DE3638136C2 - Doppelwandiges Kunststoffrohr und dessen Verwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein doppelwandiges Kunststoffrohr aus thermoplastischem Kunststoff mit einer metallischen Bewehrungseinlage zwischen den Wandungen.

Kunststoffrohre mit innerhalb der Wandung angeordneten Bewehrungseinlagen sind seit langem bekannt. Die Bewehrungs­ einlagen haben insbesondere die Aufgabe, die Innendruckbe­ lastbarkeit der Kunststoffrohre, bzw. auch die Außendruckbe­ lastbarkeit zu erhöhen, um z. B. das Einknicken des Kunst­ stoffrohres zu verhindern. Die Bewehrungseinlagen bestehen entweder aus Metallgeflechten oder aus einer mit kurzer Schlaglänge aufgebrachten Drahtwendel. Das mit einer Draht­ wendel kurzer Schlaglänge versehene Kunststoffrohr ist nicht geeignet, in Längsrichtung des Rohres gerichtete Zugkräfte aufzufangen. Eine Bewehrungslage aus einem Geflecht kann zwar Zugkräfte auffangen, jedoch sind die übertragbaren Längs­ kräfte in ihrer Größe begrenzt, da die einzelnen Drähte des Geflechtes eine bestimmte Wanddicke nicht überschreiten dürfen, da sie sonst nicht mehr miteinander verflochten werden können. Dieser Nachteil konnte dadurch behoben wer­ den, daß mehrere Metallgeflechte übereinander angeordnet werden, jedoch ist das Rohr dann nicht mehr wirtschaftlich herstellbar, da ein Flechtvorgang bekanntlich nur geringe Fertigungsgeschwindigkeiten zuläßt.

Aus der DE-OS 17 75 820 ist ein mehrschichtiges Kunst­ stoffrohr mit hoher Druckfestigkeit bekannt, bei dem sich zwischen den Wandungen des Innen- und Außenrohrs eine aus dünnen Metalldrähten und Kunststoffäden gewirkte Schicht befindet.

Ein weiteres mehrschichtiges Kunststoffrohr, das gegebenen­ falls eine verstärkende Zwischenlage aus einem Metall- oder Textilgeflecht aufweist, ist in dem DE-GM 17 14 889 be­ schrieben.

Schließlich ist noch aus der CH-PS 584 378 ein armiertes Kunststoffrohr bekannt, das in einer zwischen zwei faser­ armierten Schichten liegenden Füllschicht wenigstens eine koaxial zur Rohrachse wendelförmig verlaufende Armierungsein­ lage aus Kunststoff oder Metall enthält.

In stehenden Getreidesilos muß in unterschiedlichen Höhen die Temperatur des Getreides gemessen werden. Diese Tempe­ raturmessungen hat man bisher mit vorkonfektionierten Thermoelementen durchgeführt, die senkrecht in die Getreide­ silos vor deren Füllung eingehängt werden. Da sowohl beim Füllen als auch insbesondere beim Entleeren des Getreide­ silos von unten eine erhebliche Zugbelastung auf die Ther­ moelementleitungen ausgeübt wird, müssen diese sehr kompakt ausgebildet sein.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, ein doppelwandiges Kunststoffrohr mit einer innerhalb der Wan­ dung gelegenen Bewehrungseinlage anzugeben, welches hohe Zuglasten, insbesondere von mehr als 6 KN übertragen kann, ohne daß seine Abmessungen übermäßig groß werden. Darüber­ hinaus soll das Rohr in großen Längen von z. B. 20 m herstell­ bar und biegbar sein. Weiterhin soll es für explosionsge­ fährdete Räume anwendbar sein.

Diese Aufgabe wird bei einem doppelwandigen Kunststoffrohr der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die auf der Oberfläche des Innenrohres liegende Bewehrungslage aus einer Vielzahl von mit großer Schlaglänge wendelartig aufgebrach­ ter Metalldrähte besteht und daß das Außenrohr kraftschlüs­ sig mit der Bewehrungslage verbunden ist. Eine Bewehrungs­ lage nach der Lehre der Erfindung kann hohe Zugbelastungen übertragen, ohne daß die Biegbarkeit der Rohrkonstruktion wesentlich eingeschränkt wird. Durch den kraftschlüssigen Verbund des Außenrohres mit der Bewehrung wird eine Rohr­ konstruktion geschaffen, bei der Innenrohr, Bewehrungslage und Außenrohr eine Einheit bilden, so daß eine Verschiebung der Schichten gegeneinander verhindert ist. Der kraftschlüs­ sige Verbund wird zweckmäßigerweise dadurch hergestellt, daß bei der Extrusion des Außenrohres Kunststoffmaterial in die Zwickel zwischen den einzelnen Bewehrungsdrähten eindringt und diese damit in ihrer Lage festlegt.

Als Werkstoff für das Innenrohr wird zweckmäßigerweise ein mechanisch stabiler Werkstoff, vorzugsweise Hart-Polyethylen verwendet. Da die Bewehrungslage nach der Erfindung bei Zugbelastung das Bestreben hat, sich zu längen, was jedoch nur möglich wäre bei einer gleichzeitigen Verringerung der lichten Weite der durch die Metalldrähte gebildeten Wendeln, muß die Durchmesserverringerung verhindert werden. Das Innen­ rohr muß also große Querkräfte aufnehmen können.

Die Metalldrähte sind zweckmäßigerweise verzinkte Stahl­ runddrähte, die große Kräfte aufnehmen können. Eine Ver­ zinkung ist sinnvoll, um eine Korrosion der Drähte zu ver­ hindern. Solche Drähte sind im Handel erhältlich.

Die Schlaglänge der Metalldrähte ist vorteilhafterweise größer als der zweifache, vorzugsweise größer als der fünf­ fache Außendurchmesser des Innenrohres. Unter Schlaglänge versteht der Fachmann den längsaxialen Abstand zweier benach­ barter Windungen eines wendelartig geformten Drahtes. Je größer die Schlaglänge, desto größer die Zugbelastbarkeit, wobei jedoch zu beachten ist, daß die Biegbarkeit durch große Schlaglängen nachteilig beeinflußt wird. Hier muß man einen optimalen Kompromiß finden.

Maßgebend für die Zugbelastbarkeit ist der Durchmesser und die Anzahl der Bewehrungsdrähte. Der Durchmesser sollte deshalb nach einem weiteren Gedanken der Erfindung min­ destens gleich der Wanddicke des Innenrohres, vorzugsweise größer sein.

Die Metalldrähte sollten in einer solchen Anzahl vorge­ sehen sein, daß sie die Oberfläche des Innenrohres nahezu 100%ig überdecken. Dadurch wird die Druckbelastung des Innenrohres durch die Bewehrungsdrähte bei einer Zugbe­ lastung gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des Innen­ rohres verteilt.

An der Oberfläche des doppelwandigen Kunststoffrohres können durch Reibung der Getreidekörner am Kunststoff­ außenrohr elektrostatische Aufladungen entstehen, die zu einer Explosion führen könnten. Zur Verhinderung über­ mäßig großer Aufladungen hat es sich deshalb als zweck­ mäßig erwiesen, als Werkstoff für das Außenrohr einen elek­ trisch leitfähigen Kunststoff zu verwenden. Mit besonderem Vorteil wird ein mit leitfähigem Ruß gefülltes Polyethylen oder Polyvinylchlorid verwendet. Die elektrostatischen Auf­ ladungen gelangen dann durch die leitfähige Wandung des Außenrohres zu den Stahldrähten, die die Spannung ableiten können.

Das Rohr nach der Lehre der Erfindung ist in besonders vor­ teilhafter Weise geeignet, als Führungsrohr für Thermoele­ mentmeßleitungen in Getreidesilos zu dienen.

Die Erfindung ist an Hand der in den Fig. 1 bis 3 sche­ matisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt einen Silo 1 zur Speicherung von Getreide mit einem Füllrohr 2 und einem Auslaßrohr 3. In dem Silo 1 sind mehrere Rohre 4 eingehängt, in die nicht dargestellte Meßleitungen einführbar sind, welche die Temperatur des Getreides an verschiedenen Stellen und in unterschiedlicher Höhe messen sollen. Die Rohre 4 sind mechanisch fest an einem Gerüst 5 befestigt.

Allein aufgrund des Eigengewichtes der Rohre 4, aber insbe­ sondere durch beim Entleeren des Silos 1 auftretende Rei­ bungskräfte müssen die Rohre 4 eine Zugbelastung von ca. 6-8 KN auffangen können. Um eine Stückelung vor Ort zu vermeiden, sollen die Rohre 4 eine Biegbarkeit aufweisen, die einen Transport in Ringbundform und ein problemloses Einführen in den Silo 1 ermöglichen. Durch Reibung der Ge­ treidekörner an der Wandung der Rohre 4 treten im Falle von Kunststoffrohren elektrostatische Aufladungen auf, die zwecks Vermeidung von Explosionen abgeleitet werden müssen.

Die Fig. 2 und 3 zeigen ein Rohr, welches für den ge­ schilderten Einsatz bestens geeignet ist.

Das Rohr 4 besteht aus einem Innenrohr 5 aus Hartpoly­ ethylen, auf dessen Oberfläche eine Vielzahl von ver­ zinkten Stahldrähten 6 wendelartig aufgebracht ist. Die Anzahl der Metalldrähte 6 ist so bemessen, daß die Ober­ fläche des Innenrohres 5 nahezu vollständig überdeckt ist. Die Schlaglänge, mit der die Stahldrähte 6 auf das Innen­ rohr 5 aufgelegt sind, entspricht zweckmäßigerweise dem 8fachen Außendurchmesser des Innenrohres 5.

Auf die aus den Stahldrähten 6 gebildete Bewehrungslage ist ein Außenrohr 7 aufextrudiert, welches sich mit den Stahldrähten 6 kraftschlüssig verbindet, z. B. dadurch, daß das Kunststoffmaterial mit der Oberfläche der Stahl­ drähte 6 verklebt. In die Zwickelräume 8 zwischen den Stahl­ drähten dringt bei der Extrusion des Außenrohres 7 das Kunststoffmaterial ein und schafft so zusätzlich einen Formschluß. Das Material für das Außenrohr 7 ist Poly­ ethylen, vorzugsweise Weichpolyethylen, dem leitfähiger Ruß in einer solchen Menge beigemischt ist, daß das Poly­ ethylen elektrisch leitfähig wird. Dadurch können an der Oberfläche des Außenrohres 7 entstehende elektrostatische Aufladungen durch die Wandung des Außenrohres 7 zu den Stahldrähten abgeleitet werden.

Die Abmessungen eines für ein Silo verwendeten Rohres sind:

Innenrohr:
Außendurchmesser	10 mm
Wanddicke	1 mm
Stahldrähte: @	Durchmesser	1,5 mm
Schlaglänge	80 mm
Außenrohr:	20 mm
Länge des Verbundrohres	20 m

Die Herstellung solcher Rohre erfolgt zweckmäßigerweise durch Extrusion des Innenrohres. Nach dem Aushärten wird mittels einer Umseileinrichtung die Bewehrungslage aus den Stahl­ drähten aufgeseilt, abschließend das Außenrohr aufextru­ diert und das Verbundrohr auf eine Trommel aufgewickelt.

Anstelle der Stahldrähte ist es auch möglich, Fäden aus hochfestem Kunststoff, z. B. Polyaramid zu verwenden, die mindestens eine gleich hohe Zugfestigkeit wie die Stahl­ drähte aufweisen.

Claims (8)

1. Doppelwandiges Rohr aus thermoplastischem Kunststoff mit einer metallischen Bewehrungseinlage zwischen den Wandungen, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Oberfläche des Innenrohrs (5) liegende Bewehrungseinlage aus einer Vielzahl von mit großer Schlaglänge wendelartig aufgebrachter Metalldrähte (6) besteht und das Außenrohr (7) kraftschlüssig mit der Bewehrungseinlage verbunden ist.

2. Doppelwandiges Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (5) aus einem mechanisch stabilen Werkstoff besteht.

3. Doppelwandiges Rohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalldrähte (6) verzinkte Stahlrunddrähte sind.

4. Doppelwandiges Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaglänge der Metalldrähte (6) größer ist als der zweifache Außendurchmesser des Innenrohrs (5).

5. Doppelwandiges Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Metalldrähte (6) mindestens gleich der Wanddicke des Innenrohrs (5) ist.

6. Doppelwandiges Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalldrähte (6) in einer solchen Anzahl vorgesehen sind, daß sie die Oberfläche des Innenrohrs (5) nahezu vollständig überdecken.

7. Doppelwandiges Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (7) aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff besteht.

8. Verwendung eines doppelwandigen Rohrs nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als aufgehängtes Leerrohr (4) in Getreidesilos (1) zur Führung einer die Temperatur des Getreides in unterschiedlichen Höhen ermittelnden Meßleitung.