DE1188793B

DE1188793B - Verfahren und Hilfsmittel zur Herstellung eines druckfesten Kunststoffrohres

Info

Publication number: DE1188793B
Application number: DEK49693A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinrich Klein
Original assignee: HEINRICH KLEIN DR ING
Current assignee: HEINRICH KLEIN DR ING
Priority date: 1963-05-09
Filing date: 1963-05-09
Publication date: 1965-03-11

Description

Verfahren und Hilfsmittel zur Herstellung eines druckfesten Kunststoffrohres Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und die Hilfsmittel dazu zur Herstellung von druckfesten Kunststoffrohren, bestehend aus einem thermoplastischen Kernrohr, den Flanschen an den beiden Enden des Kernrohres und den Armierungslagen über die Rohrlänge hin aus in einem Duroplasten ausgehärteten Glasfaserrovings oder -schnüren.
Kunststoffrohre haben den Vorteil, daß sie leichter als Rohre aus Metall und außerdem korrosionsfest sind. Sie haben den Nachteil, daß wenn sie ohne Verstärkung oder Bewehrung ausgeführt werden, keine genügende Festigkeit bei großen Innendrücken aufweisen.
Zur Behebung dieser Nachteile sind schon Rohre aus thermoplastischem Kunststoff mit Bewehrungen aus mit Kunstharz getränkten Glasfasern oder Matten oder metallischen Drähten, aber auch mit Textilfäden usw. hergestellt worden, wobei die Bewehrungen aus kombinierten Radialwicklungen und axial aufgelegten Fäden angeordnet sind. Auch mit sich kreuzenden, schraubenförmig aufgebrachten Wendeln wurden schon Kunststoffrohre, jedoch meist ohne Kernrohr, hergestellt, wobei die Endschlaufen der Windungen um die Stimseiten gelegt und auch zum Befestigen von Deckeln oder sonstigen Verschlußteilen benutzt wurden.
Zur Verstärkung der radial- oder schraubenförmigen Wicklung wurden ebenfalls schon längslaufende Rovings aus Glasfasern eingelegt, die wiederum durch eine Radial- oder Schraubenwicklung aus Rovings festgehalten wurden und zur Aufnahme der Zugbeanspruchungen dienen sollen. Bei sehr hohen Innendrücken reicht aber auch diese Maßnahme nicht aus, da keine direkte Verbindung zwischen den beiden Endstücken erreicht wird, sondern nur eine mittelbare über die Kunstharzschichten und die Flanschen, Deckel oder Endstücke aus den Bewehrungsschichten herausschlüpfen können.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Radial- und Axialbewehrungen beide für sich nicht nur endlos aufgebracht, sondern die Axialbewehrung auch für die Festlegung der Flansche oder Endstücke herangezogen wird. Dieses Herstellungsverfahren hat den Vorteil, daß die Bewehrungswicklungen der Rohre kontinuierlich und vollautomatisch in einer Aufspannung auf einer Sondermaschine aufgebracht werden können.
Zur Durchführung des Verfahrens sind die Stutzen der Flansche, die an der dem Flanschteil zugewendeten Seite je eine Einschnürung besitzen, mit Führungs- und Umleitungselementen versehen, die in Form von runden gekehlten Bolzen, Zapfen oder Nocken und Schlitzen als Hilfsmittel entweder auf den Stutzen direkt oder auf Ringen aufgebracht sind, die auf den Flanschenstutzen durch Verstiftung, Schrumpfung oder Eingießen bzw. Verschweißen befestigt werden, so daß sie den durch erhöhten Innendruck entstehenden Zug direkt auf die manschen übertragen. Die Halterung ist durch entsprechende Maßnahmen wie Zahl und Abmessung der Befestigungsstifte bzw. die Größe des Eingußbundes usw. so kräftig ausgebildet, daß die durch die Zugkräfte hervorgerufenen Scherbeanspruchungen aufgenommen werden. Diese Umleitungselemente sind aber auch aus Stahlblech durch Prägen oder Pressen oder Ziehen herstellbar und als Ringe gestaltet, die auf die gleiche Weise auf den Rohrstutzen befestigt sind. Die Umlenkelemente sind dann kurvenförmig ausgestaltet, so daß möglichst geringe Querkräfte die Bewehrungsfäden beanspruchen.
Die Längsbewehrungsfäden oder -schnüre werden um die Führungs- und Umlenkungselemente herumgeführt, durch eine Drehung des Rohres entsprechend dem Wickelschema in die Einschnürung des Flansches eingewickelt, so daß sie den Flanschstutzen nach Maßgabe des Drehwinkels umschließen und um die nächstgewählten Elemente wieder zurückgeführt werden, worauf sich der Wickelvorgang wiederholt.
Die Anlagerung der Längsbewehrung kann fortlaufend oder partienweise erfolgen. Die Führungs-und Umlenkungselemente sind dann entsprechend angeordnet.
Erfindungsgemäß wird durch die Anordnung der Endschlaufen in den Hohlkehlen des Halsteiles der Flansche eine Fadenführung erreicht, welche eine gute technische Ausnutzung der Festigkeit der Fäden bzw. Schnüre erlaubt, die im wesentlichen nur längs orientiert ist, d. h. also keine Querfestigkeit besitzen.
Solche Kunststoffrohre mit Flanschen, welche mit der angeführten Armierungstechnik hergestellt sind, besitzen optimale Festigkeitseigenschaften.
Bei dem Herstellungsverfahren werden in bekannter Weise Wickeldorne als Hilfsmittel benutzt.
In den Zeichnungen sind die Anordnung der Elemente, einige Ausführungsvarianten und die einzelnen Stufen der Herstellung beispielsweise dargestellt und in der Beschreibung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Teillängsschnitt des Rohres am Flansch und in der unteren Hälfte eine Teildraufsicht auf eine Längsbewehrung ohne Deckschicht, Fig.2 die auf einen nichtgezeichneten Wickeldorn aufgesteckten Teile, F i g. 3 die erste Stufe des Wickelverfahrens, Fig. 4 die zweite Stufe des Wickelverfahrens, F i g. 5 die dritte Stufe des Wickelverfahrens, Fig. 6 die vierte Stufe des Wickelverfahrens, Fig. 7 das Beispiel einer Wicklung der Längsbewehrung, F i g. 8 Ausführung mit eingegossenem Ring, F i g. 9 Ausführung mit aufgestiftetem Ring, F i g. 10 Ausführung mit aufgeschrumpftem Ring, Fig. 11 Form eines Umlenk- und Führungselementes aus Blech, Fig. 12 Elementring nach Fig. 11 eingegossen, Fig. 13 Elementring mit durchgezogenen Tüllen nach Fig. 15, F i g. 14 durch Abwälzfräsen hergestellte Umlenk-und Führungselemente, Ring gestreckt, F i g. 15 aus Blechstreifen durchgezogene und gestauchte Tüllen in ovaler Form, Fig. 16 Draufsicht auf umgelenkte Längsbewehrung nach Fig. 15, Fig. 17 in Blechstreifen geprägte Umleitungselemente, Fig. 18 Führung der Längsbewehrung nach Fig. 17.
Die Ausbildung und den Aufbau eines Rohres aus thermoplastischem Kunststoff mit Flanschen aus Metall ist aus F i g. 1 zu ersehen. Auf das Kernrohr 1 aus PVC, Polyäthylen usw. sind an beiden Enden die Flanschen 2 mit ihren Stutzen 3 aus Metall, die eine zylindrische Ausbohrung 4 tragen, aufgeschoben. Die Enden der Stutzen 3 sind mit je einem Kegel 5 versehen. Vor der vertieften Hohlkehle 7 liegt ein Kranz von Führungs- und Umlenkelementen, die aus Nuten, Bolzen oder Nocken usw. bestehen können, die wie weiter unten beschrieben ausgestaltet sind. Sie haben den Zweck, die Lage der Längsbewehrung 9 (Fi g. 4) zu sichern, welche die Flanschen 2 miteinander verbindet und die zwischen den Flanschen entstehenden Zugkräfte aufnimmt.
Nachdem die Teile auf einen nichtgezeichneten Wickeldorn aufgeschoben sind (F i g. 2), geht das Herstellungsverfahren, wie es in den Figuren am Beispiel dargestellt ist, wie folgt vor sich: Zuerst wird zum Ausgleich der Durchmesserdifferenzen die Radialwicklung 11 wie bekannt aufgebracht (F i g. 3). Hierauf werden die axialen Bewehrungswicklungen9 fortlaufend von einer Nut bzw. einem Zwischenraum zwischen zwei Führungs- und Umlenkelementen 8, 81 bis 89 ausgehend in den ausgewählten gegenüberliegenden Zwischenraum der Elemente des anderen Flansches geführt (F i g. 1, 4).
Beim Einlegen der Bewehrungsfäden 9 wird das Rohr um einen dem Wickelschema (F i g. 7) entsprechenden Winkel gedreht, so daß die Windungsschlaufen 10 um die Umlenk- und Führungselemente 81 bis 89 gelegt und die Flanschstutzen 3 dem Verdrehungswinkel entsprechend umschlingen und in die umlaufende Hohlkehle 7 eingelagert werden, wobei die Wickel achsen auf der Ebene II-II liegen, die senkrecht auf der Rohrmitte III-III steht.
Dieser Wickelvorgang wird automatisch so oft wiederholt, bis alle Zwischenräume zwischen den Elementen 81 bis 89 gefüllt sind und die ganze Länge des Rohres 1 mit Längsbewehrungen bedeckt ist, welche die beiden Flanschen 2 zusammenhalten. Die Durchmesserdifferenzen zwischen der Einbindung 12 in der Hohlkehle 7 und den Elementköpfen 81 bis 89 werden mit Glasfaserrovings 13 aufgefüllt. Hiernach wird das Rohr in seiner ganzen Länge zwischen den Flanschen 2 nochmals mit einer oder mehreren Lagen mit Kunstharz getränkten Rovings in Radialwicklungen umhüllt. Nach Aushärten des Harzes wird das fertige Rohr vom Wickeldorn abgezogen.
Die F i g. 7 soll nur ein Beispiel für eine Wickelmöglichkeit im Prinzip aufzeigen. So kann z. B. die Führung der Fäden in beliebig gewählten Schritten erfolgen und der Verdrehungswinkel des Rohres beim Wickeln nach der Bestimmung der Zahl der Führungs- und Umlenkelemente je nach gewünschtem Umschlingungsbogen des Flanschhalses in der Hohlkehle 7 gewählt werden.
Die Führungs- und Umlenkungselemente 81 bis 89 sind so ausgebildet, daß in den Längsbewehrungsfäden möglichst keine oder nur geringste Querkräfte und keine scharfen Abknickungen auftreten. Die Ausbildungsmöglichkeiten sind durch folgende Beispiele dargestellt: In F i g. 8 bis 10 sind Umleitungs- und Führungselemente als gekehlte Bolzen 81 und 82 gemäß F i g. 1 und folgende ausgeführt, die in einen Stahlring6 eingepreßt und so versetzt angeordnet sind, daß sie jeweils in Längsrichtung betrachtet auf Lücke stehen. Die Ringe 6 sind nach F i g. 8 in den Flanschstutzen 16 eingegossen oder geschweißt. Der Bund oder die Schweißraupe 16 nimmt die Zugkräfte auf.
F i g. 9 zeigt eine Befestigung durch eine zur Aufnahme der Scherkräfte genügend große Anzahl Stifte 15, während Fig.10 einen aufgeschrumpften Ring 6 darstellt, wobei die Durchmesser des Stutzens 6 und der Innendurchmesser des Ringes 6 nach dem Flansch zu leicht abnehmen, so daß ein kegliger Sitz erreicht wird.
Die Fig. 11 und 12 stellen eine Ausführung dar, bei der die Umlenk- und Führungselemente 83 aus einem Streifen Stahlblech herausgezogen sind, worauf der Streifen mit der Hohlkehle71, die sich in die Hohlkehle 7 des Flanschstutzens 3 legt, zum Ring 61 gebogen und gepreßt werden. Diese geformten Ringe können ebenfalls beim Herstellen der Flanschen 2 in die Flanschstutzen 3 eingegossen werden. Die Nokken 83 erhalten Löcher 17 für den Luftdurchlaß, so daß das Metall bzw. der Kunststoff in die hohlen Nocken eintritt. Hierdurch ist eine einwandfreie Kraftübertragung gegeben. Außerdem braucht die Oberfläche der Nocken nicht bearbeitet zu werden, da das Blech an sich glatt ist. Die Nocken sind analog der Ausführung F i g. 14 geformt und mit um 900 reichenden Krümmungen ausgerüstet, die partienweise entgegengesetzt laufen.
Aber auch eine Befestigung durch Einsprengen des Ringes 61 gemäß F i g. 13 mittels eines Ansatzes 18, der in eine Ringnut eingreift, ist möglich.
In Fig. 13 ist noch die Ausführung von durchgezogenen Tüllen 84 gezeigt, die etwas gestaucht sind, so daß sich Köpfe 88 nach F i g. 15 bilden.
Fig. 15 und 16 zeigen ebenfalls eine Tüllenform wie Fig. 13, nur daß die Querschnitte der Tüllen 87 oval gestaltet und die Anordnung der Tüllen 87 eine knicksichere Umlenkung der Bewehrungsfäden 9 gestattet.
F i g. 17 und 18 zeigen eine ähnliche Ausführung, jedoch sind hier die Tüllen 89 aus stärkerem Blech herausgeprägt.
In F i g. 14 ist ein Teilstück eines Ringes 62 gezeigt, in dem die Umlenk- und Führungselemente partienweise durch Abwälzfräsung hergestellt sind.
Bei dieser Art der Ausbildung sind die Längsbewehrungen 9 so dicht und um die Elemente 85 und 86 geführt und umgelenkt, daß sie sich ebenfalls partienweise an das Rohr 1 bzw. die Radialbewehrung 11 anlegen.
Die Führungs- und Umlenkelemente sind in den Zeichnungen der Deutlichkeit wegen mit etwas größerer Höhe dargestellt.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von druckfesten Rohren aus Kunststoff mit thermoplastischem Kernrohr sowie Flanschen aus Kunststoff oder Metall aus mit Kunstharz getränkten Glasfasern verstärkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungsschichten in zweiaxialen Wicklungen aufgebracht sind, indem auf die Oberfläche des Kernrohres in bekannter Weise zuerst eine oder mehrere Lagen von Radialwicklungen gewickelt werden und hierauf eine oder mehrere Lagen parallel zur Mittelachse des Rohres laufende Längswicklungen endlos in solcher Form aufgebracht werden, daß letztere durch eine beliebige Drehung des Kunststoffrohres an den Enden Schlaufen bilden, die, um die Führungs-und Umlenkelemente geleitet, in die halsförmige Hohlkehle der Flansche eingebettet sind und den Flanschstutzen in einem beliebig wählbaren Winkel umschließen.
2. Hilfsmittel zur Herstellung von Rohren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stutzen der Flansche aus Metall oder Kunststoff eine vertiefte Hohlkehle (7) haben, welche zwischen dem Flanschteil (2) und dem Kranz von Führungs- und Umlenkelementen (8) liegt und die so groß bemessen ist, daß die Endschlaufen (10) der Längswicklungen (9) in ihr den Stutzen (3) teilweise umschlingen und in der Hohlkehle (7) eingebunden werden, wobei die Führungs-und Umlenkelemente so ausgebildet und angeordnet sind, daß keine oder nur geringe Querkräfte in den Bewehrungsfasern oder -fäden auftreten.
3. Hilfsmittel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs- und Umlenkelemente auf Ringen (6) befestigt oder aus diesen herausgeformt sind, die auf den Stutzen der Flanschen aufgestiftet, aufgeschrumpft, eingesprengt oder eingegossen bzw. geschweißt sind.
4. Hilfsmittel nach dem Anspruch 3, gekennzeichnet durch versetzt angeordnete, gekehlte Bolzen, die in die Ringe (6) eingepreßt sind.
5. Hilfsmittel nach dem Anspruch 3, gekennzeichnet durch aus Stahlblech gezogene Tüllen (84, 87) oder geprägte Nocken, wobei die Stahlblechstreifen zu Ringen zusammengebogen und gemäß Anspruch 3 auf den Flanschstutzen befestigt werden.
6. Hilfsmittel nach dem Anspruch 3, gekennzeichnet durch aus Stahlblechstreifen herausgebogene, kurvenartig geformte Wülste, Stege, Rippen oder Winkel (83), die partienmäßig eine entgegengesetzte Krümmung haben.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung der Führungs- und Umlenkelemente (83, 85, 86) die Längswicklung (9) wohl fortlaufend durchgeführt wird, aber entsprechend der Krümmung des Hilfsmittels partienmäßig an das Rohr angelegt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2862541, 2718583.