DE3615032A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines rohrbuendels - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines rohrbuendels

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Description

RAU & SCHNECK
PATENTANWÄLTE
DIPl.-ING. DR. MANFRED RAU DIPL.-PHYS. DR. HERBERT SCHNECK ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT
VNR lq.6984 Nürnberg, 3o.o4.1986
S/St
TECHNOS et COMPAGNIE, 3o, avenue Kleber, 75116 Paris/Frankreich Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Rohrbündels
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Rohrbündels aus parallelen Rohren, d.h. zur Verbindung der parallelen Rohre dieses Bündels untereinander unter Dämpfung von deren Schwingungen, wobei das in Betracht stehende Bündel insbesondere für Wärmetauscher oder Kondensatoren Verwendung findet.
Die Erfindung betrifft insbesondere solche Rohrbündel, bei welchen mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Verbindung der einzelnen Rohre zumindest teilweise, mit Hilfe eines biegsamen und wasserdichten Schlauches bewerkstelligt wird, welcher zwischen aufeinanderfolgende Ebenen der Rohre längs in der Regel zueinander um 9o° geneigter Ebenen eingelegt wird, wobei das Einbringen des Schlauches dadurch bewerkstelligt wird, daß er längs zwischen benachbarte Ebenen eingeführt wird, nachdem er zuvor durch Anlegen eines inneren Unterdrucks flachgedrückt wird.
Ein Schlauch der in Betracht stehenden Art muß folgende Eigenschaften aufweisen:
D-8500 NÜRNBERG 1 KDNIGSTRASSE 2 TELEFON 0911/24537 TELEFAX 0911/208569 TELEX 623965 POSTSCHECKAMT NBG. 184352-857
Λ-
- Er "muß temperaturbeständig und beständig gegen die Einwirkung von flüssigen Chemikalien sein, welche an der Außenseite des Schlauches zirkulieren, insbesondere Warmwasser und Produkte zur Einstellung dieses Warmwassers, wie z.B. Amoniak, Hydrazin und Morpholin, wobei sich hierfür die weiter unten genannten Anwendungen ergeben,
- er muß eine hinreichende Elastizität aufweisen, damit er seine ursprüngliche, rohrartige Form nach der Einbringung in das Rohrbündel nach der Verformung durch den Unterdruck wieder annehmen kann.
Bei bekannten Ausführungsformen sind diese Schläuche aus Butylkautschuk oder aus anderen Elastomeren hergestellt.
Das Verhalten dieser Materialien wirft folgende Probleme auf:
In ihrem zusammengedrückten Zustand sind die entsprechenden Schläuche zu weich und zu wenig dicht zusammengedrängt, insbesondere in ihren äußeren Knickbereichen, als daß sie in dem zu verbindenden Rohrbündel durch einfaches Einschieben an Ort und Stelle gebracht werden könnten. Dementsprechend erfordert deren Einbringung das Ausüben einer Zugkraft mit Hilfe einer Metallzange, welche an ihrem vorderen Ende angreift, wodurch sie in das Bündel hineingezogen werden. Die Verwendung einer derartigen Zange bringt zahlreiche Nachteile mit sich, insbesondere besteht eine erhebliche Gefahr der Beschädigung der Rohre und die Notwendigkeit, einen relativ großen Platz zwischen den einzelnen Rohren vorzusehen, um dazwischen den Durchgang der Zange zu ermöglichen. Darüber hinaus weisen die in Betracht stehenden Schläuche die Neigung auf, ihre ursprüngliche Form nach Abschalten des Vakuums zu behalten. Da es nicht möglich ist, in der Praxis sicherzustellen, daß der Unterdruck gleichmäßig
an allen eingeführten Schläuchen anliegt, nimmt die Expansion der Schläuche mit der Zeit zu, was zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Schläuche in dem Bündel führt, wobei diejenige, welche den zunächst expandierenden Schläuchen benachbart sind, dann von ihren Nachbarn weiter entfernt sind. Gewisse der in Betracht stehenden Schläuche sind darüber hinaus nicht so verschweißbar, daß selbst ein provisorisches Verschließen eines oder mehrerer ihrer Enden den Einsatz kostspieliger Mittel erforderlich macht.
Gemäß der Erfindung werden all diese Nachteile zugleich behoben.
Dementsprechend sind Schläuche der in Betracht stehenden Art erfindungsgemäß dadurch charakterisiert, daß sie aus einem Material mit einer Polymerstruktur bestehen, wobei der kristalline Anteil zwischen 5 und 4o% liegt und die Übergangstemperatur zu einem spröden Verhalten :5= loo0C ist. Die so definierten Polymerstoffe weisen die nachstehenden Vorteile auf, welche sich als außerordentlich wertvoll für den in Betracht stehenden Verwendungszweck erweisen:
Die elastische Reaktion ist verzögert, die Schläuche können dünnwandig extrudiert werden und die Thermoschweißbarkeit und vor allem die axiale Festigkeit im plattgedrückten Zustand ist gut, wodurch sie in diesem plattgedrückten Zustand in das Rohrbündel durch einfaches Einschieben von ihrem hinteren Ende her platziert werden können, d.h. durch Schieben von dem noch nicht in dem Rohrbündel befindlichen Ende her.
Als den vorstehenden Bedingungen gerecht werdenden Material lassen sich Polyamide wie die Polyamide 11 und 12 und Copolyamide nennen, insbesondere N-Alkyl-Copoliamide.
-JT-
Der Verbindurigsvorgarig gemäß der Erfindung zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, daß die Rohre in ihrem abgeflachten Zustand durch Einschieben von hinten in dem Rohrbündel plaziert werden.
Die Erfindung umfaßt über diese Grundzüge hinaus Anordnungen, welche vorteilhaft angewendet werden, und welche nachfolgend im einzelnen beschrieben werden. Hierzu wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigen
Fig. 1 einen Querschnitt eines Teils des Rohrbündels, welches erfindungsgemäß verbunden ist,
Fig. 2 denselben Bereich während der Montage eines Verbindungsschlauches, und
Fig. 3 eine Form, wie sie zweiteiligen Verbindungsschläuchen gegeben werden kann, welche nach der Montage in dem Rohrbündel parallel zueinander liegen.
Das festzulegende Rohrbündel umfaßt eine Mehrzahl von parallelen Metallrohren 1, welche eine beliebige Orientierung und Verteilung aufweisen können, z.B. horizontal verlaufen und an den Schnittpunkten von horizontalen und vertikalen, sich rechtwinklig schneidenden Linien angeordnet sind.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Rohre ebenfalls horizontal verlaufend angeordnet, jedoch sind sie rautenartig verteilt, wobei Parallelebenen der Rohre sich längs um 45° zueinander geneigter Richtungen und entsprechend zur Horizontalen verlaufend angeordnet sind.
Die weichen Verbindungsschläuche 2 sind wenigstens längs eines-, teils der Rohrebenen zwischengelegt. Jeder Schlauch 2 weist einen Außendurchmesser D auf, welcher größer ist als der Abstand zwischen zwei Ebenen von Rohren 1, zwischen welchen sich dieser Schlauch erstreckt, und welche diesem anliegen. Dies ist wesentlich für die Ausgestaltung und die Einbringung eines Schlauches gemäß der Erfindung.
Hinsichtlich bekannter Ausführungsformen ist anzumerken, daß die Schläuche 2 dadurch abgeflacht werden können, daß von innen her ein Vakuum angelegt wird, so daß ihre Längseinführung zwischen die Rohrebenen, welche verbunden werden sollen ermöglicht wird, wobei anschließend das Vakuum im Inneren der Schläuche, wenn diese in dem Bündel angeordnet sind, abgestellt wird, wodurch sich die Schläuche von selbst wieder aufblähen und elastisch in ihre Ausgangsform zurückkehren, und wobei sie sich bei diesem Aufblähen seitlich fest und elastisch schmiegsam gegen die Rohre 1 anlegen, wie bei 3 in Fig. 1 dargestellt. Weiterhin muß das Material der Schläuche 2 thermisch widerstandsfest und chemisch beständig gegen Flüssigkeiten sein, mit welchen es in Kontakt kommen kann.
Statt für dieses Material ein amorphes Elastomer zu verwenden, dessen elastische Rückstellung praktisch unmittelbar erfolgt, wie dies herkömmlicherweise der Fall war, wird erfindungsgemäß ein Material mit Polymerstruktur verwendet, welches einen kristallinen Anteil zwischen 5 und 4o% aufweist.
Anders gesagt ist das in Betracht stehende Material nicht zu loo% amorph, sondern der amorphe Anteil beträgt lediglich zwischen 6o und 95%.
Hierzu ist anzumerken, daß eine Substanz dann als einen kristallinen Anteil von n% aufweisend bezeichnet wird, wenn deren Volumen einen Anteil von n% kristalliner Struktur umfaßt, d.h. einer Struktur, die geordnet und in drei Raumrichtungen periodisch angeordnet ist: Demgegenüber ist lediglich die Struktur des verbleibenden Teils, d.h. (loo-n)% des Gesamtvolumens amorph, d.h. ungeordnet und aperiodisch im Raum verteilt.
Darüber hinaus soll das in Betracht stehende Polymermaterial eine Glastemperatur von < loo°C, vorzugsweise :< 2o°C aufweisen. Ein derartiges Material ist z.B. eines der nachstehend genannten.
Als Homopolymere lassen sich die Polyamide 11 und 12 nennen, welche unter dem Handelsnamen "RILSAN" durch die Firma ATO CHEM vertrieben werden, welche einen kristallinen Anteil von 25% aufweisen und ohne Plastifizierzusatz eine Glastemperatur von 5o°C aufweisen.
Als Copolymere können N-Alkylcopolyamide genannt werden, wie die Copolymere der Aminosäure 11 und N-Heptyl-Aminosäuren 11, welche von der Firma ATO CHEM unter der Bezeichnung RILSAN COPOLYMER 8o2o und 6733 vertrieben werden, welche Glastemperaturen von 350C und 150C aufweisen, oder weiterhin Polyätherblockamide, welche unter der Bezeichnung PEBAX durch das gleiche Unternehmen vertrieben werden, und welche einen kritallinen Anteil von 15% aufweisen.
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß die vorstehend definierten Materialien gleichzeitig eine Mehrzahl von Bedingungen erfüllen, welche für den erfindungsgemäßen Anwendungszweck vorteilhaft sind:
-Ff-
Dabei ist in erster Linie das elastische Rückverformungsverhalten dieser Materialien zu nennen, welches eine vollständige Ruckverformung ermöglicht, aber lediglich dann, wenn die Temperatur höher als die Glastemperatur liegt, und zwar derart langsam und verzögert, daß nach einer mechanischen Verformung die ursprüngliche Formgebung durch elastische Rückverformung nur mit einer gewissen Verzögerung eintritt, wenn der die ursprüngliche Deformation hervorrufende Druck weggenommen wird, wobei diese Verzögerung in der Größenordnung von beispielsweise einigen Stunden liegen kann.
Aufgrund dieser langsamen Erholung ist es möglich, eine gleichmäßige Verteilung beim Aufblähen der unterschiedlichen Schläuche nach deren Plazierung in der Bündelanordnung zu erreichen ebenso wie gegebenenfalls nach deren erstem Aufheizen nach dem Durchfluß beispielsweise einer heißen Flüssigkeit in den Schläuchen ebenso wie nach der Unterbrechung des Vakuums eine schrittweise Beaufschlagung der einzelnen Schläuche des gesamten Bündels nacheinander stattfindet.
An zweiter Stelle eignen sich die vorstehend beschriebenen Polymermaterialien für eine dünnwandige Extrusion, wobei auf diese Weise Wandstärken mit einer Dicke von o,5 mm oder weniger hergestellt werden können.
Eine Folge der beiden vorstehend genannten Eigenschaften ist daß es möglich ist, den in Betracht stehenden Schläuchen in ihrem zusammengedrückten Zustand eine extrem flache und dünne Form zu geben, welche praktisch dem Gesamtdurchmesser ihrer beiden Randfaltbereiche entspricht, wobei die derart abgeflachten Schläuche sich bandartig flach und dünn vergleichbar mit Bandeisen darstellen, welche dementsprechend eine sehr gute Längsfestigkeit und einen relativ niedrigen Reibungskoeffizienten gegenüber Metall aufweisen. Diese Eigenschaft macht die Einführung der
Schläuche 2 in das Innere des Rohrbündels durch einfaches Einschieben von ihrem nicht in dem Bündel befindlichen Ende her möglich, wie dies schematisch durch den Pfeil
Dieses Einführen der Schläuche in das Innere des Rohrbündels durch einfaches Schieben von hinten ist erheblich einfacher als das herkömmliche Einführen, bei welchem ein Zug auf das Vorderende jedes Schlauches mit Hilfe einer Zange ausgeübt wurde.
Weiterhin sind die Polymermaterialien, wie sie vorstehend beschrieben wurden, leicht thermisch verschweißbar.
Dieser letztere Vorteil gestattet das dichte Schließen des Endes vor 4 (Fig. 2) jedes Schlauches 2, d.h. des zuerst in das Rohrbündel 1 eingeführten Endes, indem dieses Ende zwischen zwei beheizte Backen einer geeigneten Presse eingebracht wird. Dieses Verschließen ist erheblich einfacher und erheblich kostengünstiger als andere herkömmliche Abdichtverfahren, wie Verkleben, Umknicken usw.
Die vorstehend näher beschriebenen Polymermaterialien weisen unter anderem den Vorteil auf, daß sie frei von Schwefel und Chlor sind, was für verschiedene Anwendungen, wie z.B. für in Nuklarzentralen eingesetzten Kondensatoren, Voraussetzung ist.
Es kann dementsprechend festgestellt werden, daß bis zur vorliegenden Erfindung die Gesamtheit der vorstehenden Eigenschaften niemals für Kunststoffschläuche ausgenutzt wurde, welche im wesentlichen dazu dienen, ein Rohrleitungssystem für den Transport von Flüssigkeiten zu schaffen, wie z.B. Zuführleitungen für Druckluft bei Bremsen von Kraftfahrzeugen.
. M-
Fig. 3 zeigt eine Formgebung gemäß einer Haarklammer 5, welche dem flachen Schlauch gemäß der Erfindung vor dem Einführen der beiden parallelen Schenkel in das Innere der zu verbindenden Rohre gegeben werden kann, wobei das Einführen längs einer oder teilweise zusätzlich einer benachbarten Ebene des Bündels erfolgen kann.
Der Druck P kann dementsprechend auf die gebogene Basisfläche der U-Konfiguration 5 ausgeübt werden, wobei das Vakuum an beiden Schenkelenden nach dem Einbringen der Klammer in das Rohrbündel durch einfaches Perforieren des U-Bodens 6 wieder entfernt werden kann.
Gemäß einer interessanten Variante wird die Verbindung des Rohrbündels durch eine Zick-Zack-Verschnürung vorgenommen, wobei sich die Schläuche als eine parallel verlaufende Folge von Zweigschläuchen nach ihrem Einfügen in das Innere des Bündels darstellen, wobei die einzelnen Zweigschläuche zueinander jeweils um 18o° am Äußeren des Bündels abgeknickt sind, wobei Führungseinrichtungen in Höhe der Krümmung vorgesehen sind, um das hintere Ende jedes Zweiges zu erfassen, dieses um 18oö abzubiegen und es parallel wieder einzuschieben.
Bei einer erfolgreich realisierten Ausführungsform, welche ja beispielsweise angesprochen wird, bestehen die Rohre 1, welche einen Kondensator für eine nukleare Zentrale bilden aus Titan und weisen einen Außendurchmesser von 19 mm und eine Wandstärke von o,7 mm auf, wobei die elastischen Schläuche aus einem Kunststoff mit der Bezeichnung RILSAN bestehen, wie er vorstehend beschrieben wurde, und einen Außendurchmesser von 15 mm und eine Wandstärke von o,5 mm aufweisen.
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Claims (7)

RAU & SCHNECK PATENTANWÄLTE DlPL-ING. DR. MANFRED RAU DIPL.-PHYS. DR. HERBERT SCHNECK ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT VNR Io6984 Nürnberg, 3o.o4.1986 TECHNOS et COMPAGNIE, 3o, avenue Kleber, 75116 Paris/Frankreich Ansprüche
1. Vorrichtung zum Verbinden eines Bündels paralleler Rohre
(1) umfassend dazwischen angeordnete elastisch und dicht zwischen aufeinanderfolgenden Rohrebenen angeordnete Schläuche, wobei diese Schläuche eine Elastizität aufweisen, so daß sie durch das Anlegen eines inneren Vakuums abgeflacht werden können, wodurch sie in dem Bündel angeordnet werden können, und wobei sie ihre ursprüngliche Schlauchform nach dem Abschalten des Vakuums wieder annehmen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Polymermaterial hergestellt sind, welches einen kristallinen Anteil zwischen 5 und 4o% und eine Glastemperatur -^= loo°C aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymermaterial ein Polyamid oder ein Copolyamid ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymermaterial ein Polyamid 11 oder 12 ist.
D-8500 NÜRNBERG 1 KDNIGSTRASSE 2 TELEFON 0911/24537 TELEFAX 0911/208569 TELEX 623965 POSTSCHECKAMT NBG. 1843 52-857
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymermaterial ein N-Alkyl-Copolyamid ist.
5. Verfahren zum Verbindung eines Bündels paralleler Rohre
mit Hilfe eines Schlauches nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der flachgedrückte Schlauch dadurch in das Bündel eingebracht wird, daß er von seinem freien hinteren Ende her in das Innere des Bündels eingeschoben wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Schläuche (2) jeweils durch zwei parallele Schenkel einer haarklammerartigen Struktur gebildet ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlauch durch eine Zick-Zack-Schnürung festgelegt ist.
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