DE68914996T3 - Verfahren und vorrichtung zur verbindung von zwei rohrförmigen kunststofferzeugnissen. - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur verbindung von zwei rohrförmigen kunststofferzeugnissen.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden röhrförmiger Kunststofferzeugnisse, indem sie, auf einem Innenrohr oder einer provisorischen Stützhülse aufliegend, in der gewünschten Position zusammengepaßt und befestigt werden, wie es jeweils im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 7 offenbart ist.
  • Bekannte Verfahren dieser Art basieren auf dem sogenannten Extruderschweißprinzip, bei dem ein Strang aus geschmolzenem Kunststoffmaterial aus einer Extruderdüse allmählich in eine Nut mit vorzugsweise V-Querschnitt geleitet wird, die zwischen den zu verbindenden Rohrförmigen Kunststofferzeugnissen ausgebildet ist. Beim Verschweißen muß die Extruderdüse mit weitgehend der gleichen Geschwindigkeit wie der aus der Extruderdüse herausgepreßte Strang aus einem Kunststoffgemisch entlang der Nut geleitet werden. Um eine dichte und zuverlässige Verbindung zu erzielen, muß eine genaue Synchronisation zwischen der Vorschubgeschwindigkeit des Kunststoffgemisches und der Extruderdüse sichergestellt sein. Der Extruder kann entweder als manuelles Werkzeug ausgebildet sein, so daß eine hochqualifizierte Fach kraft erforderlich ist, oder er kann auf einer Schweißmaschine gelagert sein, bei der die Zuführung des Kunststoffgemisches und der Antrieb des rohrförmigen Kunststofferzeugnisses oder der Extruderdüse vollständig automatisch erfolgen. Beim Extruderschweißen ist nachteilig, daß es sehr langsam ist und eine verhältnismäßig komplizierte Einrichtung erfordert, wenn die Arbeit mechanisiert ausgeführt werden soll.
  • Insbesondere im Falle einer Installation von isolierten Offshore-Rohrleitungen, die eine innere Metall-Rohrleitung für den Transfer eines Mediums und eine koextrudierte Schutz- und Isolierschicht aus Kunststoff um die Metall-Rohrleitung herum aufweisen, darf das Schweißen der Schutz- und Isolierschicht nicht länger als das Zusammenschweißen der beiden Metall-Rohrleitungen dauern. Die Schutz- und Isolierschicht enthält innen ein aufgeschäumtes Kunststoffmaterial, z. B. ein aufgeschäumtes Polyolefin, und einen äußeren Schutzmantel aus glattem und flüssigkeitsdichtem Kunststoff, gleichfalls Polyolefin oder irgend ein anderer schweißbarer Kunststoff. Die Rohrleitung ist in bestimmen Längen vorgefertigt, wobei nur ein kleiner Abschnitt an jedem Ende von der sie umgebenden Schutz- und Isolierschicht frei ist, um die Metallrohre zusammenschweißen zu können. Nach dem Schweißen wird die Plattform, auf der die Arbeit ausgeführt wurde, längs dem Rohrleitungsstück vorgeschoben, so daß die neu geschweißte Verbindung an der Stelle eintrifft, an der die Verbindung mit einer Schutz- und Isolierschicht versehen werden soll, die derjenigen ähnelt, die den Rest der Rohrleitung umgibt. Für diesen Zweck ist es möglich, vorgefertigte zylindrische, axial aufgeschlitzte Verbindungsstücke mit abgefasten Kanten zu verwenden, wobei diese Verbindungsstücke durch Schweißen mit absolut flüssigkeitsdichten Nähten befestigt werden müssen, und zwar zwei periphere kreisförmige Nähte längs der Enden des Verbindungsstücks und eine axiale gerade Naht längs des Trennschlitzes des Verbindungsstücks
  • Mittels Extruderschweißung ist es nicht möglich, eine Schweißgeschwindigkeit zu erreichen, wie sie erforderlich ist, um mit der Metallrohr-Verschweißung Schritt zu halten.
  • Die FR, A, 1 567 593 beschreibt ein Verfahren von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art, bei dem ein Fluid, wie heißes Gas, durch den Raum zwischen den Verbindungsflächen geleitet wird. Bei der US, A, 4 025 600 wird ein anderes Fluid, nämlich ein heißer geschmolzener thermoplastischer Kunststoff, verwendet. Beide bekannten Verfahren haben eine ungleichmäßige Erwärmung zur Folge.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, alle obigen Probleme zu vermeiden, was durch ein Verfahren erreicht wird, das die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden Patentansprüchen 2 bis 10.
  • Nachstehend wird die Erfindung ausführlicher unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:
  • Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines rohrförmigen Kunststofferzeugnisses, das für die Erfindung geeignet ist,
  • Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die zum Verbinden des Kunststofferzeugnisses nach Fig. 1 geeignet ist,
  • Fig. 3 ein Kunststofferzeugnis, das mittels der Vorrichtung nach Fig. 2 verbunden ist, und
  • Fig. 4 ein weiteres Beispiel für eine erfindungsgemäße Herstellung einer Verbindung.
  • Wenn rohrförmige Kunststofferzeugnisse, zum Beispiel Kunststoffrohre, aufgeschlitzte Verbindungsstücke 2 an Verbindungsstellen im Falle von Metallrohren 3, die mit Schutz- und Isolierschichten 1 versehen sind, oder eventuell Rohrhälften verbunden werden, werden erfindungsgemäß zunächst die Kunststofferzeugnisse 1, 2 zusammengepaßt und in der gewünschten Position fixiert, gestützt durch ein inneres Rohr 3 oder durch eine provisorische Stützhülse, nachdem alle Verbindungsflächen bearbeitet, d. h. abgefast, wurden, so daß eine Nut 4 mit im wesentlichen V-Querschnitt für jede Naht ausgebildet wird, wie es sich z. B. aus Fig. 1 ergibt. Daraufhin werden die abgefasten Verbindungsflächen bis zum Schmelzpunkt des Kunststoffmaterials in geeigneter Weise entweder bevor oder nachdem ein Formwerkzeug 5 bzw. eine Spritzform auf die V-förmigen Nuten 4 aufgebracht wird, erhitzt. Die Funktion des Formwerkzeugs 5 besteht einerseits in der Fixierung der rohrförmigen Kunststofferzeugnisse 1, 2, die verbunden werden sollen, und andererseits in einem dichten Umschließen der Nuten 4 und der Bildung einer Form für das geschmolzene Kunststoffmaterial, das nach Abschluß der Erhitzung der Verbindungsflächen rasch in die V-förmigen Nuten 4 durch wenigstens einen Zuführstutzen 6, der am Formwerkzeug 5 vorgesehen ist, eingespritzt wird. Sobald der gesamte Hohlraum 4 mit der Kunststoffmischung gefüllt ist, wird die Abkühlung eingeleitet, beispielsweise mittels kalter Luft. In der Anfangsphase der Abkühlung wird weiterhin noch etwas Kunststoffgemisch in den Hohlraum gepreßt, um die Bildung von Hohlräumen in der Naht 7, die gebildet wird, zu verhindern. Nachdem die Oberfläche des Kunststoffgemisches in der geformten Naht 7 ausgehärtet ist, werden das Formwerkzeug 5 und die innere, vorzugsweise zerlegbare oder zusammenklappbare Stützhülse, wenn letztere während des Verbindungsvorgangs verwendet wurde, entfernt. Nach diesem Verfahren ergibt sich sehr rasch und einfach eine sehr gleichförmige und hochqualitative Naht 7.
  • Das Formwerkzeug 5 hat eine innere Formfläche mit weitgehend konkav kreisförmigem gewölbtem Querschnitt, der die äußere Kontur der zu formenden Naht 7 bestimmt. Der Zuführstutzen 6 im Formwerkzeug sollte so zentral wie möglich in bezug auf die Endteile des Formwerkzeugs 5 angeordnet sein, so daß das geschmolzene Kunststoffgemisch die am weitesten vom Zuführstutzen 6 entfernt liegenden Teile des Hohlraums zwischen den Verbindungsflächen und dem Formwerkzeug 5 nahezu gleichzeitig erreicht. Die geschmolzene Kunststoffmischung wird dem Zuführstutzen 6 beispielsweise durch eine (nicht dargestellte) Zuführrohrleitung zugeführt. An der oder denjenigen Stelle(n) des Formwerkzeugs 5, die am weitesten vom Zuführstutzen 6 entfernt liegt/liegen, sind ein oder mehrere (nicht dargestellte) Kontrollöffnungen vorgesehen, durch die das geschmolzene Kunststoffmaterial als Anzeichen dafür austreten kann, daß der Hohlraum zwischen dem Formwerkzeug 5 und den Verbindungsflächen voll ist.
  • Das Erhitzen der Verbindungsflächen kann auf verschiedenste Weise erfolgen, und zwar entweder vor oder nach dem Anbringen des Formwerkzeugs 5. Wenn das Erhitzen vor dem Anbringen des Formwerkzeugs erfolgt, kann es beispielsweise mittels eines genau passenden Heizwerkzeugs durchgeführt werden, das entweder zuvor erhitzt wurde oder mit Heizelementen versehen und in der V- förmigen Nut 4 zwischen den Verbindungsflächen während der Erhitzungsphase angeordnet wird. Nachdem die Ver bindungsflächen ihre Schmelztemperatur erreicht haben, wird das Heizwerkzeug entfernt und das Formwerkzeug 5 angebracht.
  • Das Formwerkzeug 5 hat vorzugsweise einen im wesentlich U-förmigen Querschnitt und ist mit einer um eine Querachse gelenkigen Verbindung 8 zum Schließen und Öffnen des Formwerkzeugs 5 versehen. Wenn das Formwerkzeug zum Verbinden der Enden zweier Rohre verwendet werden soll, dann ist es ringförmig und der Zuführstutzen 6 in der Nähe der transversalen Gelenkverbindung 8 angebracht.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich dadurch, daß das Formwerkzeug als flexibles Metallband ausgebildet ist, dessen Enden mit Verriegelungselementen versehen sind, um das Formwerkzeug in der Arbeitsstellung um die zu verbindenden rohrförmigen Kunststofferzeugnisse herum zu verriegeln.
  • Wenn das Formwerkzeug zum Verbinden eines aufgeschlitzten Verbindungsstücks 2 zwischen den Schutz- und Isolierschichten 1 auf zwei Metallrohren 3, die zu einer Offshore-Rohrleitung (Unterwasser-Rohrleitung), Fernwärme-Rohrleitung oder für ähnliche Zwecke zusammengeschweißt sind, verwendet werden soll, hat das Formwerkzeug 5 zwei parallele Abschnitte 5a, die dazu dienen, deren Umfangsfugen 4 einzuschließen, und einen quer verlaufenden Abschritt 5b, der für eine axial gerichtete Fuge 4 zwischen ihnen angebracht ist. Der Verbindungsstutzen 6 ist in geeigneter Weise im Mittelpunkt des quer verlaufenden Abschnitts 5b angebracht.
  • Da das Formwerkzeug zum Verbinden von Verbindungsstükken unterschiedlicher Länge geeignet sein sollte, ist der quer verlaufende Abschnitt 5b teleskopisch.
  • Wenn eine Schutz- und Isolierschicht auf einem Schweißbereich zwischen zwei Metallrohren in einer Offshore- Rohrleitung oder Fernwärme-Rohrleitung gemäß der Erfindung angebracht wird, ist es auch möglich, das Verbindungsstück 2 vollständig wegzulassen und statt dessen ein breiteres bandförmiges Formwerkzeug 5 zu verwenden, das den gesamten Verbindungsbereich abgedeckt. Um die Menge des geschmolzenen Kunststoffmaterials zu verringern, das in diese Verbindung eingespritzt werden muß, ist es möglich, vor der Anbringung des Formwerkzeugs 5, ein aufgeschlitztes rohrförmiges Füllstück 2a in dem Raum um den Schweißbereich herum anzuordnen, dessen Dicke geringer als die der Schutz- und Isolierschicht 1 ist, so daß das Füllstück 2a beim Einspritzen der Kunststoffmischung vollständig in der gebildeten breiten Verbindung 7 eingebettet wird.

Claims (10)

1. Verfahren zum Verbinden röhrförmiger Kunststofferzeugnisse (1, 2), indem sie, auf einem Innenrohr (3) aufliegend, in der gewünschten Position zusammengepaßt und befestigt werden, wobei die Verbindungsflächen zumindest teilweise abgefast werden, die Verbindungsflächen der Kunststofferzeugnisse (1, 2) auf den Schmelzpunkt des Kunststoffs erhitzt werden, eine Spritzform (5) über dem Raum (4) zwischen den miteinander zu verbindenden Kunststofferzeugnissen (2, 1) angeordnet, geschmolzener Kunststoff unter Druck in den Hohlraum (4) zwischen der Spritzform (5) und den Verbindungsflächen der Kunststofferzeugnisse durch zumindest einen in der Spritzform (5) vorgesehenen Zuführstutzen (6) geleitet, der Kunststoff abgekühlt und die Spritzform (5) entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsflächen durch Kontakterwärmung unter Verwendung eines separaten Heizwerkzeugs erwärmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein genau passendes Heizwerkzeug in der Nut oder dem Raum (4) zwischen den Verbindungsflächen während des Erhitzungsvorgangs eingebracht wird und entfernt wird, ehe die Spritzform (5) angebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbindungsstück (2), das mit einer zylinderförmigen, aufgeschlitzten Schutz- und Isolierschicht versehen ist, um den Verbindungsbereich von Offshore-Rohrleitungen, Fernwärmeleitungen u. dgl. angebracht wird, wobei die Rohrleitungen aus vorgefertigten, mit einer Schutz- und Isolierschicht (1) versehenen Metallrohren bestimmter Längen hergestellt sind, während die Verbindung (7) bei jedem Verbindungsstück (2) aus zwei äußeren kreisförmigen Abschnitten, die an beiden Seiten des Verbindungsstücks (2) verlaufen, sowie aus einem entlang dem Schlitz des Verbindungstücks axial verlaufenden Abschnitt besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine breite, bandförmige Spritzform (5) mit einem Zuführstutzen (6) vor oder nach der Erwärmung über dem gesamten Verbindungsbereich an einer Schweißverbindung zwischen zwei Metallrohrleitungen (3), die mit einer Schutz- und Isolierschicht (1) versehen sind, angeordnet wird und ein Kunststoffgemisch in den Raum (4), der durch den Innenmantel der Spritzform (5), die Stirnflächen der Schutz- und Isolierschicht (1) und den Außenmantel der Metallrohrleitung (3) begrenzt ist, eingespritzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß rohrförmiges, aufgeschlitztes Füllstück (2a) aus Kunststoff, dessen Dicke kleiner ist als die der Schutz- und Isolierschicht (1), auf der Schweißverbindung zwischen den Metallrohrleitungen angeordnet wird.
6. Vorrichtung zum Verbinden zweier röhrförmiger Kunststofferzeugnisse (1, 2) durch Zuführung eines geschmolzenen Kunststoffs in den Raum (4) zwischen den miteinander zu verbindenden rohrförmigen Kunststofferzeugnissen (1, 2), mit einer Spritzform (5), die über dem erwähnten Raum (4) angeordnet werden kann und deren Innenfläche ein im wesentlichen konkaves kreisförmiges Profil aufweist, und die mit zumindest einem zentrisch angeordneten Zuführrohr zur Zuführung des geschmolzenen Kunststoffs sowie mit einer oder mehreren Kontrollöffnungen an einer oder mehreren Stellen der Spritzform (5), die in einem möglichst weiten Abstand von dem Zuführstutzen (6) angeordnet ist/sind, versehen ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner ein separates Heizwerkzeug zur Kontakterwärmung aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzform (5) ein im wesentlichen U- förmiges Profil und eine quer verlaufende gelenkige Verbindung (8) zum Schließen und Öffnen der Spritzform (5) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzform aus einem flexiblen Metallband besteht, dessen Enden mit Verriegelungselementen zum Verriegeln der Spritzform in ihrer Arbeitsposition versehen sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzform (5) zwei parallele Abschnitte (5a) zum Umschließen von Umfangsfugen und einen zwischen diesen quer verlaufenden Abschnitt (5b) für eine axial verlaufende Fuge aufweist, wobei der Zuführstutzen (6) an diesem Abschnitt befestigt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der quer verlaufende Abschnitt (5b) teleskopisch ist.
DE68914996T 1988-08-23 1989-08-23 Verfahren und vorrichtung zur verbindung von zwei rohrförmigen kunststofferzeugnissen. Expired - Fee Related DE68914996T3 (de)

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