gemäß der vorliegenden Erfindung benutzte Markierungsverfahren ist besonders nützlich in der Festlegung der Ver-
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bindungsenden der Rohre, die zusammengekoppelt wurden, um ein durchgängiges Schichtungsverfahren zu erlauben, die aber getrennt werden, bevor das Rohr zur Baustelle transportiert wird. Mittels der erfindungsgemäßen Methode können die Rohrenden schnell festgestellt und der Isolierschaum von den Enden soweit entfernt werden, daß ein Zusammenschweißen ermöglicht wird.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Vorrichtung zum Handhaben der mit Schaum beschichteten Rohre verwendet eine Reihe aufblasbarer Elemente, die aufgeblasen werden können, um einen Teil des Gewichtes einer Rohrlänge ohne Zerstörung des Schaumes zu tragen. Jedes aufblasbare Element oder Teil besitzt eine allgemein kreisrunde Gestalt und besteht aus federndem, gummiähnlichem Material mit einer runden äußeren Fläche. Zwei Elemente sind nebeneinander angeordnet, um einen Schlitten zumTragen eines Teiles des Gewichtes einer mit Schaum beschichteten Rohrlänge zu ergeben.
Eine Vielzahl von aufblasbaren Elementen sind entlang des Transportweges der Rohrlänge angeordnet. Jedes aufeinanderfolgende Element oder Elementenpaar ist auf einen leicht höheren Druck aufgeblasen, um derart einen größeren Gewichtsanteil des beschichteten Rohres aufnehmen zu können. Derart sieht das Verfahren zum Handhaben der Rohre die Anordnung eines aufblasbaren Elementes unterhalb des beschichteten Rohres und das Aufblasen des Elementes auf einen ausreichenden Druck vor, um lediglich einen Teil des Gewichtes des Rohres zu tragen, ohne die Schaumisolierung zu beschädigen. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird weiterhin ein zweites aufblasbares Element stromabwärts des ersten Elementes angeordnet. Das zweite Element wird auf einen Druck aufgeblasen, der größer ist als der Druck des ersten Elementes,
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um nun einen größeren Gewichtsanteil ohne Beschädigung des Isolierschaumes tragen zu können.
Zuerst wird auf die Fig. 1 und 2 der Zeichnung Bezug genommen. Eine Anzahl von Rohrlängen 10, allgemein als Rohrverbindungen bezeichnet, werden endständig aneinandergekoppelt und bewegen sich durch eine Heizstation 12, in der ein Brenner 14 vorgesehen ist, um die Oberfläche des Rohres auf etwa 52°C (etwa 125°F) zu erwärmen, wodurch Feuchtigkeit ausgetrieben und ein Teil der Kruste gelöst wird, die sich gegebenenfalls auf dem Rohr 10 befindet. Das Rohr 10 wird entlang seiner Längsachse vorwärts bewegt, während es mittels einer Förderanlage gedreht wird, die aus einer Mehrzahlsich drehender Räder 16 besteht, die parallel zueinander und leicht gekantet angeordnet sind.
Das Rohr 10 wird durch eine Reinigungsstation 18 hindurch vorwärts bewegt, in der eine rotierende Drahtbürste an der Oberfläche des Rohres 10 angreift, um Schmutz, Rost und andere Verunreinigungen zu entfernen.
Im folgenden wird das Rohr 10 mit einer Korrosionsschutzlage eines Bandes 22 umwickelt. Das Band 22 wird bei der Station 26 aufgebracht, die eine Aufbringungseinheit 28 enthält, die Wellen 30 zu Halten einer ersten Bandrolle 22a und einer zweiten Bandrolle 22b besitzt. Das Band 22 wird über eine Spanneinrichtung 32 geführt, die einen drehbaren Arm 33 besitzt, der bei seiner Drehung durch eine Bremse 34 und zwei stationäre Führungen 36 verzögert wird. Das Band 22 ist vorzugsweise ein selbstklebender, harziger Streifen. Es besitzt normalerweise eine Metallkorrosionsschutzlage, wie Butylkautschuk, der direkt auf das Metall aufgebracht wird, und eine Lage von festem, stärker strukturiertem Material, wie Polyethylen, das als Träger für das Butyl dient und außer-
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dem als Dampfbarriere wirkt. Ein besonders nützlicher Bandaufbau ist ein solcher mit einer Dicke von etwa 0,33 χ 10 m (entsprechend 13 Mil die sich auf 0,229 χ 10~ m (9 Mil) Polyethylen und 0,101 χ 10 m (4 Mil) Butylkautschuk verteilt.
Ein auf einem Arm 40 befestigtes Rad 38 dreht sich entlang der Bandlagen, um das Rohr 10 an seiner Stelle zu halten. Das Band 22 wird vorzugsweise in einem spiralförmigen Wicklungsmuster mit 10 bis 60% Überlappung aufgebracht.
Um den Vorschub des Rohres 10 in Längsrichtung zu erleichtern, wird die Verbindungslinie zwischen aufeinanderfolgenden, endflächig gegeneinandergekoppelten Rohrverbindungen in einem Bereich von mehreren Zentimetern (mehreren Zoll) auf jeder Seite der Verbindung sofort nach Durchgang des Rohres 10 durch die Bandstation 26 umwickelt. Dieses Verbindungsband ist in der Zeichnung durch das Bezugszeichen 42 bezeichnet und besitzt vorzugsweise eine kontrastierende Farbe, um die Identifizierung der Verbindungsstelle zu erleichtern, wenn die Schaumisolierung entfernt wird.
Nachdem das Verbindungsband aufgebracht wurde, wird das Rohr durch eine Markierungsstation 44 vorgeschoben, wo eine Farbe auf der Grundlage eines organischen Lösungsmittels durch eine Sprühdüse 46 auf das Rohr aufgesprüht wird. Die von der Sprühdüse 46 führenden Leitungen 48 und 50 führen jeweils Farbe und Luft zu der Sprühdüse 46. Die Sprühdüse 46 wird periodisch betätigt, um die Markierungsfarbe in dem Bereich anzubringen, in dem das Kopplungsband 42 um zwei aufeinanderfolgende Rohrlängen gewickelt ist, wobei die Farbe vorzugsweise in einem der Verbindungslinie entsprechenden engen Band 47 aufgebracht wird.
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Sofort nach der Markierungsstation 44 läuft das Rohr 10 an einer Sprühdüse 52 vorbei, zu der eine schäumbare Flüssigkeit und ein geeignetes Blähmittel durch Leitungen 54 und 56 geführt werden. Wie am besten in Fig. 5 illustriert ist,ist die Sprühdüse 52 in einer horizontalen Ebene auf etwa der gleichen Höhe wie ein horizontaler Schnitt des zu beschichtenden Rohres 10 angeordnet. Die schäumbare Flüssigkeit wird auf das Rohr in einem relativ breiten Band von etwa 40° bis aufgesprüht, wobei dieses Band in Fig. 5 durch den Buchstaben A bezeichnet ist. Derart wird während jeder Umdrehung nur eine bestimmte Menge von schäumbarer Flüssigkeit auf das Rohr aufgebracht. Wenn das Rohr 10 sich vorschubsmäßig weiterbewegt, quillt der Flüssigschaum zu einer geschäumten Isolierung auf, die in Fig. 5 durch das Bezugszeichen 58 bezeichnet ist. Ein Ringwulst 60 wird in der geschäumten Isolierung in dem Bereich gebildet, in dem die Markierungsfarbe 47 aufgebracht wurde. Nachdem der Schaum beträchtlich aufgequollen ist, wird eine äußere Lage eines Bandes 61 in einer zweiten Bandstation 62 aufgebracht. Das Band 61 ist von der gleichen Art wie das oben beschriebene Band 22, abgesehen von einer starken Strukturierung, um einen mechanischen Schutz des vollständigen Produkts zu gewährleisten. Beispielsweise kann das Band 61 eine Gesamtdicke von 25 Mil (0,635 χ 10 m) mit 20 Mil (0,508 χ 10 m) Polyethylen mit 5 Mil (0,127 χ 10 m) Butylkautschuk besitzen. Das Band 61 wird auf 120 bis 135°F (etwa 49 bis 57°C) bei der Heizstation 24 vorerhitzt. Die Bandstation 62 besitzt eine Anlage 64, die mit Wellen 66 versehen ist, die Bandrollen 61a und 61b halten. Das Band 61 wird über einen drehbaren Spannarm 68 geführt, bevor es auf die geschäumte Isolierung 58 übergeht. Der Arm 68 ist in der gleichen Weise wie der oben beschriebene drehbare Arm 33 konstruiert, er besitzt eine Bremse 70, um die notwendige Spannung auf das Band 61 auszuüben.
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Es ist wichtig, daß eine ausreichende Spannung auf das Band 61 ausgeübt wird, wenn es um die geschäumte Isolierung 58 gewickelt wird, damit auf den aufgequollenen Schaum ein Druck ausgeübt wird, der ihn verdichten und seine Dichte, insbesondere im äußeren Viertel seiner Dicke über den Wert vergrößert, der vorläge, wenn der Schaum unbeschränkt aufquellen könnte. Der durch das Band 61 ausgeübte Druck sollte ausreichend sein, um die Dichte um wenigstens 10% und vorzugsweise nicht mehr als 25% in den äußeren 25% der Gesamtdicke des Schaumes zu vergößern. Das Band 61 wird um die geschäumte Isolierung in einer Spiralanordnung mit 10% bis 60% Überlappung gewickelt, um eine vollständige Bedeckung sicher zu stellen.
Der nächste Schritt besteht darin, die Schaumisolierung 58 im Abstand von mehreren Zentimetern (mehreren Zoll) von jedem Ende eines zu beschichtenden Rohres zu entfernen, damit genügend Platz zum Zusammenschweißen der Rohre beim Herstellen einer Pipeline vorhanden ist. Dies macht es natürlich zwingend notwendig, daß die Verbindungslinie zwischen aufeinanderfolgenden Rohrverbindungen, die mit der geschäumten Isolierung beschichtet und mit dem Band 61 umwickelt wurde, festgestellt werden kann. Dies ist die Aufgabe des Markierungsrings 60, der sich auswärts zu einem größeren Umfang erstreckt, als der restliche Teil der Beschichtung auf dem Rohr 10. Das Schutzband 61 und die schließlich geschäumte Isolierung 58 können vom Rohr in den Fig. 7 und 8 fortgeschnitten werden.
Fig. 8 zeigt auch den Koppler 72 dar, der dazu dient, zwei Rohrlängen auf Stoß miteinander zu verbinden. Ein Eisenband 74 mit einem etwa dem inneren Durchmesser der Rohre 10 entsprechenden Druchmesser wird unter festem Reibschluß innerhalb der Rohrverbindungen eingebracht und
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wird auf der Mitte der Länge des Eisenbandes 74 aufgesetzt, um den Raum zwischen den Enden der zwei Rohrverbindungen 10 einzunehmen.
Wenn das beschichtete Rohr 10 beim Vorschub an der letzten Bandstation 72 vorbeiläuft, wird es von zwei aufblasbaren Rollen aufgenommen, die allgemein mit dem Bezugszeichen 80 bezeichnet sind (Fig. 6). Jede Rolle 80 besitzt ein Gehäuse 82 allgemein kreisförmiger Ausführung, das auf einem Radkranz 84 befestigt ist. Jedes Gehäuse 82 ist aus einem eindrückbaren gummiähnlichen Material mit einer relativ weichen abgerundeten äußeren Oberfläche 86 gebildet. Die zwei Rollen 80 sind nebeneinander leicht gekantet angeordnet, um einen longitudinalen Vorschub des Rohres 10 zu erreichen, während die Rollen 80 sich drehen. Hierzu ist jeder der Radkränze 84 auf einer Welle 88 montiert, wobei die Wellen 88 in einer Lagerung 90 aufgenommen sind. Ein Rahmen 92 trägt die gesamte Einheit in einstellbarem Abstand zur Haltefläche.
Die aufblasbaren Rollen 80 sind mit Luft unter einem Druck gefüllt, der ausreicht, um nur einen Teil des Gewichtes des beschichteten Rohres 10 ohne Beschädigung der geschäumten Isolierung 58 oder des Schutzbandes 61 zu tragen. Das erste, das beschichtete Rohr 10 beim Austreten aus der Bandstation 62 aufnehmende Rollenpaar 80 wird auf einen Druck aufgeblasen, der ausreicht, um nur einen Teil des Gewichtes des Rohres 10 ohne Beschädigung der Isolierung 58 und des Bandes 61 zu tragen. Da dieses erste Paar von aufblasbaren Rollen 80 nur einen sehr kleinen Anteil des Gesamtgewichts des beschichteten Rohres 10 trägt, ist der Luftdruck relativ gering. Dies ist natürlcih vorteilhaft, da der Schaum 58 an diesem Punkt in bezug auf Beschädigungen am empfindlichsten ist, solange er noch nicht vollständig ausgehärtet ist. Wenn das Rohr 10
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sich weiter fortbewegt, wird die geschäumte Isolierung 58 vollständig ausgehärtet; der Luftdruck innerhalb der nachfolgenden Rollenpaare 80 kann vergrößert werden, so daß jedes Rollenpaar 80 imstande ist, einen größeren Anteil des Gesamtgewichts des Rohres 10 zu tragen als das vorhergehende Paar. Dies ist ebenfalls sehr vorteilhaft, da, wenn ein größeres Gewicht des beschichteten Rohres 10 auf den Rollen 80 aufliegt, es notwendig ist, einen höheren Druck zu besitzen, um das Rohr 10 zu tragen.
Es wurde festgestellt, daß eine besonders nützliche Schaumflüssigkeit aus 48 kg/m (etwa 3 Pfund/Fuß ) dichtem Urethanschaum unter Verwendung von Freon als Blähmittel besteht. Die flüssigen Konstituenten werden bis auf 38 C (etwa 100 F) vorerhitzt, bevor sie die Sprühdüse 52 erreichen. Die Flüssigkeit wird durch eine öffnung mit einem Durchmesser von etwa 0,10 Zentimeter (0,04 Zoll) unter einem Druck von 6,89 χ 103 Pa (entsprechend etwa 600 bis 2000 Pfund pro Zoll2) gesprüht. Es wurde als wünschenswert festgestellt, eine Sprühbreite (A in Fig. 5) von 40 bis 60 C zu benutzen. Bei einem Rohr 10 mit einem Durchmesser von 15 bis 20 cm (etwa 6 bis 8 Zoll) genügt eine Vorschubgeschwindigkeit zwischen 7,4 bis 10 cm (3 und 4 Zoll) pro Umdrehung, um eine geschäumte Isolierungslage von etwa 7,5 cm (3 Zoll) Dicke aufzubauen.
Die beim erfindungsgemäßen Verfahren benutzte schäumbare Flüssigkeit sollte eine Aufrahmzeit, d.h. die Zeit zwischen Aufbringung und dem Zeitpunkt, zu dem der Schaum aufzuquellen beginnt, von 2 bis 5 Sekunden besitzen. Das volle Aufquellen sollte zwischen 4 und 30 Sekunden eintreten. Die geschäumte Lage sollte imstande sein, ihr eigenes Gewicht (und das Gewicht des Rohres 10) innerhalb einer Zeit von 4 5 Sekunden bis
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nicht mehr als etwa 3 Minuten zu tragen. Die äußere Lage des Schutzbandes wird im allgemeinen von einem Zeitpunkt an aufgebracht, zu dem das Aufquellen des Schaumes zu etwa 75% vollendet ist, bis innerhalb der 15 folgenden Sekunden der Vollendung des Schaumes, aber auf jeden Fall, solange der Schaum noch deformierbar ist.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
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Claims (19)

BOEHMERT & BOEHMERT 27AA369 H 1029 ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Aufbringen einer schäumbaren Flüssigkeit auf einen zylindrischen Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand entlang seiner Längsachse vorwärts bewegt wird; daß der Gegenstand gleichzeitig um seine Längsachse gedreht wird; daß zuerst eine schäumbare Flüssigkeit auf den Gegenstand gesprüht wird; daß man anschließend die schäumbare Flüssigkeit auf dem Gegenstand im wesentlichen aufquellen läßt; und daß die schäumbare Flüssigkeit dann mit einem flexiblen Streifenmaterial umwickelt wird, während der, aufgequollene Schaum noch verformbar ist, wobei bei dem Einwickelschritt auf den aufgequollenen Schaum durch das Streifenmaterial ein Druck ausgeübt wird, der dazu ausreicht, die Dichte des Schaumes lediglich in der Nachbarschaft der geschäumten Oberfläche zu vergrößern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 716/45
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beim Aufbringen von Druck auf den aufgequollenen Schaum genügend Druck ausgeübt wird, um die Enddichte des Schaumes in der Nähe der geschäumten Oberfläche um etwa 10 bis 25% über die Dichte hinaus zu erhöhen, die der Schaum besäße, v/enn er unbegrenzt aufquellen könnte.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufbringen von Druck genügend Druck ausgeübt wird, um die Dichte des äußeren Viertels der gesamten Schaumschichttiefe um 10 bis 25% zu vergrößern.
4. Verfahren nach einem der vorangehemden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufbringen von Druck auf den aufgequollenen Schaum das Steifenmaterial fest auf den Schaum aufgewickelt wird, um ihn zusammenzudrücken und dadurch die Dichte zu vergrößern.
5. Verfahren nach einem der vorangehemden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufbringen von Druck auf den aufgequollenen Schaum der Schaum umwickelt wird, bevor er vollständig aufgequollen ist, wobei dadurch Druck ausgeübt wird, daß der Schaum gezwungen wird,sich innerhalb der Begrenzungen der Umwicklung auszudehnen.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Gegenstand vor dem Sprühvorgang eine Schutzbeschichtung aufgebracht wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Gegenstandes vor dem Sprühvorgang auf eine Temperatur von etwa 50°C (etwa 125°F) erwärmt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
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gekennzeichnet, daß die schäumbare Flüssigkeit vor dem Sprühvorgang auf eine Temperatur von wenigstens etwa 38 C (etwa 10O0F) erwärmt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Sprühvorgang eine schäumbare Flüssigkeit mit einer Dichte zwischen etwa 28,8 und 96 kg/m (zwischen etwa 1,8 und 6 Pfund/Fuß ) aufgesprüht wird.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Sprühvorgang aufgesprühte schäumbare Flüssigkeit eine Aufrahmungszeit zwischen etwa 2 und etwa 5 Sekunden besitzt; und daß die gesamte Aufquellzeit zwischen etwa 4 und etwa 30 Sekunden liegt.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die schäumbare Flüssigkeit beim Sprühvorgang von einer stationären Stelle, die in einer durch die Längsachse des Gegenstandes hindurchgehenden horizontalen Ebene liegt, aufgesprüht wir.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Gegenstand eine endsei tig offene Rohrlänge ist, die schäumbare Flüssigkeit während des Schäumvorganges exotherm reagiert und mehrere Rohrlängen auf Stoß aneinander gekoppelt werden, dadurch gekennzeichnet daß auf die Rohrlängen in ihrem Verbindungsbereich mit jeweils einer anderen, benachbarten Rohrlänge gleichzeitig mit dem Sprühvorgang eine Markierungsflüssigkeit aufgebracht wird, die bei einer unterhalb der durch die exotherme Reaktion erreichbaren Maximaltemperatur der schäumbaren Flüssigkeit liegenden Temperatur verdampft; und daß man die schäumbare Flüssigkeit dann aufquellen läßt, wobei der resultierende Schaum am Anbringungspunkt der
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Markierungsflüssigkeit durch deren Verdampfung während der Schaumbildung stärker aufquillt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungsflüssigkeit um den Gesamtumfang der Rohrlänge aufgebracht wird.
14. Verfahren zum Markieren eines Punktes auf einem durch eine schäumbare Flüssigkeit bedeckten Gegenstand, wobei die Schaumbildung durch exotherme Reaktion erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Gegenstand zusammen mit der schäumbaren Flüssigkeit eine Markierungsflüssigkeit aufgebracht wird, die bei einer unterhalb der Maximaltemperatur der exothermen Reaktion gelegenen Temperatur verdampft; und daß man die schäumbare Flüssigkeit dann aufquellen läßt, wodurch der resultierende Schaum am Anbringungspunkt der Markierungsflüssigkeit durch deren Verdampfung während der Schaumbildung stärker aufquillt.
15.Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungsflüssigkeit auf den Gesamtumfang des durch die schäumbare Flüssigkeit bedeckten Gegenstandes aufgebracht wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine organische Markierungsflüssigkeit verwendet wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand aus zwei endseitig offenen miteinander auf Stoß verbundenen Rohrlängen besteht; daß der Aufbringungspunkt der Markierungsflüssigkeit im Verbindungsbereich der beiden Rohrlängen liegt; und daß die Markierungsflüssigkeit innerhalb dieses Bereichs um den Umfang der Rohr-
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länge aufgesprüht wird.
18. Verfahren zum Handhaben eines mit einer Schaumisolierung beschichteten Rohres unmittelbar nach Beendigung des Beschichtungsvorganges und vor vollständiger Aushärtung des Schaumes, wobei der Schaum keinerlei Schutzabdeckung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des beschichteten Rohres ein aufblasbares Element angeordnet wird; und daß das Element auf einen Druck aufgeblasen wird, der ausreicht, um nur einen Teil des Gewichtes des beschichteten Rohres ohne Beschädigung der Schaumisolierung zu tragen.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Vorschubweg des beschichteten Rohres stromab des ersten Elementes ein zweites aufblasbares Element angeordnet wird; und daß das zweite Element auf einen Druck aufgeblasen wird, der größer ist als der Druck des ersten Elementes, um einen größeren Anteil des Gesamtgewichtes des beschichteten Rohres ohne Beschädigung der Schaumisolierung zu tragen.
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