EP1152879A1 - Verfahren und vorrichtung zum diskontinuierlichen herstellen von wärmegedämmten rohren - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum diskontinuierlichen herstellen von wärmegedämmten rohren

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Publication number
EP1152879A1
EP1152879A1 EP00909130A EP00909130A EP1152879A1 EP 1152879 A1 EP1152879 A1 EP 1152879A1 EP 00909130 A EP00909130 A EP 00909130A EP 00909130 A EP00909130 A EP 00909130A EP 1152879 A1 EP1152879 A1 EP 1152879A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tube
inner tube
foaming
polyurethane foam
intermediate space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00909130A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Welte
Karl-Dieter Kreuer
Reiner Napp
Helmut Duschanek
Wolfgang Müller
Patrick BRÜNINGHAUS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayer AG
Hennecke GmbH
Original Assignee
Bayer AG
Hennecke GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer AG, Hennecke GmbH filed Critical Bayer AG
Publication of EP1152879A1 publication Critical patent/EP1152879A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D23/00—Producing tubular articles
    • B29D23/001—Pipes; Pipe joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C31/00—Handling, e.g. feeding of the material to be shaped, storage of plastics material before moulding; Automation, i.e. automated handling lines in plastics processing plants, e.g. using manipulators or robots
    • B29C31/002—Handling tubes, e.g. transferring between shaping stations, loading on mandrels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/02—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C44/12—Incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or reinforcements
    • B29C44/1228—Joining preformed parts by the expanding material
    • B29C44/1242—Joining preformed parts by the expanding material the preformed parts being concentric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/14—Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems
    • F16L59/143—Pre-insulated pipes

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the discontinuous production of thermally insulated pipes with a thermal insulation layer made of rigid polyurethane foam produced by foaming in the space between an outer pipe and an inner pipe, the pipes being centered and mechanically fixed in their position relative to one another before the foaming are and wherein at least one pullable mixing head is introduced into the intermediate space, which, when pulled out, ejects a reaction mixture forming a rigid polyurethane foam, which foams to form the thermal insulation layer, and a heat-insulated tube with a thermal insulation layer which fills the space between an outer tube and an inner tube and is produced by foaming made of rigid polyurethane foam.
  • the problem is the elastic deflection of the pipes during the foaming process by its own weight. This resulted in an inhomogeneous thermal insulation layer when foaming depending on the condition of the inner and outer pipe. In other words, this was possibly of different thickness, which had a disadvantageous effect on the thermal insulation properties.
  • the deflection due to the weight of the pipes is particularly unpleasant in the case of longer pipes, ie pipes over a length of about 6 m.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for producing heat-insulated pipes with a heat-insulating layer made of rigid polyurethane foam produced by foaming between an outer pipe and an inner pipe, and a heat-insulated pipe, the alignment of the two pipes themselves and with respect to one another faster and safer with less manual labor takes place so that the heat-insulated pipe produced in this way has improved insulation properties which are homogeneous over its length, and in particular in the case of longer pipes the deflection caused by its own weight is compensated for.
  • this object is achieved by a method in which, prior to the foaming, both tubes are mechanically aligned, centered and fixed in position relative to one another about a common central axis.
  • “Separately from one another” is to be understood here to mean that the alignment, centering and fixing at the location of the subsequent foaming, that is to say in a device in this regard, takes place independently of one another and acts on the two pipes which do not have any contact with one another External tube acted on from outside, and on the inner tube from the inside, so that the space to be foamed remains free.
  • the inner tube is also adequately aligned with the outer tube by avoiding or compensating for deflections.
  • the deflections caused by storage and transport can be aligned linearly before processing, which is, of course, an additional work step.
  • the pipes or their deviations from an imaginary linear center line can also be measured before being introduced into the device for foaming, and then deformations existing in the foaming device can be compensated for by means of a program control. Otherwise, the new method is centering, aligning and fixing as
  • Align and center accomplish this, for example, by touch-free scanning of the positions, in particular of the inner tube, at certain measuring points and the action of the alignment elements based thereon.
  • the outer tube is preferably centered, aligned and fixed from the outside by means of supporting surfaces.
  • support surfaces are preferably attached to the pipe ends or near the pipe ends.
  • the outer tube is centered and aligned in its position at its ends, and in particular with longer tube lengths, additional support surfaces that can be attached over the length of the outer tube ensure exact alignment and positioning of the tube. It goes without saying that the support surfaces assigned to the ends can be so far away from them that there is no longer any deflection in the case of short outer tubes between them. In order for larger ones
  • the outer tube To avoid bending in the middle area of the outer tube, it is aligned and supported at a sufficient number of points. In extreme cases, the outer tube is supported continuously over its entire length. In addition to avoiding or eliminating deflections, the support surfaces serve as a counter pressure bearing for the foaming pressure that occurs during foaming.
  • the inner tube is preferably centered, aligned and fixed at its ends by clamping holders.
  • Alignment is carried out by applying a bending moment which compensates for existing deflections, for which purpose the deflection is carried out by mechanical scanning or scanning with rays, and depending on this, a counter-bending is generated until both tubes are aligned linearly.
  • tensioning elements are introduced into the ends of the inner tube, optionally in addition to tensioning holders, and each of them is arranged at least 0.1 m from the associated tube end, and by means of these tensioning elements, the inner tube is centered, aligned and fixed.
  • the spacing of the centering elements from the pipe ends is to be set such that any unwanted deflections that are created with them for alignment are compensated for.
  • a prefabricated spacer is preferably made before foaming
  • Rigid polyurethane foam is arranged in the space and this space is foamed with two counter-rotating mixing heads.
  • this spacer is made of rigid foam with preferably the same inherent shade as the remaining thermal insulation layer produced by foaming, it is essentially homogeneous in an advantageous manner compared to conventional spacers used in the intermediate space, which consist of materials other than the rigid polyurethane foam thermal insulation layer the insulation properties of the thermal insulation layer achieved. It is particularly advantageous, however, that by inserting such a spacer, the tube length is quasi halved with regard to the inherent deflection, because at the point below the rigid foam core, the tubes can be jointly supported from below so that the inherent deflection can be compensated for by pressing up.
  • the linear alignment at this point can be achieved, for example, by means of a light barrier, which is placed on the upper outer edge of the envelope. tube responds and at the appropriate time aborts the process of pushing up the support device.
  • the distance between the outer tube and inner tube is preferably maintained by the mixing head.
  • the outer circumference of the mixing head or a part of it designed as a spacer is matched to the outer diameter of the inner tube and the inner diameter of the outer tube in such a way that it fulfills the function of a spacer on the one hand and can be pulled out of the intermediate space without significant additional effort when foaming .
  • the expelled, rapidly foaming reaction mixture then ensures that the correct distance between the tubes is maintained.
  • This design of the mixing head is particularly advantageous if the outer tube consists of a less dimensionally stable polyethylene sheath.
  • Brackets for the pipes and at least one mixing head that can be pulled through the intermediate space to produce the thermal barrier coating.
  • the two tubes can be centered, aligned and fixed independently of one another about a common central axis.
  • structures serve all of these processes, more or less simultaneously.
  • This has the advantage that there is no need to insert spacers in the narrow space between the tubes, which would also represent undesirable thermal bridges. Since the alignment process of the two pipes takes place independently of one another, the elimination through the previous storage of any existing bends is possible more precisely. In particular, a deflection occurring in the device due to the weight of the pipes can be compensated.
  • Support surfaces are preferably arranged as alignment elements towards the outside of the outer tube near each tube end.
  • Such additional support surfaces are particularly advantageous for long pipes. They are designed so that they participate in the alignment. Another one
  • the support surfaces preferably consist of prisms.
  • prisms make it possible, to a certain extent, to process outer tubes of different diameters on the same device.
  • tensioning elements which are movable, in particular pivotable, are provided for the tube ends of the inner tube as alignment elements for generating a bending moment transversely to the central axis.
  • centering, aligning and fixing in the end position run more or less simultaneously, through the action of these appropriately designed clamping elements.
  • tensioning elements which can be inserted into the inner tube are provided as alignment elements and can be moved transversely to the central axis in order to generate a bending moment.
  • both the clamping holders for the pipe ends and the clamping elements that can be inserted into the inner pipe are advantageously designed, for example, as clamping blocks with a spreading effect.
  • two counter-rotating mixing heads are provided.
  • the mixing head itself is designed as a spacer.
  • the new thermally insulated pipe is based on a thermal insulation layer made of rigid polyurethane foam and arranged in the space between an outer pipe and an inner pipe.
  • Foaming placed spacers placed on half the length of the tube, which spacer consists of rigid polyurethane foam.
  • this spacer does not necessarily have to be half length. However, this is advantageous because on the one hand the distance at the
  • the prefabricated spacer should consist at least approximately of the same rigid polyurethane foam as the thermal insulation layer produced from the reaction mixture, because the insulation properties are then the same. At least theoretically, before
  • Foaming also several prefabricated from rigid polyurethane foam
  • FIG. 2 shows the device with a double tube according to FIG. 1, namely with a spacer, two mixing heads and the reaction mixture foaming to form a thermal barrier coating
  • FIG. 3 shows a section along line A-B in FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a section along line C-D in FIG. 1.
  • the device consists of individual, but coordinated alignment and fixing elements 1, 2, 3, 4, which are functionally assigned to an outer tube 5 made of polyethylene and an inner tube 6 made of steel. Both tubes 5, 6 have a common central axis 7. To the desired bending moments on the
  • alignment and fixing elements 1, 2, 3, 4 can be pivoted and fixed transversely to the central axis 7.
  • the alignment and fixing elements 1, 2 of the outer tube 5 can engage on the outer side 8 of the outer tube 5 and consist of support surfaces 1, 2 designed as prisms 1, 2. Of which the prisms 1 are assigned to the ends 9 of the outer tube 5, the prisms 2 as further support surfaces
  • the alignment and fixing elements 3, 4 of the inner tube 6 consist of clamping brackets 3 which engage the tube ends 10 of the inner tube 6 and (or or) clamping elements 4 which engage in the inner tube 6 at a distance from the tube ends 10
  • the space between the outer tube 5 and the inner tube 6 is designated by 11.
  • Two mixing heads 12, 13 are provided with a device, not shown, for supplying polyurethane reaction components connected. These mixing heads 12, 13 can be moved into the intermediate space 11 in opposite directions. They are therefore simultaneously pulled out in the opposite direction and thereby expel a polyurethane reaction mixture 14.
  • a prefabricated spacer 16 made of rigid polyurethane foam is arranged in the intermediate space 11 over half the length of the tube and has the same thermal insulation properties as the remaining thermal insulation layer 15 produced by foaming.
  • Spacers made of rigid polyurethane foam are on hand and their functionality is easy to understand.
  • the mixing head is placed at one end of the space to be foamed and pulled through it when the space is foamed. It is understood that the end sides of the space are preferably sealed to prevent contamination of the

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Abstract

Sogenannte wärmegedämmte Doppelrohre (5, 6) mit einer Wärmedämmschicht (15) aus Polyurethan-Hartschaumstoff lassen sich mit verbesserter Dämmwirkung und ohne Wärme- bzw. Kältebrücken dadurch herstellen, dass die Rohre (5, 6) vor dem Ausschäumen des dazwischenliegenden Zwischenraumes (11) getrennt voneinander ausgerichtet werden, um durch vorherige Lagerung entstandene Durchbiegungen zu eliminieren, und dass der Zwischenraum (11) des fertigen Doppelrohres (5, 6) nur mit Polyurethan-Hartschaumstoff ausgefüllt ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum diskontinuierlichen Herstellen von wärmege- dämmten Rohren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum diskontinuierlichen Herstellen von wärmegedämmten Rohren mit einer in dem Zwischenraum zwischen einem Außenrohr und einem Innenrohr durch Ausschäumen erzeugten Wärme- dämmschicht aus Polyurethan-Hartschaumstoff, wobei die Rohre vor dem Ausschäumen in ihrer Lage zueinander zentriert und mechanisch fixiert werden und wobei in den Zwischenraum mindestens ein ziehbarer Mischkopf eingeführt wird, welcher beim Herausziehen ein Polyurethan-Hartschaumstoff bildendes Reaktionsgemisch ausstößt, welches zu der Wärmedämmschicht aufschäumt, sowie ein wärmegedämmtes Rohr mit einer den Zwischenraum zwischen einem Außenrohr und einem Innenrohr ausfüllenden, durch Ausschäumen erzeugten Wärmedämmschicht aus Polyurethan-Hartschaumstoff.
Es ist allgemein bekannt, für den Transport von warmen oder kalten, auf gleicher Temperatur zu haltenden Flüssigkeiten oder Gasen Rohre mit einer Wärmedämmung aus Polyurethan-Hartschaumstoff zu verwenden, wobei das meist aus Stahl bestehende Innenrohr der Leitung des temperierten Mediums dient. Das in der Regel aus Polyethylen bestehende Außenrohr hat im wesentlichen die Aufgabe einer Schutzhülle und wird deshalb auch „Hüllrohr" genannt. Solche wärmedämmenden Rohre werden in der Fachsprache auch als „Doppelrohre" bezeichnet.
Früher hat man in einfachster Weise die Enden beider Rohre konzentrisch zueinander eingespannt und den Zwischenraum ausgeschäumt. Vor dem Herstellen des Doppelrohres waren die einzelnen Rohre in der Regel gelagert und haben durch diese Lagerung und den Transport meist eine Durchbiegung erfahren. Ein weiteres
Problem ist die elastische Durchbiegung der Rohre während des Ausschäum- prozesses durch ihr Eigengewicht. Dadurch entstand beim Ausschäumen je nach Zustand von Innen- und Außenrohr eine inhomogene Wärmedämmschicht. D.h., diese war gegebenenfalls unterschiedlich dick, was sich auf die Wärmedämm- eigenschaften nachteilig auswirkte. Die Durchbiegung durch das Eigengewicht der Rohre macht sich vor allem bei längeren Rohren, d.h. solchen über etwa 6 m Länge, besonders unangenehm bemerkbar.
Deshalb hat man schon bald bei der Fertigung solcher Rohre in diesen Zwischenraum zwischen Außenrohr und Innenrohr vor dem Ausschäumen mit Polyurethan-Hart- Schaumstoff Abstandshalter eingebracht, welche neben der zentrierenden Abstandsfestlegung auch die Aufgabe des Ausrichtens übernahmen (Kunststoff-Handbuch Band 7, „Polyurethane", 3. Auflage, Carl Hanser Verlag München- Wien, Seite 283, ISBN 3.446-16263-1). Das Ausrichten ist erforderlich, weil sich, wie oben beschrieben, die Einzelrohre bei der vorherigen Lagerung häufig verziehen, insbe- sondere verbiegen. Es ist offensichtlich, dass das Einbringen solcher Abstandshalter mit langwieriger und aufwendiger Handarbeit verbunden ist. Durch die Enge des Zwischenraumes ist das Einbringen und richtige Platzieren mit vielen Unsicherheiten, insbesondere Ungenauigkeiten, verbunden, wodurch eine exakte Ausrichtung zueinander nur bedingt möglich ist und auch noch von der Anzahl der Abstandshalter abhängig ist. Dadurch ist natürlich auch die erwünschte homogene Wärmedämmung über die Rohrlänge in Frage gestellt. Um die teils beachtlichen Kräfte aufzunehmen, bestehen diese Abstandshalter aus massivem und stabilem Material, wie Metall oder Kunststoff. Durch dieses von dem der Wärmedämmschicht aus Polyurethan-Hartschaumstoff unterschiedliche Material bestehen Wärme- bzw. Kältebrücken, welche die Wärmedämmwirkung nachteilig beeinflussen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von wärmegedämmten Rohren mit einer zwischen einem Außenrohr und einem Innenrohr durch Ausschäumen erzeugten Wärmedämmschicht aus Polyurethan-Hart- Schaumstoff sowie ein wärmegedämmtes Rohr zu schaffen, wobei das Ausrichten der beiden Rohre selbst und zueinander mit weniger Handarbeit schneller und sicherer erfolgt, damit das derart hergestellte wärmegedämmte Rohr verbesserte, über seine Länge homogene Dämmeigenschaften aufweist, und wobei vor allem bei längeren Rohren insbesondere die durch ihr Eigengewicht verursachte Durchbiegung kompensiert wird.
Diese Aufgabe wird erfmdungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei welchem vor dem Ausschäumen beide Rohre um eine gemeinsame Mittelachse getrennt voneinander mechanisch ausgerichtet, zentriert und in ihrer Position zueinander fixiert werden.
Unter „getrennt voneinander" ist dabei zu verstehen, dass das Ausrichten, Zentrieren und Fixieren am Ort des nachfolgenden Ausschäumens, also in einer diesbezüglichen Vorrichtung, erfolgt, wobei unabhängig voneinander auf die beiden, miteinander keine Berührung aufweisenden Rohre eingewirkt wird. Dabei wird auf das Außen- röhr von außen eingewirkt, und auf das Innenrohr von innen, so dass der auszuschäumende Zwischenraum frei bleibt.
Dadurch wird bei Rohren bis etwa 6 m Länge die notwendige Handarbeit reduziert und durch das verbesserte Ausrichten eine homogene Wärmedämmwirkung über die gesamte Rohrlänge erzielt, weil zum einen der Abstand zwischen den beiden Rohren über die Länge konstant ist und zum anderen keine Wärme- bzw. Kältebrücken verursachenden Abstandshalter vorhanden sind. Auch das Innenrohr erfährt durch die Vermeidung bzw. Kompensierung von Durchbiegungen eine ausreichende Ausrichtung zum Außenrohr. Zwar lassen sich die durch Lagerung und Transport verursachten Durchbiegungen vor der Verarbeitung linear ausrichten, was natürlich als zusätzlicher Arbeitsgang aufwendig ist. Auch lassen sich die Rohre bzw. deren Abweichungen von einer gedachten linearen Mittellinie vor dem Einbringen in die Vorrichtung zum Ausschäumen vermessen, und dann in der Ausschäumvorrichtung vorhandene Verformungen mittels einer Programmsteuerung kompensieren. Ansonsten gehen bei dem neuen Verfahren Zentrieren, Ausrichten und Fixieren als
Vorgänge oft mehr oder weniger ineinander über. Ausrichten und Zentrieren lassen sich beispielsweise durch berührungsfreies Abtasten der Positionen insbesondere des Innenrohres an bestimmten Messstellen und die hierauf beruhende Einwirkung der Ausrichtelemente bewerkstelligen.
Vorzugsweise wird das Außenrohr mittels Stützflächen von außen zentriert, ausgerichtet und fixiert.
Dies lässt sich mittels entsprechender Maschinenelemente vorteilhaft bewerkstelligen. Dabei werden diese Stützflächen vorzugsweise an den Rohrenden bzw. nahe den Rohrenden angesetzt. Dadurch wird das Außenrohr in seiner Position an seinen Enden zentriert und ausgerichtet, und insbesondere bei größeren Rohrlängen sorgen weitere über die Länge des Außenrohres ansetzbare Stützflächen von außen für exakte Ausrichtung und Positionierung des Rohres. Es versteht sich, dass die den Enden zugeordneten Stützflächen von diesen so viel Abstand haben können, dass bei kurzen Außenrohren dazwischen keine Durchbiegung mehr erfolgt. Um bei größeren
Längen im mittleren Bereich des Außenrohres Durchbiegungen zu vermeiden, wird es an ausreichend vielen Stellen ausgerichtet und abgestützt. Im Extremfall wird das Außenrohr über seine gesamte Länge durchgehend abgestützt. Neben der Vermeidung bzw. Eliminierung von Durchbiegungen dienen die Stützflächen als Gegen- drucklager für den beim Ausschäumen auftretenden Schäumdruck.
Das Innenrohr wird vorzugsweise an seinen Enden durch Spannhalter zentriert, ausgerichtet und fixiert.
Dabei erfolgt das Ausrichten durch Anlegen eines Biegemomentes, welches vorhandene Durchbiegungen kompensiert, wozu beispielsweise die Durchbiegung durch mechanisches Abtasten oder Abtasten mit Strahlen erfolgt und in Abhängigkeit hiervon eine Gegenbiegung erzeugt wird, bis beide Rohre linear ausgerichtet sind.
Auch hierfür bedient man sich geeigneter Maschinenelemente. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Durchführungsform des neuen Verfahrens werden in die Enden des Innenrohres, gegebenenfalls zusätzlich zu Spannhaltern, Spannelemente eingeführt und jedes von ihnen wird mit mindestens 0,1 m Abstand von dem zugehörigen Rohrende angeordnet, und mittels dieser Spannelemente wird das Innenrohr zentriert, ausgerichtet und fixiert.
Erforderlichenfalls wird also auch hier durch die Spannelemente und/oder Spannhalter ein einer vorhandenen Durchbiegung des Innenrohres entgegenwirkendes Biegemoment ausgeübt.
Es versteht sich, dass der Abstand der Zentrierelemente von den Rohrenden so einzustellen ist, dass durch das mit ihnen zum Ausrichten erzeugte Biegemoment vorhandene unerwünschte Durchbiegungen ausgeglichen werden.
Vorzugsweise wird vor dem Ausschäumen ein vorgefertigter Abstandshalter aus
Polyurethan-Hartschaumstoff im Zwischenraum angeordnet und dieser Zwischenraum mit zwei gegenläufigen Mischköpfen ausgeschäumt.
Da dieser Abstandshalter aus Hartschaumstoff mit vorzugsweise gleichen Eigen- schatten wie die durch Ausschäumen erzeugte restliche Wärmedämmschicht besteht, wird in vorteilhafter Weise gegenüber herkömmlichen, in den Zwischenraum eingesetzten Abstandshaltern, welche aus anderen Materialien als die Polyurethan- Hartschaumstoff- Wärmedämmschicht bestehen, im wesentlichen eine Homogenität der Dämmeigenschaften der Wärmedämmschicht erzielt. Von besonderem Vorteil ist dabei aber, dass durch Einsetzen eines solchen Abstandshalters die Rohrlänge hinsichtlich der Eigendurchbiegung quasi halbiert wird, weil an der Stelle unterhalb des Hartschaumstoffkerns die Rohre gemeinsam von unten anhebbar abgestützt werden können, so dass die Eigendurchbiegung durch Hochdrücken kompensiert werden kann. Die lineare Ausrichtung an dieser Stelle lässt sich beispielsweise durch eine Lichtschranke bewerkstelligen, welche auf den oberen Außenrand des Hüll- rohres anspricht und zu gegebener Zeit den Vorgang des Hochdrückens der Unterstützungsvorrichtung abbricht.
Vorzugsweise wird der Abstand zwischen Außenrohr und Innenrohr durch den Mischkopf gehalten.
D.h., der äußere Umfang des Mischkopfes bzw. eines als Abstandshalter ausgebildeten Teils davon ist auf den Außendurchmesser des Innenrohres und den Innendurchmesser des Außenrohres derart abgestimmt, dass er einerseits die Funktion eines Abstandshalters erfüllt und andererseits beim Ausschäumen ohne wesentlichen zusätzlichen Kraftaufwand aus dem Zwischenraum herausziehbar ist. Das ausgestoßene, schnell aufschäumende Reaktionsgemisch sorgt dann anschließend für die Beibehaltung des richtigen Abstandes der Rohre voneinander. Diese Ausbildung des Mischkopfes ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Außenrohr aus einer weniger formstabilen Polyethylenhülle besteht.
Die neue Vorrichtung zum diskontinuierlichen Herstellen von wärmegedämmten Rohren mit einer im Zwischenraum zwischen einem Außenrohr und einem Innenrohr durch Ausschäumen erzeugten Wärmedämmschicht aus Polyurethan-Hartschaum- Stoff, wobei Außenrohr und Innenrohr zueinander zentriert fixiert sind, geht aus von
Halterungen für die Rohre und mindestens einem durch den Zwischenraum ziehbaren Mischkopf zum Erzeugen der Wärmedämmschicht.
Das Neue ist darin zusehen, dass sowohl für das Außenrohr als auch für das Innenrohr zum Ausrichten getrennte, aber aufeinander abgestimmte Ausrichtelemente vorgesehen sind.
Soweit die Durchbiegung durch Lagerung und Transport nicht bereits in aufwendiger
Weise durch Einzelausrichtung der Rohre vor dem Einbringen in die Vorrichtung zum Ausschäumen erfolgt ist, lassen sich die beiden Rohre unabhängig voneinander um eine gemeinsame Mittelachse zentrieren, ausrichten und fixieren. Die Halte- rungen dienen in der Regel aufgrund ihres Aufbaus allen diesen Vorgängen, und zwar mehr oder weniger gleichzeitig. Dies hat den Vorteil, dass man keine Abstandshalter in den engen Zwischenraum zwischen den Rohren einbringen muss, welche auch noch unerwünschte Wärmebrücken darstellen würden. Da der Aus- richtevorgang beider Rohre unabhängig voneinander erfolgt, ist die Eliminierung durch die vorherige Lagerung etwa vorhandener Durchbiegungen exakter möglich. Insbesondere lässt sich eine in der Vorrichtung durch Eigengewicht der Rohre auftretende Durchbiegung kompensieren. Auch ist damit das so genannte Doppelrohr durchbiegungsfrei herstellbar, denn bei der Verwendung der bekannten Abstands- halter lassen sich durch diese die Rohre nur zueinander ausrichten, wobei sich vorhandene Durchbiegungen beider Rohre im Extremfall in besonders unerwünschter Weise addieren könnten. Da diese Ausrichtelemente für beide Rohre, welche aufgrund ihres Aufbaues in der Regel auch die Zentrierung und Fixierung der Rohre übernehmen, hinsichtlich ihrer Positionen und Funktionen aufeinander abgestimmt sind, sind weitere Fehlerquellen ausgeschlossen.
Vorzugsweise sind zur Außenseite des Außenrohres hin nahe jedem Rohrende als Ausrichtelemente Stützflächen angeordnet.
Diese sind in aller Regel derart angeordnet, dass das Außenrohr an den Ansetzstellen der Stützflächen sofort in seiner Position zentriert wird. Durch mögliche Schwenklagerung der Stützflächen lassen sich die gegebenenfalls zum Ausrichten erforderlichen Biegemomente erzeugen und damit das Außenrohr ausrichten und insgesamt um die Mittelachse zentrieren.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform sind dem Außenrohr weitere zentrierende und ausrichtende Stützflächen zugeordnet.
Solche zusätzlichen Stützflächen sind insbesondere bei langen Rohren vorteilhaft. Sie sind so gestaltet, dass sie beim Ausrichten mitwirken. Nach einer anderen
Ausgestaltung brauchen sie - durch entsprechenden Abstand vom Außenrohr - zunächst am Ausrichten selbst nicht beteiligt zu sein, und erst sozusagen im letzten Augenblick greifen die Stützflächen an, helfen bei der restlichen Ausrichtung, zentrieren und fixieren das Außenrohr in seiner endgültigen Position vor dem Ausschäumen des Zwischenraumes. Im Extremfall erstreckt sich eine einzige oder mehrere über den Umfang des Rohres verteilte Stützfläche(n), in einem Stück durchgehend, über die gesamte Rohrlänge. In diesem Falle erfolgt die Ausrichtung vornehmlich durch Druckausübung.
Vorzugsweise bestehen die Stützflächen aus Prismen.
Solche Prismen ermöglichen es, in gewissem Rahmen Außenrohre unterschiedlichen Durchmessers auf der gleichen Vorrichtung zu verarbeiten.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform sind für die Rohrenden des Innenrohres als Ausrichtelemente zum Erzeugen eines Biegemomentes quer zur Mittelachse bewegbare, insbesondere schwenkbare, Spannelemente vorgesehen.
Auch hier laufen Zentrieren, Ausrichten und Fixieren in der Endposition mehr oder weniger gleichzeitig ab, und zwar durch Einwirkung dieser entsprechend ausgebildeten Spannelemente.
Alternativ oder gleichzeitig zur vorhergehenden Ausgestaltung sind als Ausrichtelemente in das Innenrohr einschiebbare Spannelemente vorgesehen und zum Erzeugen eines Biegemomentes quer zur Mittelachse bewegbar.
Für das Zentrieren, Ausrichten und Fixieren des Innenrohres gelten hinsichtlich der Wirkungsweise im wesentlichen die gleichen Gesichtspunkte wie sie für die an den Enden des Innenrohres ansetzbaren Spannhalter beschrieben sind. Sowohl die Spannhalter für die Rohrenden als auch die in das Innenrohr einschiebbaren Spannelemente sind beispielsweise in vorteilhafter Weise als Spannkloben mit Spreizwirkung ausgebildet.
Gemäß einer besonderen Ausfuhrungsform sind zwei gegenläufige Mischköpfe vorgesehen.
Dadurch wird erreicht, dass beim Ausschäumen des Zwischenraumes mit einem mittigen Einsatz aus Polyurethan-Hartschaumstoff beide Mischköpfe fast von der Rohrmitte her gleichzeitig zurückgezogen werden können, wodurch die Zeit des
Ausschäumvorganges in etwa halbiert wird. Außerdem wird hierdurch das entstehende Doppelrohr mit dem auftretenden Schäumdruck in vorteilhafter Weise stets symmetrisch belastet. Von besonderem Vorteil ist aber, dass durch diese Halbierung der gesamten Rohrlänge quasi zwei Rohrlängen mit wesentlich geringerer Eigen- durchbiegung entstehen, so dass problemlos größere Rohrlängen, d.h. auch über etwa
6 m, verarbeitet werden können.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform ist der Mischkopf selbst als Abstandshalter ausgebildet.
Darunter ist zu verstehen, dass der Umfang des Mischkopfes bzw. ein entsprechender Teil davon derart auf den Innendurchmesser des Außenrohres und den Außendurchmesser des Innenrohres abgestimmt ist, dass der Mischkopf beim Ausstoßen des Reaktionsgemisches noch ohne zu großen Kraftaufwand herausziehbar ist, und andererseits seine Aufgabe, während seines Weges durch den Zwischenraum für gleichen Abstand beider Rohre voneinander zu sorgen, erfüllt. Durch das ausgestoßene, hinter dem Mischkopf schnell aufschäumende Reaktionsgemisch hält die erzeugte Wärmedämmschicht diesen Abstand ein bzw. fixiert ihn. Das neue wärmegedämmte Rohr geht aus von einer im Zwischenraum zwischen einem Außenrohr und einem Innenrohr angeordneten, durch Ausschäumen erzeugten Wärmedämmschicht aus Polyurethan-Hartschaumstoff.
Das Neue ist darin zu sehen, dass die Rohre um eine gemeinsame Mittelachse linear und konzentrisch zueinander ausgerichtet sind und dass der Zwischenraum zwischen Außenrohr und Innenrohr nur Polyurethan-Hartschaumstoff enthält.
Da also in diesem Zwischenraum keine werkstofffremdem Abstandshalter vorhanden sind, bestehen auch keine unerwünschten Wärmebrücken, und durch die durch das getrennte Ausrichten durchbiegungsfrei gewordenen Rohre ist der Rohrabstand über die Länge des Doppelrohres konstant und bildet die Grundlage für eine homogene Wärmedämmung.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist im Zwischenraum ein vor dem
Ausschäumen eingebrachter, auf halber Rohrlänge platzierter Abstandshalter angeordnet, wobei dieser Abstandshalter aus Polyurethan-Hartschaumstoff besteht.
Das Platzieren dieses Abstandshalters muss an sich nicht unbedingt auf halber Länge erfolgen. Dies ist aber vorteilhaft, weil dann einerseits der Abstand an der
Extremstelle vorfixiert wird und weil dann andererseits zu beiden Seiten Mischköpfe gleichzeitig eingesetzt und zurückgezogen werden können, wobei sie gleich lange
Wege zurückzulegen haben. Es versteht sich, dass der vorgefertigte Abstandshalter zumindest annähernd aus dem gleichen Polyurethan-Hartschaumstoff wie die aus dem Reaktionsgemisch erzeugte Wärmedämmschicht bestehen sollte, weil dann gleiche Dämmeigenschaften vorliegen. Zumindest theoretisch können vor dem
Ausschäumen auch mehrere aus Polyurethan-Hartschaumstoff vorgefertigte
Abstandshalter eingesetzt werden. Aber dann müssen sie so gestaltet sein, dass das vom Mischkopf ausgestoßene Reaktionsgemisch durch Durchbrüche in den Abstandshaltern rechtzeitig vor dem Aufschäumen in den zwischen den
Abstandshaltern liegenden Raum fließen kann. In der Zeichnung ist die neue Vorrichtung rein schematisch und samt auszuschäumendem Doppelrohr im Schnitt dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Vorrichtung mit einem Doppelrohr mit Abstandshalter und zwei Mischköpfen, aber ohne Wärmedämmschicht,
Fig. 2 die Vorrichtung mit einem Doppelrohr gemäß Fig 1., und zwar mit einem Abstandshalter, zwei Mischköpfen und dem zu einer Wärmedämmschicht aufschäumenden Reaktionsgemisch,
Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie A-B in Fig. 1 ,
Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie C-D in Fig. 1.
In Fig. 1 bis 4 besteht die Vorrichtung aus einzelnen, aber aufeinander abgestimmten Ausricht- und Fixierelementen 1, 2, 3, 4, welche funktionell einem Außenrohr 5 aus Polyethylen und einem Innenrohr 6 aus Stahl zugeordnet sind. Beide Rohre 5, 6 besitzen eine gemeinsame Mittelachse 7. Um gewünschte Biegemomente auf die
Rohre 5, 6 ausüben zu können, sind diese Ausricht- und Fixierelemente 1, 2, 3, 4 quer zur Mittelachse 7 schwenk- und fixierbar. Die Ausricht- und Fixierelemente 1, 2 des Außenrohres 5 können an der Außenseite 8 des Außenrohres 5 angreifen und bestehen aus als Prismen 1, 2 ausgebildete Stützflächen 1, 2. Davon sind die Prismen 1 den Enden 9 des Außenrohres 5 zugeordnet, die Prismen 2 als weitere Stützflächen
2 der Mitte des Außenrohres 5. Die Ausricht- und Fixierelemente 3, 4 des Innen- rohres 6 bestehen aus an den Rohrenden 10 des Innenrohres 6 angreifenden Spannhaltern 3 und (bzw. oder) mit Abstand von den Röhrenden 10 im Innenrohr 6 angreifenden Spannelementen 4. Der Zwischenraum zwischen dem Außenrohr 5 und dem Innenrohr 6 ist mit 11 bezeichnet. Zwei Mischköpfe 12, 13 sind mit einer nicht dargestellten Vorrichtung zur Versorgung mit Polyurethan-Reaktionskomponenten verbunden. Diese Mischköpfe 12, 13 sind gegensinnig in den Zwischenraum 11 einfahrbar. Sie werden daher auch im Gegensinne gleichzeitig herausgezogen und stoßen dabei ein Polyurethan-Reaktionsgemisch 14 aus. Dieses schäumt zu einer den Zwischenraum 11 völlig ausfüllenden Wärmedämmschicht 15 aus Polyurethan- Hartschaumstoff auf. Im Zwischenraum 11 ist auf halber Rohrlänge ein vorgefertigter Abstandshalter 16 aus Polyurethan-Hartschaumstoff angeordnet, welcher die gleichen Wärmedämmeigenschaften aufweist wie die restliche, durch Ausschäumen erzeugte Wärmedämmschicht 15.
Die vereinfachte Ausführungsform der Vorrichtung mit nur einem Mischkopf ohne
Abstandshalter aus Polyurethan-Hartschaumstoff liegt auf der Hand und ihre Funktionsweise ist ohne weiteres verständlich. Hier wird der Mischkopf an einem Ende des auszuschäumenden Zwischenraumes platziert und beim Ausschäumen dieses Zwischenraumes durch diesen gezogen. Es versteht sich, dass die Endseiten des Zwischenraumes vorzugsweise abgedichtet sind, um Verschmutzungen der
Vorrichtungsteile mit ausreagierendem Reaktionsgemisch zu vermeiden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum diskontinuierlichen Herstellen von wärmegedämmten Rohren mit einer in einem Zwischenraum (11) zwischen einem Außenrohr (5) und einem Innenrohr (6) durch Ausschäumen erzeugten Wärmedämmschicht (15) aus Polyurethan-Hartschaumstoff, wobei die Rohre (5, 6) vor dem Ausschäumen in ihrer Lage zueinander zentriert und mechanisch fixiert werden, und wobei in den Zwischenraum (11) mindestens ein ziehbarer Mischkopf (12, 13) eingeführt wird, welcher beim Herausziehen ein Polyurethan-Hartschaumstoff bildendes Reaktionsgemisch (14) ausstößt, welches zu der Dämmschicht (15) aufschäumt, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Ausschäumen beide Rohre (5, 6) um eine gemeinsame Mittelachse (7) getrennt voneinander mechanisch ausgerichtet, zentriert und in ihrer Position zueinander fixiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (5) mittels Stützflächen (1, 2) von außen zentriert, ausgerichtet und fixiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (6) an seinen Enden (10) durch Spannhalter (3) zentriert, ausgerichtet und fixiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Enden (10) des Innenrohres (6) Spannelemente (4) eingeführt werden und jedes von ihnen mit mindestens 0,1 m Abstand von dem zugehörigen
Röhrende (10) angeordnet wird und dass mittels dieser Spannelemente (4) das Innenrohr (6) zentriert, ausgerichtet und fixiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Ausschäumen ein vorgefertigter Abstandshalter (16) aus
Polyurethan-Hartschaumstoff im Zwischenraum (11) angeordnet wird und dass der Zwischenraum (11) mit zwei gegenläufigen Mischköpfen (12, 13) ausgeschäumt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Außenrohr (5) und Innenrohr (6) durch den Mischkopf
(12, 13) gehalten wird.
7. Vorrichtung zum diskontinuierlichen Herstellen von wärmegedämmten Rohren mit einer in einem Zwischenraum (11) zwischen einem Außenrohr (5) und einem Innenrohr (6) durch Ausschäumen erzeugten Wärmedämmschicht
(15) aus Polyurethan-Hartschaumstoff, wobei Außenrohr (5) und Innenrohr (6) zueinander zentriert und fixiert sind, bestehend aus Halterungen (1, 3, 4) für die Rohre (5, 6) und mindestens einem durch den Zwischenraum (11) ziehbaren Mischkopf (12, 13) zum Erzeugen der Wärmedämmschicht (15), dadurch gekennzeichnet, dass sowohl für das Außenrohr (5) als auch für das
Innenrohr (6) zum Ausrichten getrennte, aber aufeinander abgestimmte Ausrichtelemente (1, 2, 3, 4) vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Außenseite (8) des Außenrohres (5) hin nahe jedem Rohrende (9) als Ausrichtelemente
(1) Stützflächen (1) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Außenrohr (5) außenseitig weitere zentrierende und ausrichtende Stützflächen (2) zugeordnet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützflächen (1, 2) aus Prismen (1, 2) bestehen.
11. Vorrichtung nach Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass für die
Röhrenden (10) des Innenrohres (6) als zum Erzeugen eines Biegemoments quer zur Mittelachse (7) bewegbare Ausrichtelemente (3) Spannelemente (3) vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach Ansprüchen 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausrichtelemente (4) in das Innenrohr (6) einschiebbare Spannelemente (4) vorgesehen sind und zum Erzeugen eines Biegemomentes quer zur Mittelachse (7) bewegbar sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei gegenläufige Mischköpfe (12, 13) vorgesehen sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischkopf (12, 13) selbst als Abstandshalter (12, 13) ausgebildet ist.
15. Wärmegedämmtes Rohr mit einer in einem Zwischenraum (11) zwischen einem Außenrohr (5) und einem Innenrohr (6) angeordneten, durch Ausschäumen erzeugten Wärmedämmschicht (15) aus Polyurethan-Hartschaumstoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (5, 6) um eine gemeinsame Mittelachse (7) linear und konzentrisch um eine gemeinsame Mittelachse (11) zueinander ausgerichtet sind und dass der Zwischenraum (11) zwischen
Außenrohr (5) und Innenrohr (6) nur Polyurethan-Hartschaumstoff enthält.
16. Wärmegedämmtes Rohr nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Zwischenraum (11) ein vor dem Ausschäumen eingebrachter, auf halber Rohrlänge platzierter Abstandshalter (16) angeordnet ist und dass dieser
Abstandshalter (16) aus Polyurethan-Hartschaumstoff besteht.
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