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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Herstellung einer verformten Rohrauskleidung nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiges Verfahren ist bekannt aus US 4 998 871,
wonach ein Verfahren zur Herstellung einer verformten
Rohrauskleidung mit einer Wand aus thermoplastischem Material
beschrieben ist, die nachfolgend in einer Rohrleitung,
insbesondere einem Abwasserrohr, installiert wird. Die
Rohrauskleidung wird dadurch wieder rundgemacht, daß in das
Innere eines abgeschlossenen Teils der Rohrauskleidung ein
Heiz- und Druckmittel eingeführt wird, das, zum Teil durch
den Formgedächtniseffekt des thermoplastischen Materials,
die Rohrauskleidung praktisch in ihre ursprüngliche Form
zurückführt, wenn sie in die auszukleidende Rohrleitung
eingesetzt worden ist. Formgedächtniseffekt bedeutet hier
die Eigenschaft eines aus thermoplastischem Material
hergestellten Gegenstands, die, nachdem er bei einer
spezifischen erhöhten Temperatur verformt und herabgekühlt
worden ist (in welchem Fall die Verformung, wie sie war,
eingefroren ist), ihn von sich aus in seine ursprüngliche
Form beim Erwärmen als Ergebnis innerer Spannungen
zurückkehren läßt. Im Falle des bekannten Verfahrens wird der
einen Extruder verlassende noch warme rohrförmige
Ausgangsabschnitt mittels eines Rades mit einer Hohlfelge verformt,
das so angetrieben ist, daß es um eine rechtwinklig zur
Längsachse eines Förderweges für den rohrförmigen Abschnitt
rotiert. In diesem Fall wird ein Teil der Wand des
Ausgangsabschnitts, der nach innen zu falten ist, durch das
Rad in Richtung eines gegenüberliegenden Teils der Wand des
Ausgangsabschnitts gedrückt. Hierbei wird die Temperatur
des Kunststoffmaterials des rohrförmigen Ausgangsabschnitts
von der Innenseite der Wand zur Außenseite der Wand so
gleichförmig wie möglich gehalten, wobei die Temperatur
gleich oder höher ist als die Kristallschmelztemperatur des
Kunststoffmaterials. Ein Heizmedium, z.B. Öl, wird
ebenfalls durch die Hohlfelge des drehbaren Rades gefördert.
Nach diesem Schritt wird der rohrförmige Querschnitt, der
dann zu einer C-Form verformt worden ist, noch weiter
verformt durch zwei Walzen, die auf gegenüberliegende Seiten
des Rohrabschnitts einwirken, woraufhin der Rohrabschnitt
auf Umgebungstemperatur herabgekühlt wird. Dieses Verfahren
hat den Nachteil, daß die Rohrauskleidung, die hergestellt
worden ist, einen geringen Formgedächtniseffekt bei der
Einführung in die auszukleidende Rohrleitung zeigt; mit dem
Ergebnis, daß die Installation der Rohrauskleidung eine
sehr große Anstrengung erfordert. Des weiteren tritt
während der Verformung eine größere Längung im
Kunststoffmaterial in dem Teil der Wand auf, der nach innen zu
drücken ist - welches der die größte Verformung erfahrende
Teil ist - als in dem verbleibenden Teil der Wand. Dieses
bedeutet, daß die hergestellte Rohrauskleidung unerwünschte
Unterschiede in der Wanddicke über den Umfang aufweist.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur
Herstellung einer verformten Rohrauskleidung zu schaffen,
die nicht die oben erwähnten Nachteile aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 angegebenen Art gelöst, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß die Innenseite der Wand des
Ausgangsabschnitts auf einer höheren Temperatur als die Außenseite
der Wand, zumindest während der Verformung des
Ausgangsabschnitts, gehalten wird. Dieses gewährleistet, daß das an
der Außenseite der Wand liegende Kunststoffmaterial, das
bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur verformt
wird, einen starken Formgedächtniseffekt für die
anfängliche Ringform aufweist, während das weiter innen liegende
Kunststoffmaterial im Gegensatz dazu einen verhältnismäßig
schwachen Formgedächtniseffekt für die gefaltete C-Form
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Konfiguration aufweist. Nachdem die gewünschte Verformung
herbeigeführt worden ist und das Kunststoffmaterial
anschließend herabgekühlt worden ist und sich verfestigt hat,
wirkt das an der Innenseite der Wand liegende
Kunststoffmaterial dem Formgedächtniseffekt (innere Spannungen), der
in dem an der Außenseite der Wand des Rohrabschnitts
liegenden Kunststoffmaterial vorhanden ist, entgegen. Wenn
die verformte Rohrauskleidung in eine Rohrleitung
eingesetzt worden ist, wird die Rohrauskleidung sodann von der
Innenseite nach außen erwärmt, mit dem Ergebnis, daß das
Kunststoffmaterial an der Innenseite der Wand zuerst
plastisch wird. Das Ergebnis hiervon ist, daß das
Kunststoffmaterial an der Innenseite der Wand nicht länger dem
Formgedächtniseffekt des an der Außenseite der Wand
liegenden Kunststoffmaterials entgegenwirken kann, und die
Rohrauskleidung kehrt schnell praktisch in ihre ursprüngliche
Form zurück.
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Die Temperatur der Innenseite der Wand wird vorzugsweise
niedriger gehalten als die Kristallschmelztemperatur des
Kunststoffmaterials, und zwar zumindest während der
Verformung des Ausgangsrohrabschnitts. Auf diese Weise wird
der Formgedächtniseffekt optimal genutzt, und die
Unterschiede in der Wanddicke über den Umfang werden verringert.
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Es ist ferner, zumindest während der Verformung,
vorzuziehen, den Teil der Wand der rohrförmigen Auskleidung, der
nach innen zu falten ist, auf einer niedrigeren Temperatur
als den übrigen Teil der Wand zu halten. Dieses bedeutet,
daß der nach innen zu faltende Teil der Wand
verhältnismäßig stabil im Vergleich zu dem übrigen Teil der Wand
wird. Die im Kunststoffmaterial während der Verformung
hervorgerufenen Spannungen werden dann gleichförmig über den
Umfang der Wand verteilt, mit dem Ergebnis, daß die
Wanddickenunterschiede noch weiter vermieden werden. In diesem
Fall ist es vorteilhaft, die Formgebungseinrichtung zu
kühlen.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung
näher erläutert, in der
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines
Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Herstellung einer verformten
Rohrauskleidung nach der Erfindung zeigt.
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Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung für die
Herstellung einer verformten Rohrauskleidung aus
thermoplastischem Material. Im einzelnen erzeugt die Vorrichtung
eine Verformung des Ausgangsabschnitts 1 mit einem
ringförmigen Querschnitt, der sich in Richtung des Pfeils A
entlang einem Förderweg der Vorrichtung bewegt, bis er eine
verformte Rohrauskleidung mit einem im wesentlichen C-
förmigen Querschnitt ist. Der Ausgangsabschnitt 1 kommt im
warmen Zustand aus einem Extruder (nicht gezeigt). Zur
Herbeiführung der C-förmigen Verformung wirkt ein
Eindrückmechanismus 3 auf den Ausgangsabschnitt 1 in einer durch
die Längsachse 2 des Förderweges gehenden Ebene. Der
Eindrückmechanismus 3 umfaßt einen Rahmen 4 und einen
bewegbaren Schlitten 5, der in diesem untergebracht ist und
rechtwinklig zum Förderweg bewegt werden kann. Ein
Eindrückglied 7 ist abnehmbar am Schlitten 5 mittels Schrauben
6 befestigt. Das Eindrückglied 7 besteht aus einem Träger 8
und einem gekrümmten hohlen, an diesen angeschweißten
Rohrteil 9, das die Druckfläche 10 bildet. Die Druckfläche 10
kann gekühlt werden, indem ein Kühlmedium wie etwa Wasser
durch eine flexible Zuführleitung 11 und eine Auslaßleitung
12, zwischen denen das Rohrteil 9 aufgenommen ist,
gefördert wird. Für die Bewegung des Schlittens 5 rechtwinklig
zum Förderweg ist ein Zahnstangenmechanismus 14 vorgesehen,
der mittels einer Kurbel 15 betätigt werden kann. Gegenüber
dem Drückmechanismus 3 ist ein Stützmechanismus 16
angeordnet, der eine drehbare Walze 17 aufweist, die von einem
Rahmen getragen ist und eine Stützfläche bildet. Die Walze
17 ist in diesem Fall zwischen zwei Stangen 18 angebracht,
die rechtwinklig zur Längsachse 2 des Förderweges
verschoben und in bezug auf den Rahmen festgestellt werden
können. Die gezeigte Vorrichtung kann auf einfache Weise an
die Querschnittsabmessungen der herzustellenden
Rohrauskleidung angepaßt werden. Bei einem verschiedenen
Querschnittsmaß braucht nur das Eindrückglied 7, das einfach
herzustellen ist, ausgewechselt zu werden. Andere Formen
der Drückeinrichtung 3 und der Stützeinrichtung 16 sind
ebenfalls möglich.
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Die Temperatur des Kunststoffmaterials des Rohrabschnitts
wird in der Weise während der C-förmigen Verformung
gehalten, daß die Temperatur an der Außenseite der Wand
niedriger ist als an der Innenseite der Wand. Die
Temperatur der Innenseite der Wand ist hier vorzugsweise
geringfügig niedriger als die Kristallschmelztemperatur des
thermoplastischen Materials. In der Praxis kann dies
beispielsweise durch geeignete Positionierung des
Eindrück- und Stützmechanismus relativ zum Extruder (nicht gezeigt)
erreicht werden, in welchem Fall das Herabkühlen in der
Umgebungsluft sodann zu dem gewünschten Temperaturprofil
führt.
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Die Vorrichtung ist vorzugsweise mit einer Kühlvorrichtung
versehen, die dem Ausgangsabschnitt das gewünschte
Temperaturprofil vor der Verformung gibt. Eine derartige
Kühlvorrichtung ist teilweise im Querschnitt in Fig. 1 gezeigt
und mit der Bezugszahl 20 versehen. In Richtung des
Förderweges gesehen umfaßt die Kühlvorrichtung 20 drei Abteile
21, 22, 23, die durch Trennwände getrennt und jeweils mit
Sprinklern für ein Kühlmedium versehen sind, die sämtlich
um den Förderweg herum angeordnet sind. Zusätzlich ist, in
Umfangsrichtung des Förderweges gesehen, jedes Abteil
ferner durch Trennwände 25, 26, 27, 28 weiter unterteilt.
Durch das Vorsehen einer Steuereinrichtung 30, die die in
jedem gesonderten Teil der Kühlvorrichtung 20 angeordneten
Sprinkler betätigt, und/oder durch Regulierung der
Temperatur
des Kühlmittels ist es möglich, die Temperatur der
Wand des Ausgangsabschnitts vor der Verformung genau
einzustellen. Insbesondere ist es möglich, die Wand des
Ausgangsabschnitts auf verschiedene Temperaturen in
Umfangsrichtung zu bringen. In diesem Fall wird der nach innen zu
faltende Teil der Wand vorzugsweise auf eine geringfügig
niedrigere Temperatur als der übrige Teil der Wand
gebracht, so daß während der Verformung keine unerwünschte
Längung in dem nach innen zu faltenden Teil der Wand
auftritt. In dem gezeigten Beispiel läuft dieser Teil entlang
den Teilen der Kühlvorrichtung 20, die von den Trennwänden
25 und 28 begrenzt sind.
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Die Kühlvorrichtung 20 erzeugt ein Temperaturprofil mit
einem verhältnismäßig steilen Abfall an der Außenseite der
Wand des Ausgangsabschnitts, während die Temperatur weiter
innen gleichmäßig hoch ist. Durch eine geeignete Wahl des
Abstands zwischen der Kühlvorrichtung 20 einerseits und dem
Eindrück- und Stützmechanismus andererseits wird eine
solche Verweilzeit des Ausgangsabschnitts in der Luft
erreicht, daß das Temperaturprofil von der Außenseite zur
Innenseite der Wand gleichmäßiger wird.
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Zwei Walzen 35 sind stromabwärts des Eindrückmechanismus
angeordnet, um den in eine C-Form verformten Rohrabschnitt
weiter zusammenzudrücken Stromabwärts dieser Walzen 35 ist
eine Kühlvorrichtung 36 zum Herabkühlen der verformten
Rohrauskleidung auf Umgebungstemperatur angeordnet. Da der
nach innen gefaltete Teil der Wand die Tendenz hat, unter
seinem Eigengewicht nach unten zu sinken, solange die
Rohrauskleidung nicht vollständig abgekühlt ist, sind die
Walzen 35 und die Kühlvorrichtung 36 in der Weise drehbar
ausgebildet (Pfeile B), daß ihre Position in bezug auf die
Längsachse 2 des Förderweges eingestellt werden kann, um
die endgültige Form der Rohrauskleidung regulieren zu
können. Eine Abziehmaschine zum Weiterbewegen der
Rohrauskleidung und eine Wickelvorrichtung (nicht gezeigt) sind
normalerweise stromabwärts der in Fig. 1 gezeigten
Vorrichtung angeordnet.
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Mit dem Verfahren und der Vorrichtung, wie oben
beschrieben, ist es möglich, zum Beispiel eine verformte
Rohrauskleidung ausgehend von einem Ausgangsrohrabschnitt
aus Polyethylen hoher Dichte (HDPE) mit einem Durchmesser
von 200 mm und einer Wanddicke von 12 mm herzustellen. Bei
der Verformung zu einer C-förmigen Gestalt wird die
Innenseite der Wand auf 100 bis 120ºC und die Außenseite auf 70
bis 80ºC gehalten, wobei die Kristallschmelztemperatur des
Kunststoffmaterials 130ºC beträgt. Die obigen Temperaturen
richten sich nach dem Verhältnis von Wanddicke zu
Durchmesser und der absoluten Wanddicke des Ausgangsabschnitts.
Es versteht sich, daß andere Maßnahmen getroffen werden
können, um ein Temperaturprofil des Ausgangsabschnitts nach
der Erfindung zu erhalten. Wenn eine dickwandige
Rohrauskleidung hergestellt wird, kann man das gewünschte
Temperaturprofil der Rohrauskleidungswand wie folgt erhalten:
Der den Extruder verlassende Ausgangsabschnitt wird, wie
oben beschrieben, äußerlich gekühlt, derart, daß die
Temperatur der Innenseite der Wand die vorgegebene gewünschte
Temperatur erreicht. Aufgrund der niedrigen
Wärmeleitfähigkeit der meisten Kunststoffmaterialien kann diese
Temperatur der Innenwand im Falle einer dicken Wand nur dadurch
erreicht werden, daß die Außenseite dieser Wand auf eine
Temperatur unter deren gewünschter Temperatur gekühlt wird.
Daher wird es erforderlich, die Temperatur der Außenseite
der Wand vor der Verformung des Ausgangsabschnitts zu
erhöhen. Dieses kann durch eine auf die Außenseite des
Ausgangsabschnitts einwirkende Heizeinrichtung erreicht
werden.
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Die Kühlung der Rohrauskleidung auf Umgebungstemperatur
kann im Augenblick der Verformung, z.B. durch um den
Förderweg herum angeordnete Sprinkler, eingeleitet werden.