DE3445282A1

DE3445282A1 - Isoliertes, geschuetztes, faserverstaerktes kunststoffrohr

Info

Publication number: DE3445282A1
Application number: DE19843445282
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. Damsky; Franz Dipl.-Ing. 4150 Krefeld Grömping; Heinz 4130 Moers Keesen; Johannes Otto 4150 Krefeld Sajben; Helmut Dipl.-Ing. 4005 Meerbusch Winchenbach
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1984-12-12
Filing date: 1984-12-12
Publication date: 1986-06-19

Description

Isoliertes, geschütztes, faserverstärktes Kunststoff-
rohr Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein nach dem Verfahren hergestelltes isoliertes, geschütztes, faserverstärktes Leitungsrohr für flüssige und/oder gasförmige Medien, in dem unter Formgebung auf einen langgestreckten Körper ein erstes kontinuierliches Rohr im Verbund mindestens von einer Lage Kunststoff und einer Verstärkung gefertigt wird.
Es ist allgemein bekannt faserverstärkte Kunststoffrohre herzustellen, indem auf einen Dorn, der als langgestreckter Körper ausgebildet ist, eventuell unter Zwischenschaltung eines mitlaufenden Innenliners eine endlose Verstärkungsfaser gewickelt, mit Kunststoff getränkt und anschließend ausgehärtet wird.
Der Nachteil dieser Rohre besteht darin, daß sie bei unterirdischer Verlegung durch Betonschalen geschützt werden müssen, denn die von innen wirkenden Kräfte durch das Medium benötigen Verstärkungen, die im allgemeinen zur Aufnahme des Erddruckes nicht ausreichen.
Durch die Verwendung verschiedener Bauteile wird die Montage auf der Baustelle erschwert und verteuert.
Auch ist es aufwendig, zwischen Betonschalen eine ausreichende Dichtigkeit gegen eindringendes Wasser zu erreichen, was wichtig zur Erhaltung einer effektiven Wirkung einer Wärmedämmung ist.
Es ist weiter bekannt, Stahlrohre in bestimmten Längen (beispielsweise 6 m) mit einem unverstärkten Kunststoffrohr zu umgeben und den Zwischenraum dann in einzelnen Abschnitten auszuschäumen.
Das Fertigungsverfahren ist sehr aufwendig. Auch führt die unterschiedliche Wärmeausdehnung der verschiedenen Werkstoffe zu Problemen. Die erforderliche Dichtigkeit bzw. die Wärmedämmung kann darunter leiden. Auch bei statischer Belastung ist das Zusammenspiel von Stahl und Kunststoff wegen der unterschiedlichen Elastizitätsmodule ungünstig.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, auf wirtschaftlichem Wege herstellbare Leitungsrohre für gasförmige bzw. flüssige Medien zu finden, welche eine gute Isolation (Wärmedämmung), eine hohe Korrosionsbeständigkeit, eine material gerechte Konstruktion und eine hohe Festigkeit aufweisen, wobei die Leitungsrohre als komplette Einheit in Luft und Erdreich in einem Arbeitsgang fix und fertig zu verlegen sein müssen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit Abstand ein zweites Rohr aus Kunststoff so gefertigt wird, daß die innere Oberfläche des einen Rohres der äußeren Oberfläche des anderen Rohres gegenüberliegt und daß der entstandene Zwischenraum mindestens teilweise mit Isoliermittel ausgefüllt wird.
Bei dem Durchlaufverfahren wird also zunächst ein aus einem Kunststoff mit Faserarmierung bestehendes inneres Rohr hergestellt, indem zuerst ein Dorn oder ein schlauchförmiger, mitgleitender Innenliner mit dem in fließfähigen Zustand befindlichen Kunststoff beschichtet und anschließend mit Verstärkungsfasern bestrickt wird, wobei durch Anlegen einer Abzugskraft an das Rohr die Verstärkereinlagen in den Kunststoff gepreßt und von diesem durchtränkt werden. Auf diese Weise erhält das Rohr nach dem Aushärten eine Festigkeit, die den Innendruck durch Medium einwandfrei aufnehmen kann.
Um dieses innere Rohr wird anschließend ein zweites Rohr aus Kunststoff gefertigt welches für die Außenbelastung (Erddruck) ausgelegt wird. Anschließend erfolgt die Füllung des Zwischenraumes zwischen beiden Rohren mit Isoliermittel.
Durch dieses Verfahren ist es also gelungen, in einem Arbeitsgang eine Konstruktion zu schaffen, bei der die Eigenschaften gegenüber äußeren Einflüssen wie Temperatur, Korrosion, usw. ähnlich sind, so daß Eigenspannungen weitgehend zu vermeiden sind. Ein weiterer Vorteil ist, daß eine komplette Baueinheit vorliegt, die wirtschaftlich und schnell auf der Baustelle verlegt werden kann.
In einer besonderen Durchführung des Verfahrens werden in dem Kunststoff des zweiten Rohres Verstärkungen eingebaut.
Durch diese Verstärkungen kann das äußere Rohr, daß als Schutzmantel beispielsweise gegen Erde dient, entsprechend den dort herrschenden Erddruckkräften verstärkt werden. Dabei ist im Bedarfsfall auch nur eine teilweise Verstärkung möglich.
In einer anderen Durchführung des Verfahrens werden als Verstärkungseinlagen Netzwerke verwendet.
Die meist schlauchförmigen Netzwerke werden direkt an Ort und Stelle durch Strickköpfe hergestellt. Durch Verstreckung und/oder Vorspannung hinsichtlich auftretender radialer und/oder achsialer Lasten können diese optimal für das Rohr ausgelegt werden, wodurch trotz geringem Materialeinsatz auch feinste Risse zu vermeiden sind.
In einer weiteren Durchführung des Verfahrens werden als Verstärkungseinlagen durchgehende elektrische Leiter eingebaut.
Diese elektrischen Leiter, die aus Kohlefasern oder metallischen Drähten bestehen, können zur elektrischen Heizung oder zur Ableitung elektrostatischer Aufladungen verwendet werden.
In einer möglichen Durchführung des Verfahrens werden als Isoliermittel Wärmedämmstoffe eingesetzt.
Durch den Wärmedämmstoff ist es möglich, den Wärmeabfluß aus dem durchgepumpten Medium zu verringern, so daß z.B. ein Verstopfen der Leitung durch Zunahme der Viskosität infolge Temperaturabnahme vermieden wird.
In einer bevorzugten Durchführung des Verfahrens wird der Wärmedämmstoff durch Ausschäumen eingebaut.
Dieses Verfahren ist besonders elegant und erlaubt eine einwandfreie Ausfüllung des Zwischenraumes zwischen den Rohren. Als Werkstoffe sind anorganische und organische Schäume (PUR) geeignet.
In einer Durchführung des Verfahrens wird das zweite Rohr um mehrere parallel nebeneinander angeordneten erste Rohre gefertigt.
Durch die Anordnung mehrere Rohre kann beispielsweise der Hin- und Rückfluß von Medien in einem Mantelrohr zusammengefaßt werden, was die Verlegung wesentlich erleichtert.
In einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in zwei Stufen als Auftragsorgan mindestens eine Tränkeinrichtung, als Strickeinrichtung mindestens je ein Strickkopf und als Verfestigungsstrecke mindestens je eine temperierte Strecke angeordnet und weiter ist mit stirnseitigem Zugang zum Zwischenraum eine Füllapparatur für Schäummittel vorgesehen.
Durch diese Vorrichtung kann ein komplettes Rohr in einer Anlage hergestellt werden.
In einer zusätzlichen Vorrichtung ist ein Extruder mit einer schlauchförmigen Düse zur Herstellung eines schlauchförmigen Innenliners angeordnet.
Durch die Extrusion kann ein Kunststoffrohr aus Thermoplasten extrudiert werden, das beispielsweise als Innenliner dienen kann.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte isolierte, geschützte, faserverstärkte Leitungsrohre bestehen aus mindestens einer Kunststoff durchtränkten Verstärkung.
Durch den einheitlichen Aufbau der Rohre aus einer Kunststoffmatrix mit entsprechenden Verstärkungen sind Einflüsse aus Temperatur und Korrosion gut beherschbar, dabei kann jedes Rohr entsprechend den jeweils am Ort angreifenden mechanischen Kräfte aufgebaut werden.
Weiter erlaubt die kompakte Konstruktion eine schnelle Verlegung.
Als Kunststoffe kommen vorzugsweise ungesättigte Polyesterreaktionsharze, Epoxidharze, Polyamide und andere fließfähige Kunststoffe in Frage. Auch der Einsatz von Thermoplasten ist möglich.
Als Verstärkungseinlagen eignen sich Glasfasern, Kohlefasern, Borfasern, Metallfasern, natürliche und synthetische Fasern und deren Gemische in Form von Fäden, Rovings, Vliesen, Netzwerken, Gestricken und Geweben bzw. deren Kombinationen.
Als Isoliermittel eignen sich alle bekannten Stoffe, die durch Schütten, Spritzen und Auftragen in den Zwischenraum gebracht werden können. Hierunter fallen beispielsweise aufgeblähte Tone, Sorel-Schaum und PUR-Schaum.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 Leitungsrohr mit innerem und äußerem Rohr Fig. 2 Leitungsrohr mit zwei inneren Rohren und einem äußeren Rohr Fig. 3 Vorrichtung zur Herstellung eines Leitungsrohres.
In Fig. 1 ist ein Leitungsrohr 1 dargestellt, welches aus einem ersten inneren Rohr 2 aus Kunststoff 3 mit Verstärkung 4 aus Fasergestrick, einem zweiten äußeren Rohr 5 aus Kunststoff 6 mit Verstärkung 7 aus Fasergestrick und einem mit Schaum aus Kunststoff als Isoliermittel 8 ausgefüllten Zwischenraum 9 beider Rohre 2, 5 besteht, wobei das innere Rohr 2 im Hinblick auf den Druck der zu transportierenden gasförmigen oder flüssigen Medien und das äußere Rohr 5 zur Aufnahme des Erddruckes ausgelegt ist.
In Fig. 2 sind zwei innere Rohre 2 jeweils aus Kunststoff 3 mit Verstärkungen 4 in einem als Schutzmantel dienenden äußeren Rohr 5. aus Kunststoff 6 jeweils mit Verstärkungen 7 angeordnet, wobei der Zwischenraum 9 mit Isoliermittel 8 in Form von Glasfasern gefüllt ist.
In Fig. 3 ist eine senkrechte Vorrichtung zum Herstellen eines Leitungsrohres 1 gemäß Fig. 1 dargestellt. Durch ein Auftragsorgan 10 in Form einer Düse wird auf einen Innenliner 11, der langsam nach unten abgezogen wird, ein aus einem Behälter 12 über Leitung 13 kommender Kunststoff aufgetragen, auf den dann über einen Strickkopf 14, welcher über Motor 15, Welle 16, Scheibe 17 und Riemen 18 gedreht wird, ein Fasergestrick hergestellt, welches durch einen weiteren Faden aus einer Spule 19 als Umfangswicklung verstärkt wird. Dahinter liegt als Verfestigungsstrecke 20 eine temperierte Förderstrecke zur Aushärtung des Kunststoffes. Das zweite äußere Rohr 5 wird über eine Ringdüse 21 in ähnlicher Weise gefertigt, wobei hier ein verstärkter Aufbau in zwei Stufen erfolgt. Von der Stirn- seite 22 wird als Isolierung ein Kunststoffschaum aus Behälter 23 über Leitung 24 in den Zwischenraum 9 eingebracht. Nach dem Ausschäumen wird das Leitungsrohr 1 über Rollen 25 abgezogen und später durch Schneideapparat 26 in vorgegebene Längen geschnitten.
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Claims

Patentansprüche 1.) | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines isolierten, geschützten, faserverstärkten Leitungsrohres für flüssige und/oder gasförmige Medien, indem unter Formgebung auf einem langgestreckten Körper ein erstes kontinuierliches Rohr im Verbund mindestens von einer Lage Kunststoff und einer Verstärkung gefertigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit Abstand ein zweites Rohr (5) aus Kunststoff (6) so gefertigt wird, daß die innere Oberfläche des einen Rohres (5) der äußeren Oberfläche des anderen Rohres (2) gegenüberliegt und daß der entstandene Zwischenraum (9) mindestens teilweise mit Isoliermittel (8) ausgefüllt wird.
2. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines isolierten, geschützten, faserverstärkten Kunststoffrohres nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kunststoff (6) des zweiten Rohres (5) Verstärkungen eingebaut werden.
3. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines isolierten, geschützten, faserverstärkten Kunststoffrohres nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkung (7) Netzwerke verwendet werden.
4. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines isolierten, geschützten, faserverstärkten Kunststoffrohres nach Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkung (4, 7) durchgehende elektrische Leiter eingebaut werden.
5. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines isolierten, geschützten, faserverstärkten Kunststoffrohres nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß als Isoliermittel (8) Wärmedämmstoffe eingesetzt werden.
6. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines isolierten, geschützten, faserverstärkten Kunststoffrohres nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmedämmstoff durch Ausschäumen eingebaut wird.
7. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines isolierten, geschützten, faserverstärkten Kunststoffrohres nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rohr (5) um mehrere parallel nebeneinander angeordnete erste Rohre (2) gefertigt wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1-7, bestehend aus einem Auftragsorgan, einer Wickeleinrichtung und einer Verfestigungsstrecke, dadurch gekennzeichnet, daß in zwei Stufen als Auftragsorgan (10) mindestens je eine Tränkeinrichtung, als Strickeinrichtung (14) mindestens je ein Strickkopf und als Verfestigungsstrecke (20) mindestens je eine temperierte Förderstrecke angeordnet ist und daß mit stirnseitigem Zugang (22) zum Zwischenraum (9) eine Füllapparatur (23, 24) für Schäummittel vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Extruder mit einer schlauchförmigen Düse zur Herstellung eines schlauchförmigen Innenliners angeordnet ist.
10. Isolierte, geschützte, faserverstärkte Leitungsrohre für flüssige und/oder gasförmige Medien, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Ansprüchen 1-7, bestehend aus mindestens einem inneren Rohr, welches von einem Kunststoffschaum umgeben ist, der durch ein äußeres Rohr geschützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2, 5) aus mindestens einer Kunststoff (3, 6) durchtränkten Verstärkung (4, 7) bestehen.