DE10201501C1

DE10201501C1 - Verfahren zur Reparatur defekter/undichter Kunststoffrohre oder -schläuche

Info

Publication number: DE10201501C1
Application number: DE10201501A
Authority: DE
Inventors: Klaus Kreilos
Original assignee: Balcke Duerr Service GmbH
Current assignee: Babcock Borsig Service GmbH
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2003-08-14
Anticipated expiration: 2022-01-18

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Reparatur defekter oder undichter Kunststoffrohre oder -schläuche. Zunächst wird der Schlauch im Bereich der defekten bzw. undichten Stelle aufgetrennt. In die aufgetrennte Stelle wird eine Reparaturhülse eingesetzt, die aus mindestens einer inneren Metallschicht und einer äußeren Kunststoffschicht zusammengesetzt ist, wobei die Reparaturhülse mit einem Teilabschnitt an der Innenwandung des einen, und mit einem anderen Teilabschnitt an der Innenwandung des anderen Schlauchendes anliegt. Anschließend wird die Metallschicht auf mindestens die Aufschmelztemperatur der Kunststoffschicht aufgeheizt. Hierdurch kommt es zu einem Materialschluß zwischen der aufschmelzenden Kunststoffschicht und der Innenwandung des Schlauches. DOLLAR A Die Erwärmung der Metallschicht erfolgt vorzugsweise mittels Induktion.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur defekter/undichter Kunststoffrohre oder -schläuche, insbesondere innerhalb von Wärmetauschern.

Für bestimmte Kunststoffmaterialien ist es bis heute aufgrund fehlender technischer Verfahren nicht möglich, daraus bestehende, defekte oder undichte Schläuche zu reparieren. Hierzu zählen insbesondere Schläuche aus PFA. Aus Platzgründen kann z. B. eine Schlauchverschraubung aus PFA häufig nicht verwendet werden, dies gilt z. B. für Schläuche innerhalb von industriellen Wärmetauschern. Falls daher bei einem Schlauch aus PFA ein Riß oder ein anderer Defekt auftritt, muß der Schlauch an geeigneter Stelle abgestopft und durch einen neuen Schlauch ersetzt werden. Wegen der hohen Materialkosten ist dies sehr kostspielig. Hinzu treten, falls die Leckage an einem ungünstigen Ort festgestellt wird, die Kosten für die Demontage des alten und die Montage des neuen Schlauches. Diese Montagekosten können ein Vielfaches der reinen Materialkosten betragen.

Eine Garnitur zum Reparieren schadhafter flexibler Druckleitungen von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen und Schiffen ist aus der DE 88 14 872 U1 bekannt. Diese Garnitur umfaßt Reparatur-Rohrabschnitte sowie auf den Durchmesser der Rohrabschnitte abgestimmte Schlauchschellen, mit deren Hilfe ein als Ersatzstück verwendeter Rohrabschnitt befestigt werden kann. Die vorbekannte Garnitur läßt sich jedoch aufgrund des durch die Schlauchschellen geforderten Platzbedarfs nicht zur Reparatur von Schläuchen oder Rohren einsetzen, für deren Zugang nur ein begrenzter Raum zur Verfügung steht, wie dies beispielsweise bei Schläuchen innerhalb industrieller Wärmetauscher der Fall ist. Die vorbekannte Garnitur ist mithin für eine Reparatur derlei Schläuche ungeeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reparatur defekter oder undichter Kunststoffrohre oder -schläuche zu entwickeln, welches sich auch bei für herkömmliche Reparaturverfahren ungeeigneten Kunststoffen wie z. B. PFA anwenden läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur Reparatur defekter/undichter Kunststoffrohre oder -schläuche mit den folgenden Schritten vorgeschlagen:

a) Auftrennen des Rohres bzw. Schlauches im Bereich der defekten bzw. undichten Stelle,
b) Einsetzen einer aus mindestens einer inneren Metall- und einer äußeren Kunststoffschicht zusammengesetzten Reparaturhülse in den aufgetrennten Bereich, wobei die Reparaturhülse mit einem Teilabschnitt an der Innenwandung des einen, und mit einem anderen Teilabschnitt an der Innenwandung des anderen Rohr- bzw. Schlauchendes anliegt,
c) Aufheizen der Metallschicht auf mindestens die Aufschmelztemperatur der Kunststoffschicht, hierdurch Herstellung eines Materialschlusses zwischen der aufschmelzenden Kunststoffschicht und der Innenwandung des Rohres bzw. Schlauches.

Zur Erzielung eines besonders innigen Materialschlusses sollte vor dem Einsetzen der Reparaturhülse deren Außendurchmesser größer sein als der Durchmesser der Innenwandung des Rohres bzw. Schlauches.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Aufheizen der Metallschicht durch Induktion, wobei die Metallschicht aus einem sich unter Induktionseinfluß erwärmenden Werkstoff besteht. Bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein geeigneter Induktor um die Reparaturstelle herum angeordnet und über einen Induktionsgenerator mit einem hochfrequenten Strom von vorzugsweise 150 bis 450 kHz betrieben. Aufgrund der erzeugten Induktivität fließt in beiden Materialien, d. h. sowohl in dem Induktor wie auch in der Metallschicht der Reparaturhülse der gleiche Strom. Besonders geeignet für die Reparaturhülse ist eine Metallschicht aus CuNi. In diesem Fall sollte auch der Transformator des Induktors aus CuNi bestehen. Es läßt sich in diesem Fall mit sehr geringen Spannungen und Strömen von bis zu 300 Ampere arbeiten.

Bei der Energieübertragung durch Induktion erhitzen sich sowohl Induktor wie auch Reparaturhülse in etwa gleichem Maße, weshalb es von Vorteil ist, den Induktor in geeigneter Weise zu kühlen. Diese Kühlung kann z. B. durch Wasser erfolgen, welches einen Hohlraum des Induktors durchströmt.

Mit einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, daß die Innenwandungen der beiden Rohr- bzw. Schlauchenden vor dem Einsetzen der Reparaturhülse gereinigt und entfettet werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Darin ist das erfindungsgemäße Verfahren in mehreren Schritten dargestellt, und zwar zeigen im einzelnen:

Fig. 1 im Längsschnitt den Abschnitt eines Kunststoffschlauches, welcher einen Riß aufweist;

Fig. 2 den Kunststoffschlauch in einem ersten Stadium des Reparaturverfahrens;

Fig. 3 den Kunststoffschlauch in einem zweiten Stadium des Reparaturverfahrens;

Fig. 4 den Kunststoffschlauch in einem dritten Stadium des Reparaturverfahrens nach Einsetzen einer Reparaturhülse;

Fig. 5 den Kunststoffschlauch mit eingesetzter Reparaturhülse und einem um den Kunststoffschlauch herum angeordneten Induktor;

Fig. 6 den Kunststoffschlauch nach Abschluß der Reparatur und

Fig. 7 in einer perspektivischen Darstellung den sondenartigen Induktor einer Induktionserwärmungsanlage.

In Fig. 1 ist im Schnitt ein Längsabschnitt eines z. B. in einem Wärmetauscher angeordneten Schlauches 1 von etwa 12 mm Außendurchmesser dargestellt, der einen Riß 2 aufweist und daher undicht ist. Der Schlauch 1 mit der Wanddicke D von etwa 1 mm besteht aus einem Perfluor-Alkoxy-Polymer (PFA).

Gemäß Fig. 2 wird in einem ersten Verfahrensschritt der Schlauch 1 im Bereich des Risses 2 aufgetrennt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt dies durch einen ersten Schnitt 3 sowie einen zweiten, zu dem ersten Schnitt 3 parallelen Schnitt 4.

Fig. 3 zeigt den bereits aufgetrennten Schlauch 1 mit den hierbei gebildeten Schlauchenden 1a und 1b.

In einem nächsten Verfahrensschritt wird gemäß Fig. 4 in den aufgetrennten Schlauch eine Reparaturhülse 5 eingesetzt. Zum Einsetzen der Reparaturhülse 5 kann es erforderlich sein, die beiden Schlauchenden 1a, 1b in geeigneter Weise aufzubiegen und sodann die Reparaturhülse 5 darin einzusetzen. Das Einsetzen der Reparaturhülse 5 in die Schlauchenden 1a, 1b ist wegen des Übermaßes des Außendurchmessers der Reparaturhülse im Vergleich zum Durchmesser der Innenwandung des Schlauches nur möglich, wenn erst die Schlauchenden 1a, 1b deutlich erwärmt werden, wodurch sich deren Durchmesser vergrößert. Dieses Erwärmen der Schlauchenden 1a, 1b kann z. B. mit einer handelsüblichen Heißluftpistole erfolgen. Sofern das genannte Übermaß des Außendurchmessers der Reparaturhülse 5 gegenüber dem Durchmesser der Innenwandung des Schlauches 1 mindestens 0,5 mm beträgt, sitzt nach dem Einschieben der Reparaturhülse das jeweilige Schlauchende stramm auf dieser Hülse und kann sich bei einer späteren Erwärmung durch einen Induktor nicht mehr von der Reparaturhülse lösen.

Noch vor dem Einsetzen der Reparaturhülse 5 gemäß Fig. 4 werden zunächst die jeweiligen Innenwandungen 6a, 6b der beiden Schlauchenden 1a, 1b in geeigneter Weise auf der Länge der späteren Reparaturhülse gereinigt und entfettet. Auch hierzu kann es erforderlich sein, die beiden Schlauchenden 1a, 1b aufzubiegen, um so an das Innere der Schlauchenden zu gelangen.

Die Reparaturhülse 5 besteht aus einer inneren Metallschicht 7 und einer äußeren Kunststoffschicht 8. Bei der Metallschicht 7 handelt es sich um eine Metallhülse aus einem sich in einem Induktionsfeld erwärmenden Werkstoff, vorzugsweise aus CuNi. Die Kunststoffschicht 8 besteht aus demselben Kunststoff wie der Schlauch 1, d. h. aus PFA.

Metallschicht 7 und Kunststoffschicht 8 weisen in etwa dieselbe Dicke auf, z. B. kann die Dicke d₁ der Metallschicht 7 0,6 mm und die Dicke d₂ der Kunststoffschicht 8 0,5 mm betragen.

In einem nächsten Verfahrensschritt, der in Fig. 5 dargestellt ist, wird um den betreffenden Abschnitt des Schlauches 1 herum ein Induktor 9 eines Induktionstransformators angeordnet. Die Gestaltung des Induktors ergibt sich insbesondere aus Fig. 7. Danach ist dieser Elektrode als zu einer Seite hin offener Ring gestaltet, so daß er sich von außen auf einen Schlauch oder ein Rohr aufsetzen läßt und dieses auf einem großen Teil des Umfangs umgibt. Das Metall des Induktors 9 ist gleich oder zumindest ähnlich dem Metall der Metallschicht 7, im vorliegenden Fall also CuNi. Angeschlossen ist der Induktor 9 an einen Induktionsgenerator, der mit einem hochfrequenten Strom von 150 bis 450 kHz durchflossen ist. Aufgrund des Induktionsfeldes fließt in den gleichen Materialien von Induktor 9 und Metallschicht 7 in diesen beiden Teilen der gleiche Strom. Die Spannung ist sehr gering, weshalb die Stromstärke bis zu 300 Ampere beträgt. Da sich Induktor 9 und die Metallschicht 7 der Reparaturhülse wegen des gleichen Stromflusses beide stark erhitzen, muß der Induktor 9 gekühlt werden. Hierzu kann der Induktor 9 mit einer geeigneten Wasserkühlung versehen sein.

Infolge der berührungslosen Induktion kommt es zu einer sehr starken Erwärmung der Metallschicht 7 auf eine Temperatur oberhalb der Aufschmelztemperatur der Kunststoffschicht 8. Diese schmilzt dadurch auf und gerät in Materialschluß mit der Innenwandung 6a, 6b des Schlauches 1. Vorteilhaft ist hierbei ferner das bereits beschriebene Übermaß der Reparaturhülse 5 gegenüber der Innenwandung des Schlauchs. Da die Wandstärke d₂ der Kunststoffschicht 8 gering ist im Verhältnis zur Wandstärke D des Schlauches 1, erfolgt eine sichere Verschmelzung zwischen der Kunststoffschicht 8 aus PFA und dem ebenfalls aus PFA bestehenden Schlauch 1, bevor dieser vollkommen in Schmelze übergehen kann, wodurch er seine erforderliche Restspannung für die Verschmelzung verlieren würde.

Fig. 6 schließlich zeigt den Schlauchabschnitt nach Abschluß der Reparatur und nach Verschmelzung der Kunststoffschicht 8 mit der Innenwandung des Schlauchs 1. An der Reparaturstelle weist der Schlauch daher keinen größeren Durchmesser als vor der Reparatur auf.

Bezugszeichenliste

1

Schlauch

1

a Schlauchende

1

b Schlauchende

2

Riß

3

Schnitt

4

Schnitt

5

Reparaturhülse

6

a Innenwandung

6

b Innenwandung

7

Metallschicht

8

Kunststoffschicht

9

Induktor
D Wanddicke
d₁

Dicke
d₂

Dicke

Claims

1. Verfahren zur Reparatur defekter/undichter Kunststoffrohre oder -schläuche, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Auftrennen des Rohres bzw. Schlauches im Bereich der defekten bzw. undichten Stelle,
b) Einsetzen einer aus mindestens einer inneren Metall- und einer äußeren Kunststoffschicht zusammengesetzten Reparaturhülse in den aufgetrennten Bereich, wobei die Reparaturhülse mit einem Teilabschnitt an der Innenwandung des einen und mit einem anderen Teilabschnitt an der Innenwandung des anderen Rohr- bzw. Schlauchendes anliegt,
c) Aufheizen der Metallschicht auf mindestens die Aufschmelztemperatur der Kunststoffschicht, hierdurch Herstellung eines Materialschlusses zwischen der aufschmelzenden Kunststoffschicht und der Innenwandung des Rohres bzw. Schlauches.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einsetzen der Reparaturhülse deren Außendurchmesser größer ist als der Durchmesser der Innenwandung des Rohres bzw. Schlauches.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufheizen der Metallschicht durch Induktion erfolgt und die Metallschicht aus einem sich unter Induktionseinfluß erwärmenden Werkstoff besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Verwendung einer Metallschicht aus CuNi für die Reparaturhülse.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Verwendung einer Kunststoffschicht aus demselben Material wie das Rohr bzw. der Schlauch.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandungen der beiden Rohr- bzw. Schlauchenden vor dem Einsetzen der Reparaturhülse gereinigt und entfettet werden.