DE10201501C1

DE10201501C1 - Method for repairing plastic pipes comprises cutting the pipe on either side of leaking section, inserting metal sleeve with outer plastic coating and heating metal sleeve by induction so that plastic coating melts and forms seal

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

Method for repairing plastic pipes comprises: (a) cutting the pipe on either side of the leaking section; (b) inserting a metal sleeve (7) with an outer plastic coating (8); and (c) heating the metal sleeve by induction so that the plastic coating melts and forms a seal with the inner surface of the pipe.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur defekter/undichter Kunststoffrohre oder -schläuche, insbesondere innerhalb von Wärmetauschern.The invention relates to a method for repairing defective / leaky Plastic pipes or hoses, especially within heat exchangers.

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.For certain plastic materials it is still missing today technical processes not possible, existing, defective or leaky Repair hoses. This includes in particular hoses made of PFA. Out For reasons of space, e.g. B. often not a hose fitting made of PFA be used, this applies e.g. B. for hoses within industrial Heat exchangers. Therefore, if a hose made of PFA shows a crack or a other defect occurs, the hose must be plugged at a suitable point and be replaced by a new hose. Because of the high cost of materials this is very expensive. In addition, if the leakage is in an unfavorable location it is determined the cost of dismantling the old and assembling the new hose. These assembly costs can be a multiple of the pure Material costs.

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.A set for repairing damaged flexible pressure lines from Vehicles, in particular motor vehicles and ships, are known from DE 88 14 872 U1 known. This set includes repair pipe sections as well as on the Diameter of the pipe sections matched hose clamps, with their help a pipe section used as a replacement can be attached. The previously known set can, however, due to the hose clamps required space not for the repair of hoses or pipes use, for whose access only a limited space is available, such as this is the case, for example, with hoses within industrial heat exchangers is. The known set is therefore for a repair of such hoses not suitable.

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. The invention has for its object a method for repair to develop defective or leaky plastic pipes or hoses, which even with unsuitable plastics for conventional repair processes such as z. B. PFA can be applied.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur Reparatur defekter/undichter Kunststoffrohre oder -schläuche mit den folgenden Schritten vorgeschlagen:
To solve this problem, a method for repairing defective / leaking plastic pipes or hoses with the following steps is proposed:

a) Auftrennen des Rohres bzw. Schlauches im Bereich der defekten bzw. undichten Stelle,a) cutting the pipe or hose in the area of the defective or leak point,
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,b) inserting one of at least one inner metal and one outer Plastic layer composite repair sleeve in the separated Area, the repair sleeve with a section on the Inner wall of one, and with another section on the The inner wall of the other pipe or hose end rests,
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.c) heating the metal layer to at least the melting temperature of the Plastic layer, thereby creating a material bond between the melting plastic layer and the inner wall of the tube or hose.

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.In order to achieve a particularly intimate material connection, it should be done before insertion the repair sleeve whose outer diameter is larger than the diameter the inner wall of the pipe or hose.

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. According to a particularly advantageous embodiment of the invention The method involves heating the metal layer by induction, the Metal layer made of a material that heats up under the influence of induction consists. In this embodiment of the method according to the invention, a suitable inductor arranged around the repair site and over a Induction generator with a high-frequency current of preferably 150 to 450 kHz operated. Due to the inductance generated, flows in both materials, d. H. both in the inductor and in the metal layer of the repair sleeve same current. A metal layer is particularly suitable for the repair sleeve made of CuNi. In this case, the transformer of the inductor should also be made of CuNi consist. In this case, it can be operated with very low voltages and currents of up to 300 amps.

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.In the case of energy transmission by induction, both the inductor and heat also repair sleeve to about the same extent, which is why it is advantageous to Cool the inductor in a suitable manner. This cooling can, for. B. by water take place, which flows through a cavity of the inductor.

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.With a further embodiment of the method according to the invention proposed that the inner walls of the two pipe or hose ends be cleaned and degreased before inserting the repair sleeve.

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:Further details and advantages are given below with reference to the attached drawings explained. Therein is the inventive method in shown in several steps, specifically showing:

Fig. 1 im Längsschnitt den Abschnitt eines Kunststoffschlauches, welcher einen Riß aufweist; FIG. 1 shows in longitudinal section the portion of a plastic tube having a crack;

Fig. 2 den Kunststoffschlauch in einem ersten Stadium des Reparaturverfahrens; FIG. 2 shows the plastic tube in a first stage of the repair process;

Fig. 3 den Kunststoffschlauch in einem zweiten Stadium des Reparaturverfahrens; Fig. 3 the plastic tube in a second stage of the repair process;

Fig. 4 den Kunststoffschlauch in einem dritten Stadium des Reparaturverfahrens nach Einsetzen einer Reparaturhülse; FIG. 4 shows the plastic tube in a third stage of the repair process after inserting a repair sleeve;

Fig. 5 den Kunststoffschlauch mit eingesetzter Reparaturhülse und einem um den Kunststoffschlauch herum angeordneten Induktor; FIG. 5 shows the plastic tube with inserted repair sleeve and, disposed around the plastic hose around inductor;

Fig. 6 den Kunststoffschlauch nach Abschluß der Reparatur und Fig. 6 shows the plastic hose after the repair and

Fig. 7 in einer perspektivischen Darstellung den sondenartigen Induktor einer Induktionserwärmungsanlage. Fig. 7 is a perspective view of the probe-like inductor of an induction heating system.

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).In Fig. 1 is a longitudinal section of a z. B. arranged in a heat exchanger hose 1 of about 12 mm outer diameter, which has a crack 2 and is therefore leaky. The tube 1 with the wall thickness D of about 1 mm consists of a perfluoro-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.According to FIG. 2, the hose 1 is cut in the area of the crack 2 in a first method step. In the illustrated embodiment, this is done by a first cut 3 and a second cut 4 parallel to the first cut 3 .

Fig. 3 zeigt den bereits aufgetrennten Schlauch 1 mit den hierbei gebildeten Schlauchenden 1a und 1b. Fig. 3 shows the already cut hose 1 with the hose ends 1 a and 1 b formed here.

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.In a next process step, Fig. 4 is used, a repair sleeve 5 in the separated hose according to. To insert the repair sleeve 5 , it may be necessary to bend the two hose ends 1 a, 1 b in a suitable manner and then to insert the repair sleeve 5 therein. The insertion of the repair sleeve 5 into the hose ends 1 a, 1 b is only possible because of the excess of the outer diameter of the repair sleeve compared to the diameter of the inner wall of the hose, if only the hose ends 1 a, 1 b are significantly heated, which increases their diameter , This heating of the hose ends 1 a, 1 b can, for. B. with a commercially available hot air gun. If the mentioned excess of the outer diameter of the repair sleeve 5 compared to the diameter of the inner wall of the hose 1 is at least 0.5 mm, the respective hose end sits tightly on this sleeve after insertion of the repair sleeve and can no longer change when heated later by an inductor loosen the repair sleeve.

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.Before the repair sleeve 5 according to FIG. 4 is inserted, the respective inner walls 6 a, 6 b of the two hose ends 1 a, 1 b are first cleaned and degreased in a suitable manner along the length of the subsequent repair sleeve. For this, too, it may be necessary to bend the two hose ends 1 a, 1 b in order to get to the inside of the hose ends.

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.The repair sleeve 5 consists of an inner metal layer 7 and an outer plastic layer 8 . The metal layer 7 is a metal sleeve made of a material that heats up in an induction field, preferably of CuNi. The plastic layer 8 consists of the same plastic as the hose 1 , ie of 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.Metal layer 7 and plastic layer 8 have approximately the same thickness, for. For example, the thickness d _{1 of} the metal layer 7 can be 0.6 mm and the thickness d _{2 of} the plastic layer 8 can be 0.5 mm.

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.In a next method step, which is shown in FIG. 5, an inductor 9 of an induction transformer is arranged around the relevant section of the hose 1 . The design of the inductor results in particular from FIG. 7. Thereafter, this electrode is designed as a ring that is open on one side, so that it can be placed on the outside of a hose or tube and surrounds it over a large part of the circumference. The metal of the inductor 9 is the same or at least similar to the metal of the metal layer 7 , in this case CuNi. The inductor 9 is connected to an induction generator through which a high-frequency current of 150 to 450 kHz flows. Due to the induction field, the same current flows in the same materials of inductor 9 and metal layer 7 in these two parts. The voltage is very low, which is why the current is up to 300 amperes. Since the inductor 9 and the metal layer 7 of the repair sleeve both heat up considerably because of the same current flow, the inductor 9 must be cooled. For this purpose, the inductor 9 can be provided with a suitable water cooling.

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. As a result of the contactless induction, the metal layer 7 heats up to a temperature above the melting temperature of the plastic layer 8 . As a result, this melts and comes into material contact with the inner wall 6 a, 6 b of the hose 1 . The oversize of the repair sleeve 5 compared to the inner wall of the hose, which has already been described, is also advantageous here. Since the wall thickness d _{2 of} the plastic layer 8 is small in relation to the wall thickness D of the hose 1 , there is a reliable fusion between the plastic layer 8 made of PFA and the hose 1 also made of PFA before it can completely melt, which makes it its required Would lose residual tension for the merger.

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. Fig. 6 shows the hose section after completion of the repair, and for fusion of the plastic film 8 with the inner wall of the hose 1. The hose therefore does not have a larger diameter at the repair site than before the repair.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Schlauch
tube

11

a Schlauchende
a hose end

11

b Schlauchende
b hose end

22

Riß
Crack

33

Schnitt
cut

44

Schnitt
cut

55

Reparaturhülse
repair sleeve

66

a Innenwandung
a inner wall

66

b Innenwandung
b inner wall

77

Metallschicht
metal layer

88th

Kunststoffschicht
Plastic layer

99

Induktor
D Wanddicke
d₁ inductor
D wall thickness
d ₁

Dicke
d₂ thickness
d ₂

Dicke
thickness

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.

1. Procedure for repairing defective / leaky plastic pipes or hoses, characterized by the following steps:

a) cutting the pipe or hose in the area of the defective or leaky point,
b) inserting a repair sleeve composed of at least one inner metal and an outer plastic layer into the separated area, the repair sleeve bearing with a partial section against the inner wall of the one and with another partial section against the inner wall of the other pipe or hose end,
c) heating the metal layer to at least the melting temperature of the plastic layer, thereby producing a material bond between the melting plastic layer and the inner wall of the tube or hose.

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.2. The method according to claim 1, characterized in that before Insert the repair sleeve whose outer diameter is larger than that Diameter of the inner wall of the pipe or hose.

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.3. The method according to claim 1 or claim 2, characterized in that the metal layer is heated by induction and the metal layer consists of a material that heats up under the influence of induction.

4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Verwendung einer Metallschicht aus CuNi für die Reparaturhülse. 4. The method according to claim 3, characterized by using a Metal layer made of CuNi for the repair sleeve.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Verwendung einer Kunststoffschicht aus demselben Material wie das Rohr bzw. der Schlauch.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized by Use a plastic layer made of the same material as the pipe or the hose.

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.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the inner walls of the two pipe or hose ends in front of the Inserting the repair sleeve can be cleaned and degreased.