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Verfahren zur Herstellung von Rohren und Rohrverbindungen aus Papier
Rohre aus Papier werden in der Elektrotechnik vielfach verwendet, wo man ihre isolierenden
Eigenschaften schätzt; dagegen haben sich Rohrleitungen aus Papier, z. B. für Wasser
oder Gas, bis jetzt nicht eingeführt, obgleich sie gegenüber solchen aus den üblichen
Werkstoffen in manchen Fällen Vorteile bieten, von denen hier nur das geringe Gewicht;
der Wegfall des Rostens und der billige Preis genannt seien. Die Schwierigkeiten,
die sich der Einführung von Papierrohr für genannte Zwecke entgegenstellen, liegen
nicht etwa in ungenügender Festigkeit gegen Innendruck oder mangelnder Widerstandsfähigkeit
gegen Wasser, sondern sind hauptsächlich darin begründet, daß, abgesehen von schraubenförmig
gewickelten Rohren, die nur geringe Festigkeit aufweisen, die Länge der Rohre bisher
durch die Rollenbreites des Papiers begrenzt ist und daß auch die Frage der Rohrverbindung
noch keine einwandfreie Lösung gefunden hat.
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Die Erfindung beruht auf folgender Beobachtung: Jedes Papier dehnt
sich bei Aufnahme von Feuchtigkeit und zieht sich beim Trocknen wieder zusammen.
Diese Längenänderungen des Papiers, die am größten ausfallen in der Richtung quer
zum Maschinenlauf, sind bis jetzt im Papierfach gefürchtete Frscheinungen; durch
vorliegende Erfindung werden sie dienstbar gemacht, um die Berührungsflächen der
zu verbindenden Rohrstücke unter einem möglichst hohen, dauernden Druck gegeneinar%derzupressen,
der u. U. genügt, die Rohrstücke auch ohne Klebstoff unlösbar miteinander zu verbinden.
Als Beispiel einer nur aus Papier zusammengesetzten- Rohrleitung sei angeführt,
daß zwei Rohrenden aus Vulkanfiber, von denen das eine in heißem Wasser ausgedehnt,
das andere durch scharfes Trocknen verengt wurde, nach dem Ineinanderstecken und
Trocknen unlösbar verbunden sind; denn das äußere, feuchte Stück gibt Feuchtigkeit
ab und schrumpft, das innere, vorgetrocknete, nimmt Feuchtigkeit auf und quillt,
so daß an der Berührungsfläche beider ein starker Druck entsteht. Meist genügt es
sogar, die Feuchtigkeit nur eines der beiden zu verbindenden Teile zu verändern,
z. B. bei Verbindung zweier Vulkanfiberrohrstücke nur das nach außen kommende durch
Feuchtere zu ,veiten, das innere jedoch ohne Trocknung in das durch Feuchten geweitete
einzutreiben. Ein besonders festes Aneinanderhaften der Rohrstücke wird erreicht,
wenn die Durchmesser der ineinanderzusteckenden Rohre so bemessen sind, daß der
Innenteil nur mit Gewalt, nötigenfalls nach Ausweiten des Außenteils durch einen
Dorn usw., eingetrieben werden kann.
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Man hat zwar bereits versucht, ringförmige Holzkörper zwischen den
zu verbindenden Rohrenden so anzuordnen, d,aß sie beim Quellen den Rohrstoß abdichten.
Demgegenüber hat die Verwendung von papierähnlichen
Duellkörpern
folgende Vorteile: Holz in natürlichem Zustande fault schließlich, wenn es dauernd
feucht gehalten-wird; ein Schutz gegen Fäulnis durch wasserabstoßende Stoffe, wie
Teer, Asphalt usw., ist ausgeschlossen, denn er würde das Quellungsvermögen des
Holzes aufheben. Schutz durch wasserlösliche Stoffe aber ist unmöglich, da sie durchWasser
ausgewaschen werden. Ein Holzring ist ferner durch die wechselnde Stärke der Jahresringe
und deren unregelmäßige Rundung keine homogene Masse, auch die mechanische Festigkeit
der Holzringe und ihre Elastizität sind eng begrenzt. Demgegenüber sind Ringe aus
stark gepreßtem oder chemisch behandeltem Papier, wie Preßspan, Vulkanfiber, Pergamentpapier,
Cellulosefilm usw.; durchaus homogen, elastisch, brechen und splittern nicht und
sind insbesondere durch die chemische Umwandlung der Fasern widerstandsfähig gegen
Fäulnis. Die Festigkeit und Elastizität derartiger Papiere ist wesentlich größer
als die von Holz. Insbesondere ist die Zugfestigkeit des Papierringes ein Vielfaches
von der des Holzringes. Es wäre z. B. unmöglich, eine muffenartige Rohrverbindung
mit einem Holzring herzustellen, ohne den Holzring durch darum gelegte Eisenringe
gegen Aufreißen in der Längsfaser zu sichern, während eine derartige Verbindung
aus Vulkanfiber ohne jede besondere Verstärkung allen Anforderungen genügt.
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Soll das Aufeinanderhaften der Flächen weiter gesichert werden, so
kann man zum Feuchten des äußeren Teils beispielsweise Tierleimlösung oder Pergamentierschwefelsäure
verwenden oder das innere Stück zum Austreiben der Feuchtigkeit in heißen Teer tauchen,
bevor man es in den durch Feuchten geweiteten äußeren Teil einführt. Weiter besteht
die Möglichkeit, eine unlösbare Vereinigung der Rohrenden. dadurch zu erreichen,
daß man in die Rohrenden Gewinde einschneidet oder einpreßt, um sie nach dem Feuchten
bzw. Trocknen zu verschrauben; auch können die Teile nach der Vereinigung durch
Einwalzen von ringförmigen Nuten usw. noch besonders gegeneinander festgelegt werden.
Diese Arten der Rohrverbindung können sowohl benutzt werden, um in der Fabrik Rohre
von beliebiger Baulänge herzustellen, als auch um beim Verlegen der Rohrleitungen
die einzelnen Rohrschüsse zu verbinden.
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Ein Weg zur Vorbereitung des Rohrverlegens besteht ferner darin, kürze
glatte Rohrabschnitte aus Stahl, Messing usw. oder solche mit daransitzenden Muffen,
Flanschen, Gewinden, Klauenkupplungen usw. auf die vorgetrockneten Enden der Papierrohre
aufzuziehen. In der Regel wird man die aufzuziehenden Rohrstücke vorher in bekannter
Weise durch Wärme ausdehnen und den Durchmesser des Papierrohres so bemessen, daß
das Metallrohrstück sich gerade nach mit Zwang überschieben läßt. Weiter kann man
ein gefeuchtetes Papierrohrstück über die beiden zu vereinigenden, notfalls vorgetrockneten
Rohrenden schieben und aufschrumpfen lassen. Umgekehrt erhält man eine sichere Abdichtung
von Leitungsröhren, indem man ein vorgetrocknetes Stück Papierrohr als Nippel in
die beiden zu vereinigenden Rohrenden einführt, so daß das Nippelrohrstück sich
beim Feuchtwerden prall gegen die Innenwand der beiden Rohre legt und auf diese
«reise eine sichere Abdichtung herbeiführt. Schließlich kann man die Papierrohrenden
selbst durch Aufschrumpfenlassen auf geeignete, mehrteilige Formen nach Art von
Muffen oder Flanschen oder auch gewindeartig ausbilden.
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Handelt es sich darum, Rohre aus solchen Werkstoffen,zu verbinden,
die durch Feuchtigkeit wenig oder gar nicht gedehnt werden, wie Asphaltp.apiexrohr,
Bakelit, Celluloid, Aluminium, Stahl, Beton usw., so kann das wieder in der Weise
geschehen, daß man entweder ein gefeuchtetes Stück Papierrohr muffenartig über die
zu verbindenden Rohrenden schiebt oder ein scharf getrocknetes Stück Papierrohr
nippelartig in die zu verbindenden Rohrenden einlegt; auch besteht die Möglichkeit,
Muffe und Nippel gemeinsam anzuwenden. Dabei schrumpft das muffenartige Stück beim
Abgeben von Feuchtigkeit auf die Rohrenden auf; das nippelartige, getrocknete .Stück
vergrößert bei Feuchtigkeitsaufnahme seinen Durchmesser und legt sich prall gegen
die Innenwand; diese Wirkung wird durch Druck in der Leitung noch verstärkt; diese
doppelte Abdichtung hält sowohl gegen Druck als auch Vakuum sicher stand. Bei Kombination
von Papier und Metall wird man die Dehnungsverhältnisse des letzteren sinngemäß
verwenden, um z. B. Aluminiumrohr auf vorgetrocknetes Vulkanfiberrohr zu ziehen,
so daß beim Abkühlen des Aluminiums und Wasseraufnahme der Vulkanfiber beide Rohre
stramm aufeinandersitzen: Umgekehrt wird man Metall vor Verwendung als Rohrfutter
abkühlen, ehe man es in das gefeuchtete Papierrohr einschiebt.
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Anstatt die obigen Maßnahmen nur zum Verbinden der Rohrenden zu verwenden,
kann man sie auch zur Herstellung doppelwandiger Rohre aus demselben oder verschiedenartigem
Material benutzen, indem man die Rohrstücke vollständig ineinanderschiebt. Man erhält
dann z. B. Rohre aus zwei Lagen Pergamentpapier oder solche mit Vulkanfiberaußemvand
und Psleiseele oder solche mit Bakelitaußenwand
und Vulkanfibereinlage
oder solche aus Beton mit Pergamentpapiereinlage u. dgl. mehr. Sollen kurze Rohrstücke,
z. B. aus Beton oder Bakelit oder Asphaltpapier, zu längeren Rohren zusammengesetzt
werden, so schiebt man sie z. B. über ein scharf getrocknetes Pergamentpapierrohr
von entsprechender Länge, das man an den Enden so weit vorspringen läßt, da.ß damit
die Montage der Rohrleitung auf eine der oben beschriebenen Arten bewerkstelligt
werden kann. Ebenso kann man durch Versetzen der Rohrstöße gegeneinander Rohrleitungen
von beliebiger Länge und beliebiger Wandstärke herstellen.
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Bei der hier beschriebenen Herstellung von Rohren wird in dem außenliegenden
Rohr Zug-, im inneren Druckspannung' erzeugt. Dies ist bei Beanspruchung des Rohres
auf inneren Überdruck insofern vorn Vorteil, als die dabei auftretende Beanspruchung
der Rohrwand sich gleichmäßiger auf deren Querschnitt verteilt als bei einem einfach
gewickelten Rohr, und daß dadurch die Festigkeit des Rohres gegenüber Innendruck
erhöht wird.
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Sobald der für vorliegenden Zweck günstige Wassergehalt des Papiers
erreicht ist, wird man natürlich diesen Zustand festhalten, indem man z. B. außenliegende,
durch Abgeben von Feuchtigkeit auf dem Innenrohr festgeschrumpfte Rohrteile durch
geeignete Maßnahmen gegen neue Wasseraufnahme schützt. Dazu dienen Anstriche von
Lack, Teer, Asphalt, Aufziehen von Blechringen oder Belegen mit. Blattmetall (dies
meist unter gleichzeitiger Anwendung von Klebelack usw.) oder durch Bewickeln mit
geteerter Jute USW.