DE2536101A1 - Verfahren und vorrichtung zum erwaermen oder abkuehlen des endbereichs eines aufzumuffenden kunststoffrohres - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum erwaermen oder abkuehlen des endbereichs eines aufzumuffenden kunststoffrohres

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Description

UEXKÜLL & STOietHti PATENTANWÄLTE
2 HAMBURG 52
BESEtERSTRASSE 4
DR. J.-D. F-RHR. von UEXKÜLL
DR. ULRICH GRAF STOLBERG DIPL.-ING. JÜRGEN SUCHANTKE
Gerd Arweiler M2427)
7844 Neuenburg/Baden
Rosenstraße 6
Hans Kimmel
4930 Detmold 18
Bielefelder Str. 445 a Hamburg, 10. Juli 1975
Verfahren und Vorrichtung zum Erwärmen oder Abkühlen . des Endbereichs eines aufzumuffenden Kunststoffrohres
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erwärmen oder Abkühlen des Endbereichs eines aufzumuffenden Kunststoffrohres aus thermoplastischem Kunststoff mittels eines den Endbereich umströmenden Heiz- oder Kühlfluids.
Das Aufmuffen von Kunststoffrohren, die üblicherweise im Extrusionsverfahren hergestellt werden und zur späteren Verbindung mehrerer Rohre miteinander an einem Ende aufgeweitet oder aufgemufft werden, erfolgt -üblicherweise durch Erwärmen des Endbereichs, durch nachfolgendes Erweitern oder Aufmuffen des erwärmten Endbereiches und Abkühlen des Endbereiches nach dem Aufmuffen, wonach das Kunststoffrohr sich in der gewünschten Endform befindet.
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Zum Erwärmen der Endbereiche der Kunststoffrohre werden in großem Umfang Heißluftöfen benutzt, in die der Endbereich des zu erwärmenden Kunststoffrohres durch eine Dichtmanschette hindurch eingeführt wird, um dann von der mittels eines Ventilators im Ofen herumgewirbelten, sich auf der gewünschten Endtemperatur für den Endbereich befindenden Heißluft umströmt zu werden.
Der Vorteil derartiger Heißluftöfen ist unter anderem darin zu sehen, daß sie sich mit geringstem konstruktiven Aufwand an unterschiedliche Rohrdurchmesser anpassen lassen, was bei den sogenannten Spalt- oder Kontaktofen nicht der Fall ist. Aus diesem Grund werden derartige Heißluftöfen zur Zeit auch zum Erwärmen dünnwandiger Rohre benutzt, wenngleich sich dünnwandige Kunststoffrohre schneller und besser in Spaltöfen erwärmen lassen.
Das Abkühlen der Endbereiche der Kunststoffrohre nach dem Aufmuffen kann in entsprechender Weise in einem Kaltluftofen erfolgen, doch ist es auch möglich, das Abkühlen mittels einer besonderen Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser, vorzunehmen.
Das Erwärmen der Endbereiche der Kunststoffrohre auf eine zum Aufmuffen ausreichende Temperatür sowie das nachfolgende Abkühlen erfordert selbstverständlich eine gewisse Zeit. Da sich je-
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doch mittels der heutigen Extrusionsverfahren immer größere Herstellungsgeschwindigkeiten für Kunststoffrohre erreichen lassen, stellt der Zeitaufwand für das Erwärmen und Abkühlen der Endbereiche der Kunststoff rohre ein erhebliches, eine Rohrfertigung mit optimaler Geschwindigkeit beeinträchtigendes Problem dar.
Zur Lösung dieses Problems hat man bereits versucht, die Erwärmung der Endbereiche der Kunststoffrohre schrittweise vorzunehmen, d.h. in einem ersten Ofen eine gewisse Temperaturerhöhung zu erzeugen und dann das Kunststoffrohr zu einem nächsten Ofen zu transportieren, um es auf die Endtemperatur zu erwärmen, während im ersten Ofen bereits der Endbereich des nächsten Kunststoffrohres vorgewärmt wird.
Auf diese Weise wird zwar eine gewisse Anpassung der Erwärmungs- und auch Abkühlvorgänge an die Produktionsgeschwindig- keit der Extrusionsanlage erreicht, doch ist ein erheblicher konstruktiver und räumlicher Aufwand erforderlich, da mehrere öfen benötigt werden, zwischen denen auch Transportvorrichtung für die Kunststoffrohre vorhanden sein müssen und die zudem einen erheblichen Raumbedarf haben.
Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sich ohne hohen konstruk-
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tiven und insbesondere räumlichen Aufwand ein schnelleres Erwärmen und Abkühlen der Endbereiche von aufzumuffenden Kunststoffrohren erreichen läßt.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Heiz- oder Kühlfluid mit erhöhter Dichte verwendet wird. Diese Erhöhung der Dichte kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß man dem Fluid pulver- oder teilchenförmige Feststoffe guter Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Graphitteilchen zusetzt und/oder daß man bei Verwendung eines gasförmigen Heiz- oder Kühlfluids Gas verwendet, das sich unter einem oberhalb des Atmosphärendrucks, beispielsweise oberhalb von 1 atü liegenden Druckes befindet.
Es ist ohne weiteres klar, daß sowohl durch den Zusatz der Feststoffe als auch durch die Druckerhöhung bei einem gasförmigen Fluid eine Erhöhung der Dichte erreicht wird, was zu einem besseren Wärmeübergang führt, denn es ist bekannt, daß der Wärmeübergang zwischen einer Wand und einem strömenden Medium um so besser ist, je höher die Dichte des strömenden Mediums ist.
Eine weitere Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen Heizoder Kühlfluid und Endbereich des aufzumuffenden Kunststoff-
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rohres läßt sich dadurch erreichen, daß die Temperatur des Heiz- bzw. Kühlfluids während des Erwärmungsvorganges bzw. während des Abkühlungsvorgangs von einem Maximalwert auf einen tiefer liegenden Endwert abgesenkt bzw. von einem Minimalwert auf einen höher liegenden Endwert erhöht wird.
Während also bei der bisherigen Erwärmung der Endbereiche von Kunststoff rohr en in Heißluftöfen Heißluft verwendet wurde, di'a sich etwa auf der gewünschten Endtemperatür befand, kann die Temperatur des erfindungsgemäß zu verwendenden Heiz- oder Kühlfluids während der Behandlung des Endbereichs verändert werden, um so eine Beschleunigung des Wärmeübergangs herbeizuführen.
Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich zwischen einer auf einer ersten Temperatur befindlichen Wand und einem an ihr entlang strömenden Medium, das sich auf einer zweiten Temperatur befindet,■eine Grenzschicht ausbildet, die über ihre Stärke einen zwischen der ersten und der zweiten Temperatur verlaufenden Temperaturgradienten hat, und daß der Wärmeübergang umso größer ist, je größer die Temperaturdifferenz zwischen der Wand und dem strömenden Medium ist. Die vorstehend erwähnte erfindungsgemäße Maßnahme nutzt beide Erscheinungen zur Beschleunigung der Erwärmung bzw. des Abkühlens der Endbereiche eines aufzumuffenden Kunststoffrohres aus.
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Dabei wird zu Beginn des Erwärmungsvorgangs ein Heiζfluid verwendet, das sich auf einer sehr hohen Temperatur befindet, die an sich zu einem Schmelzen oder sogar Zersetzen des Kunststoffes führen könnte. Da sich jedoch zwischen dem strömenden Fluid und der Wandung des Kunststoffrohres die erwähnte Grenzschicht ausbildet, kommt die Oberfläche des Kunststoffes nicht in Berührung mit dem an sich zu heißen Fluid, sondern es wird lediglich infolge der sehr hohen Temperaturdifferenz zwischen Wandung und Fluid ein großer Wärmeübergang ex zielt. Wenn sich die Wandung des Kunststoffrohres aber durch den Wärmeübergang erwärmt, muß sichergestellt werden, daß die Temperatur des Kunststoffs nicht auf einen unzulässig hohen Wert steigt, d.h. die Temperatur des strömenden Fluids wird während der Erwärmung der Wandung abgesenkt, bis sich das Fluid und die Wandung auf der zum Aufmuffen des Kunststoffs erwünschten Temperatur befinden.
Es ist im übrigen auch bekannt, daß beim Abkühlen des Kunststoffs eine bestimmte Endtemperatur nicht unterschritten werden darf, da der Kunststoff bei Unterschreiten dieser Temperatur spröde und brüchig wird. Das Abkühlen kann jedoch in gleicher Weise wie das Erwärmen dadurch beschleunigt werden, daß zunächst ein Fluid verwendet wird, dessen Temperatur beispielsweise unterhalb der kritischen Endtemperatur liegt, daß jedoch infolge der sich ausbildenden Grenzschicht keine sofortige Abkühlung der Oberfläche der Wandung auf diese Temperatur
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erfolgt, jedoch der Wärmeübergang beschleunigt wird. Während des Abkühlungsvorganges erfolgt dann eine Erwärmung des Fluids bis auf den für den Kunststoff charakteristischen Endwert.
Um die Temperaturänderung im Heiz- oder Kühlfluid in der vorstehend entsprechenden Weise durchzuführen, kann dem Heizbzw. Kühlfluid während der Behandlungszeitspanne ein Fluid niedrigerer bzw. höherer Temperatur zugesetzt werden.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß bei Verwendung eines unter hohem Druck stehenden Gases als Heizmedium ein Temperaturabfall dieses Gases während der Erwärmung des Endbereich.es des Kunststoffrohres sehr einfach durch gesteuerte Expansion herbeigeführt werden kann.
Eine weitere Beschleunigung der Erwärmung des Endbereiches auf die zum Aufmuffen erwünschte Temperatur kann dadurch erreicht werden, daß das Heiz- oder Kühlfluid in Form eines Fluidstroms mit verhältnismäßig hoher Strömungsgeschwindigkeit und einer in Umfangsrichtung der Wandung des Kunststoffrohres verlaufenden Bewegungskomponente, entlang der Innenfläche und/oder der Außenfläche der Wandung des Endbereichs des Kunststoffrohres bewegt wird. Vorzugsweise erfolgt die Bewegung entlang der Wandung schraubenlinienförmig.
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Ferner kann zur optimalen Ausnutzung des Heiz- oder Kühlfluids die Bewegungskomponente in ümfangsrichtung vom Anfang des Berührungsbereiches des Heiz- oder Kühlfluids mit dem Endbereich des Kunststoffrohres zum Ende des Berührungsbereichs verändert werden.
Bei dieser Ausgestaltung wird ausgenutzt, daß der Wärmeübergang zwischen einem strömenden, flüssigen oder gasförmigen Medium und einer Wand unter anderem von der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums an der Wand abhängt, und zwar ist der Wärmeübergang um so größer, je größer die Strömungsgeschwindigkeit ist. Da also erfindungsgemäß das zum Erwärmen oder Abkühlen des Endbereichs eines aufzumuffenden Kunststoffrohres benutzte Heiz- oder Kühlfluid in Form eines Fluidstroms mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit, beispielsweise mehr als 10 m/sec, vorzugsweise mindestens 50 m/sec und insbesondere mehr als 100 m/sec entlang der Wandung des Kunststoffrohres geführt wird, ergibt sich ein größerer Wärmeübergang als bei den üblichen Heißluftöfen, in denen die Heißluft im wesentlichen ungesteuert herumgewirbelt wird. Der Endbereich des Kunststoffrohres wird daher wesentlich schneller erwärmt oder abgekühlt.
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Wird die Wärmeübergangszahl außerdem dadurch verändert, daß die Bewegungskomponente des Heiz- oder Kühlfluids in axialer Richtung und in Umfangsrichtung vom Anfang des Berührungsbereiches zu dessen Ende verändert wird, so wird eine optimale Erwärmung oder Abkühlung der Wandung erreicht und das Fluid besser ausgenutzt, da die Wärmeübergangszahl von Fluid und Wandung pro axialer Längeneinheit der Wandung mit der Abkühlung des Heizfluids bzw. der Erwärmung des Kühlfluids infolge Wärmeübergangs angepaßt wird. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die optimale Erwärmung nicht eine gleichmäßige Erwärmung zu sein braucht, sondern daß die Erwärmung beispielsweise an einer Stelle des Endbereichs bei relativ großem Aufweitungsverhältnis größer sein kann.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß als Heizoder Kühlfluid selbstverständlich ein flüssiges, dampfförmiges oder gasförmiges Medium verwendet werden kann, das jedoch vorzugsweise mit einem gasförmigen Medium, insbesondere Luft gearbeitet wird.
Außerdem kann der Fluidstrom nur an der Innenfläche oder nur an. der Außenfläche des Endbereichs des Kunststoffrohres entlanggeführt werden, um die gewünschte Erwärmung oder das gewünschte Abkühlen zu erreichen. Dieses Erwärmen oder Abkühlen erfolgt
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jedoch wesentlich schneller, wenn der Fluidstrom sowohl an der Außenfläche als auch an der Innenfläche entlanggeführt wird. In diesem Fall können die Fluidströme an der Innen- und Außenfläche in entgegengesetzten axialen Richtungen des Kunststoffrohres bewegt werden, wodurch eine gleichmäßigere Erwärmung oder Abkühlung über die Längserstreckung der Wandung erreicht wird, da beispielsweise beim Erwärmen das zunächst auf sehr hoher Temperatur befindliche Heizfluid am inneren Ende des Endbereichs in Berührung mit der Innenfläche der Wandung kommt und so eine größere Wärmemenge als am äußeren Ende der Innenfläche' abgibt, während das Heizfluid am äußeren Ende der Außenfläche der Wandung des Endbereichs eine große Wärmemenge und am inneren Ende der Außenfläche der Wandung des Endbereichs eine geringere Wärmemenge abgibt, d.h. die auf Innen- und Außenfläche insgesamt übertragene Wärmemenge wird über die gesamte Längserstreckung des Endbereichs des Kunststoffrohres in etwa gleich groß sein.
Um zu verhindern, daß das Heiz- oder Kühlfluid weiter als in den zu erwärmenden oder abzukühlenden Endbereich in das Kunststoffrohr eintritt, kann dieser Endbereich gegenüber dem übrigen Teil des Kunststoffrohres abgedichtet werden, und das Heiz- oder Kühlfluid wird dann vorzugsweise von dieser Abdichtung entlang der Innenfläche des Endbereichs nach außen bewegt.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Erwärmen oder Abkühlen des Endbereiches eines aufzumuffenden Kunst-
Stoffrohres mit einer Ventilatoreinrichtung zur Bewegung eines in Berührung mit dem Endbereich zu bringenden Heiz- oder Kühlfluids, und zeichnet sich dadurch aus, daß die Ventilatoreinrichtung ein in den Endbereich einführbares, in seinem vorderen Bereich mindestens eine Fluidaustrittsöffnung aufweisendes Innen-Rohrelement und/oder ein über den Endbereich bringbares, doppelwandiges, in der inneren Wand mindestens eine Fluidaustrittsöffnung aufweisendes Außen-Rohrelement, dessen Ringraum vorn verschlossen ist, enthält, daß die Rohrelemente Führeinrichtungen zur Erzeugung einer Bewegungskomponente des Fluids in Umfangsrichtung des Endbereiches des Kunststoffrohres aufweisen und daß den Rohrelementen ein erhöhte Dichte aufweisendes Heiz- bzw. Kühlfluid zuführbar ist.
Mit einer derartigen Vorrichtung kann ein entlang der Innenfläche und/oder der Außenfläche der Wandung des Endbereichs des Kunststoffrohres strömender, eine in Umfangsrichtung der Wandung des Kunststoffrohres verlaufende Bewegungskomponente aufweisender, erhöhte Dichte aufweisender Fluidstrom hoher Strömungsgeschwindigkeit erzeugt werden, wodurch man, wie vorstehend beschrieben, einen gegenüber den üblichen Heißluftöfen erhöhten Wärmeübergang erreicht. Die Strömungsgeschwindigkeit des Heiz- oder Kühlfluids läßt πich noch dadurch steigern,
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daß das Innen-Rohrelement und/oder das Außen-Rohrelement um ihre Längsachse gedreht werden, und die Strömungsgeschwindigkeit wird selbstverständlich um so größer, je größer die Drehzahl des Rohrelementes bzw. der Rohrelemente ist.
Um zu verhindern, daß Heiz- oder Kühlfluid vom Endbereich in den übrigen Teil des Kunststoffrohres gelangt, kann das Vorderende des Innen-Rohrelementes einen sich an die Wandung des Kunststoffrohres anlegenden Dichtungsstopfen tragend verschlossen sein, und es können in der Wandung des Innen-Rohrelementes mehrere am Umfang verteilte Fluidaustrittsöffnungen vorgesehen werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß der Dichtungsstopfen nicht unbedingt eine hermetische Abdichtung erzeugen muß, sondern daß es im allgemeinen ausreicht, wenn er den größten Teil des Fluids an einem Eintritt in den übrigen Teil des Kunststoffrohres hindert. Der Dichtungsstopfen kann daher beispielsweise die Form einer Bürste haben.
Die Führeinrichtungen des Innen-Rohrelementes und/oder des Außen-Rohrelementes können von den in tangentialer Richtung des jeweiligen Rohrelementes geneigten Wandflächen der Fluidaustrittsoffnungen gebildet werden, so daß diese Fluidaustrittsöffnungen ά:\ι· Heiz- oder FT^lf^uid so leiten, daß es
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eine Bewegungskomponente in Umfangsrichtung der Wandung des Kunststoffrohres erhält.
Die Führeinrichtungen können jedoch auch aus aus der der
Wandung des Kunststoffrohres zugewandten Rohrfläche herausragende Fluidelernente sein, die beispielsweise schraubenlinienförmig entlang der Rohrfläche verlaufen, so daß diese Fluidleitelemente im Fluidstrom eine Bewegungskomponente in Umfangsrichtung erzeugen.
Um einen möglichst einfachen konstruktiven Aufbau bei Verwendung eines Innen-Rohrelementes und eines Außen-Rohrelementes zu ermöglichen und insbesondere, um in einem solchen Fall das von dem Innen-Rohrelement und das von dem Außen-Rohrelement abgegebene Fluid gemeinsam abführen zu können, ist die
Fluidaustrittsöffnung bzw. sind die Fluidaustrittsöffnungen im Außen-Rohrelement im Vorderbereich vorgesehen, und am
vorderen Ende des Außen-Rohrelementes kann eine an der
Außenfläche der Wandung des Kunststoffrohres anliegende
Dichtung vorgesehen sein. Dadurch wird erreicht, daß das aus dem Außen-Rohrelement austretende Fluid entlang der Wandung des Endbereichs zu dessen Ende strömt und dort mit dem Fluid aus dem Innen-Rohrelement zusammentrifft. ~ ;£ diese Weise ist ein leichtes Entfernen bzw. Absaugen des Fluids möglich.
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Um in der vorstehend beschriebenen Art die Temperaturänderung. des Fluids während des Erwärmens oder Abkühlens der Wandung des Endbereichs eines Kunststoffrohres zu erreichen, können das Innen-Rohrelement und/oder das Außen-Rohrelement an eine Zuleitung angeschlossen werden, die über ein Mischventil mit zwei Zufuhrleitungen für unterschiedliche Temperaturen aufweisende Heiz- oder Kühlfluide verbunden ist, so daß durch entsprechende Verstellung des Mischventils auf einfachste Weise der gewünschte Temperaturverlauf far das Fluid einstellbar ist.
Es sei darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung sich insbesondere dann, wenn als Heiz- oder Kühlfluid Luft verwendet wird, praktisch ohne Gehäuse einsetzen läßt, weil der 'Endbereich des Kunststoffrohres lediglich zwischen Innen-Rohrelement und Außen-Rohrelement eingeschoben zu werden braucht, wodurch die Heiz- oder Kühlluft in gesteuerter Weise an die Wandung des Endbereichs des Kunststoffrohres heran- und an ihr entlanggeführt wird, ohne daß dabei große Energieverluste zu befürchten sind. Wird jedoch zur Erhöhung des Wärmeübergangs ein unter hohem Druck stehendes, gasförmiges Fluid verwendet werden, sollte die erfindungsgemäße Vorrichtung selbstverständlich von einem Druckgehäuse umgeben sein, um einen Abfall des Drucks des gasförmigen Fluids auf Atmosphärendruck während der Bewegung entlang der Wandung des Endbereichs des Kunststoffrohres zu verhindern.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematisch Ausführungsbeispiele zeigenden Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt in einer Teildarstellung ein in den Endbereich eines Kunststoffrohres eingeschobenes Innen-Rohrelement gemäß der Erfindung.
Figur 2 zeigt in einer Teildarstellung ein anderes Ausführungsbeispiel von Innen-Rohrelement sowie ein Außen-Rohrelement .
Figur 3 zeigt schematisch die mit einem Mischventil verbundenen Behälter für auf unterschiedlichen Temperaturen befindlichen Fluide.
Zum Erwärmen des Endbereichs des in Figur 1 gezeigten Kunststoff rohres R dient ein Innen-Rohrelement 1, das mit einer Rohrleitung 2 verbunden ist. Dieses Innen-Rohrelement ist an seinem vorderen Ende verschlossen und trägt dort einen Dichtungsstopfen 5f der beispielsweise aus elastischem Material oder aus einer Bürste besteht und an der Innenfläche des Kunststoffrohres R anliegt. Dieser Dichtungsstopfen 5 trennt den zu erwärmenden und aufzumuffenden Endbereich des Kunststoff rohres R vom übrigen Teil dieses Rohres.
Das Innen-Rohrelement weist in seinem vorderen Bereich am Umfang und in axialer Richtung verteilte Fluidaustrittsöff-
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nungen 3 auf und trägt außerdem auf seiner Umfangsflache schraubenlinienförmig verlaufende Fluidleitelemente 4. Zwischen der Oberfläche des Innen-Rohrelementes und der Innenfläche des Endbereichs des Kunststoffrohres R ist somit ein Ringraum gebildet, der eine verhältnismäßig geringe Stärke hat und in den die Fluidleitelemente 4 hineinragen.
Die Rohrleitung 2 kann in nicht dargestellter Weise mit einer Quelle für ein Heizfluid, beispielsweise unter hohem Druck stehende Heißluft, verbunden werden, die von dieser Quelle durch die Rohrleitung 2 in das Innen-Rohrelement 1 eintritt und aus den Fluidaustrittsöffnungen 3 ausströmt.
Wie angedeutet, wird das Innen-Rohrelement 1 während des Betriebes um seine Längsachse gedreht, und es ist ohne weiteres klar, daß dadurch die aus den Fluidaustrittsöffnungen austretende Heißluft mittels der schraubenlinienförmig angeordneten Fluidleitelemente 4, deren Steigung zur Verkleinerung der axialen Bewegungskomponente des Fluidstroms sich von vorn nach hinten verringern kann, in einer schraubenlinienförmigen Bewegung entlang der Innenfläche der Wandung des Endbereichs des Kunststoffrohres R und aus dem Endbereich heraus geführt wird. Dabei kann die Strömungsgeschwindigkeit der Heißluft durch die Drehzahl des Innen-Rohrelementes 1 auf den gewünschten hohen Wert eim^vte.'. It werden, so daß sich
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ein guter Wärmeübergang und infolge der schraubenlxnienförmigen Bewegung der Heißluft auch eine gute Ausnutzung dieser Heißluft ergibt, d.h. die Wandung des Endbereiches des Kunststoffrohres R sehr schnell auf den gewünschten Wert erwärmt wird.
Um eine Expansion und damit Abkühlung der unter Druck stehenden Heißluft beim oder nach dem Ausströmen aus den Fluidaustrittsöffnungen zu verhindern, kann das Rohrelement in einem nicht dargestellten, eine Druckabsenkung verhindernden Gehäuse angeordnet werden, aus dem u.U. über ein Reduzierventil o.a. ein Austritt in die umgebende Luft erfolgen kann.
Sind der Heißluft zur Verbesserung des Wärmeübergangs pulver- oder teilchenförmige Feststoffe, insbesondere Graphitteilchen zugesetzt, so kann dieses Luft-Feststoffteilchengemisch ohne weiteres mittels dem in Figur 1 dargestellten Innen-Rohrelement 1 entlang der Innenfläche der Wandung des Endbereichs des Kunststoffrohres R geführt werden. In einem solchen Fall wird man jedoch das Gemisch nicht in die umgebende Luft austreten lassen, sondern zur erneuten Verwendung oder zum Abtrennen der Feststoffteilchen abführen, um Verschmutzungen und den Verlust der Feststoffteilchen zu vermeiden. Hierzu kann ein gestrichelt angedeutetes Gehäuse dienen, das ein ebenfalls angedeutetes Austrittsventil aufweist. Im Bereich der Durchführung der Rohrleitung 2 durch di'-- ^ hausewand ist' <~'ni selbstverständlich eine Dichtung vorhanden.
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Mit der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung erfolgt die Erwärmung des Endbereichs eines Kunststoffrohres R sowohl über dessen Innen- als auch über dessen Außenfläche. Zu diesem Zweck ist ein Innen-Rohrelement 1' und ein Außen-Rohrelement 6 vorgesehen. Das Innen-Rohrelement ist mit einer Rohrleitung 21 verbunden und entsprechend dem Innen-Rohrelement 1 aus Figur 1 in den Endbereich des Kunststoffrohres 3 eingeschoben. Es trägt an seinem vorderen Ende einen Dichtungsstopfen 51, der in gleicher Weise wie der Dichtungsstopfen aus Figur 1 aufgebaut sein kann.
Das Außen-Rohrelement 6, das außen über den Endbereich geschoben ist, ist doppelwandig ausgebildet, so daß ein Ringraum 7 gebildet wird. Dieser Ringraum ist an seinem vorderen Ende verschlossen, und an diesem vorderen Ende ist außerdem eine Dichtung 8 vorgesehen, die an der Außenfläche des Kunststoffrohres R liegt und beispielsweise aus elastischem Material oder aus einer Bürste bestehen kann. Der Ringraum 7 ist entsprechend dem Innenraum des Innen-Rohrelementes 1 mit einer Quelle für Heizfluid, beispielsweise Heißluft, verbunden. Hierbei handelt es sich im allgemeinen um die gleiche Quelle, mit der auch die Rohrleitung 21 in Verbindung steht.
Zur Zufuhr des Fluids zum Ringraum 7 dient eine stationäre Leitung 18 (die AbdichLung des über'j/'ngs ist nicht dargestellt),
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während der Rohrleitung 21 das Fluid von einer sich in Form eines Rohrknies durch die Leitung 19 erstreckenden stationären Leitung 17 zugeführt werden kann. Wie angedeutet, kann durch Schließen der schematisch angedeuteten Absperrung 22 in der Leitung 17 und durch öffnen der Klappe 19 sowohl dem Ringraum als auch der Rohrleitung 2' Fluid von der gleichen Quelle zugeführt werden.
Die Dichtung 21 verhindert eine Vermischung des zuzuführenden Fluids mit dem ''verbrauchten" Fluid, das über ein schematisch angedeutetes Ventil austreten kann.
Bei Zufuhr von Heizfluid, beispielsweise unter Druck stehende Heißluft, strömt diese einerseits aus den Fluidaustrittsöffnungen 3' des Innen-Rohrkörpers 1 ' und andererseits aus den in der Innenwand des Außen-Rohrelementes 6 vorgesehenen Fluidaustrittsoffnungen 10 aus und kommt in Berührung mit der Wandung des Endbereichs des Kunststoffrohres R.
Um die gewünschte Strömung der Heißluft entlang der Innen- und Außenfläche der Wandung zu erreichen, sind die Fluidaustrittsof fnungen 31 und 10 in tangentialer Richtung geneigt, so daß die austretende Heißluft eine Bewegungskomponente in ümfangsrichtung der Wandung des Kunststoffrohres R hat. Ferner können die Achsen der Fluidaustrittsöffnungen, wie angedeutet,
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zum Ende des Endbereichs hin geneigt sein. Zur Verkleinerung der axialen Bewegungskomponente des Fluidstromes von vorn nach hinten kann sich die Neigung der Achsen der Fluidaustrittsöffnungen über die Längserstreckung des Rohrelementes entsprechend ändern.
Werden Innen-Rohrelement 1 und Außen-Rohrelement 6 uia ihre Längsachsen gedreht, so entsteht eine schrciubenlinienförmige Heißluftströmung hoher Geschwindigkeit, durch die eine sehr schnelle Erwärmung des Endbereichs des Kunststoffrohres R erreicht wird.
Wie Figur 2 zeigt, sammelt sich die aus den beiden Rohrelementen 11 und 6 ausgetretene, noch unter Druck stehende Heißluft nach Verlassen der Wandung des Kunststoffrohres R im raittels der Dichtung 22 abgedichteten Ringraum zwischen dem Innen-Rohrelement 1' bzw. der Rohrleitung 21 und dem Außen-Rohrelement 6. Von dort kann diese verbrauchte Heißluft ohne Schwierigkeit über das ein Reduzierventil bildende Ventil 20 in die Umgebungsluft austreten, oder sie kann zur erneuten Verwendung abgesaugt werden. Außerdem kann mit der-dargestellten Vorrichtung auch ein unter Umgebungsdruck stehendes Fluid mit Zusätzen von pulver- oder teilchenförmigen Feststoffen benutzt werden, da sich dieses Gemisch sehr einfach aus dem erwähnten Ringraum entfernen bzw. absaugen läßt, also dann nicht
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unbedingt ein die Vorrichtung umgebendes und zumindest den Endbereich des Kunststoffrohres R aufnehmendes Gehäuse vorhanden sein muß. Das Gehäuse kann im übrigen bei Verwendung von unter Druck stehendem, gasförmigem Fluid fehlen, falls der Dichtungsstopfen 51 und die Dichtung 8 ausreichen, um einen sofortigen Druckabfall des entlang der Wandung des Endbereiches des Kunststoffrohres R strömenden Gases zu verhindern.
Es sei darauf hingewiesen, daß in der Vorrichtung gemäß Figur 1 zusätzlich auch ein Außen-Rohrelement entsprechend dem Rohrelement 6 verwendet werden kann. Dieses Außen-Rohrelement kann in gleicher Weise wie das Rohrelement 6 aufgebaut sein, also entsprechend geneigte Fluidaustrittsöffnungen aufweisen, oder es kann an seiner Innenfläche liegende, schraubenlinienförmige Fluidlextelemente entsprechend den Fluidleitelementen 4 aus Figur 1 tragen.
Die in Figur 3 dargestellte Anordnung dient dazu, der Vorrichtung gemäß Figur 1 oder 2 ein Heizfluid zuzuführen, dessen Temperatur sich während der Erwärmung des Endbereichs von einem Maximalwert zu einem Endwert verringert, so daß eine schnellere Erwärmung der Wandung des Endbereiches erreicht wird. Zu diesem Zweck weist die Anordnung gemäß Figur 3 zwei Behälter 14 und 16 auf, von denen der Behälter 14 ein Fluid, beispielsweise Luft auf einer Temperate:: T , der Maxiir-l* oraperatur, und der
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Behälter 16 Luft auf der Temperatur T-, der Endtemperatur enthält. Die beiden Behälter sind über Leitungen 13 und 15 an ein Mischventil 11 angeschlossen, von dem eine Rohrleitung 12 ausgeht, die, wie angedeutet, beispielsweise mit der Rohrleitung 2 gemäß Figur 1 verbunden werden kann.
Zu Beginn des Erwarmungsvorganges befindet sich das Mischventil
11 in einer Stellung, in der nur Luft aus dem Behälter 14 ausströmt und über die Leitung 13 in die Rohrleitung 12 gelangt. Mit Erhöhung der Temperatur der Wandung des Endbereichs des Kunststoffrohres wird das Mischventil 11 allmählich verstellt, so daß der Anteil an Luft aus dem Behälter 16 der Rohrleitung
12 immer mehr zunimmt, bis kurz vor Ende des Erwarmungsvorgangs nur noch Luft aus dem Behälter 16 durch die Rohrleitung 12 strömt.
Es sei darauf hingewiesen, daß dem Fluid in den Behältern 14 und 16 selbstverständlich zur Erhöhung der Dichte auch pulver- oder teilchenförmige Feststoffe zugesetzt sein können und/oder daß sich die in den Behältern 14 und 16 befindlichen gasförmigen Fluide auch unter hohem Druck befinden können.
Obwohl die Ausführungsbeispxele vorstehend in Zusammenhang mit dem Erwärmen der Endbereiche von aufzumuffenden Kunststoffrohren beschrieben ".. rden, können prinzipiell die gleichen
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, . _.eht\;".gen auch zum Abkühlen bemvczt warden. Ss ist klar,-äaft dann das Innen-Rohrelement und das AuBen-Rohreleiuent αα. änenfalls durch etv?as andere Durchmesser an die auf geraurften Endbereiche angepaßt werden nüssen.
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Claims (1)

  1. Ansprüche
    Verfahren zum Erwärmen oder Abkühlen des Endbereichs eines aufzumuffenden Kunststoffrohres aus thermoplastischem Kunststoff mittels eines den Endbereich umströmenden Heiz- oder Kühlfluids, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heiz- oder Kühlfluid mit erhöhter Dichte verwendet wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Heiz- oder Kühlfluid pulver- oder teilchenförmige Feststoffe guter Wärmeleitfähigkeit zugesetzt werden.
    3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Feststoff Graphitteilchen verwendet werden.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Heiz- oder Kühlfluid aus einem Gas, insbesondere Luft besteht, dadurch gekennzeichnet, daß Gas unter einem oberhalb des Atmosphärendrucks liegenden Druck verwendet wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gas mit einem Druck von mehr.als 1 atü verwendet wird,
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    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Heiz- bzw. Kühlfluids während des Erwärmungsvorganges bzw. während des Abkühlvorganges von einem Maximalwert auf einen tiefer liegenden Endwert abgesenkt bzw. von einem Minimalwert auf einen höher liegenden Endwert erhöht wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Heiz- bzw. Kühlfluid zur Absenkung bzw. zur Erhöhung •der Temperatur ein Fluid niedrigerer bzw. höherer Temperatur zugesetzt wird.
    £. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Heiz- oder Kühlfluid in Form eines Fluidstroms mit verhältnismäßig hoher Strömungsgeschwindigkeit- und einer in Umfangsrichtung der Wandung des Kunststoffrohres verlaufenden Bewegungskomponente entlang der Innenfläche und/oder der Außenfläche der Wandung des Kunststoffrohres bewegt wird.
    9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Heiz- oder Kühlfluid schraubenlinienförmig entlang der Wandung bewegt wird.
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    10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9", dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungskomponente des Heiz- oder Kühlfluids in axialer Richtung vom Anfang des Berührungsbereichs des Heiz- oder Kühlfluids mit dem Endbereich des Kunststoffrohres zum Ende des Berührungsbereichs verändert wird.
    11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem Heizoder Kühlfluid sowohl entlang der Innenfläche als auch entlang der Außenfläche des Endbereichs des Kunststoffrohres bewogt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidströme an der Innen- und Außenfläche in entgegengesetzten axialen Richtungen des Kunststoffrohres bewegt werden.
    12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich des Kunststoffrohres gegenüber dem übrigen Teil des Kunststoffrohres abgedichtet und das Heiz- oder Kühlfluid von dieser Abdichtung entlang der Innenfläche des Endbereichs nach außen bewegt wird.
    13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Heiz- oder Kühlfluid mindestens mit 10 m/sec, vorzugsweise mindestens 50 ra/sec. bewegt wird·
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    13. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4 und Anspruch 6 zum Erwärmen des Endbereiches eines Kunststoffrohres, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas zur Absenkung seiner Temperatur gesteuert expandiert wird.
    "Ib. "örricii'.ui.v, ::""■> Erwärmen oder Abkühlen des Endbereichs eines aufzumuffenden Kunststoffrohres mit einer Ventilatoreinrichtung zur Bewegung eines :n Berührung mit dem Endbereich zu bringenden Heiz- oder Kühlfluids, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilatoreinrichtung ein in den Endbereich einführbares, in seinem vorderen Bereich mindestens eine Fluidaustrittsöffnung (3; 3') aufweisendes Innen-Rohrelement (1; 11) und/oder ein über den Endbereich bringbares, doppelwandiges, in der inneren Wand mindestens eine Fluidaustrittsöffnung (10) aufweisendes Außen-Rohrelement (6) , dessen Ringraum vorn verschlossen i-st, enthält, daß die Rohrelemente (1; 11, 6) Führeinrichtungen (4)'zur Erzeugung einer Bewegungskomponente des Fluids in ümfangsrichtung des Endbereichs des Kunststoffrohres (R) aufweisen und daß den Rohrelementen (1; 1', 6) ein erhöhte Dichte aufweisendes Heiz- oder Kühlfluid zuführbar ist.
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    16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Innen-Rohrelement (1; 1') und/oder das Außen-Rohrelement (6) um ihre Längsachse drehbar sind.
    17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorderende des Innen-Rohrelements (1; 1') einen sich an die Wandung des Kunststoffrohres (R) · anlegenden Dichtungsstopfen (5; 51) tragend verschlossen ist und daß in der Wandung des Innen-Rohrelements (1; 11) mehrere am Umfang verteilte Fluidaustrittsöffnungen (3; 31) vorgesehen sind.
    18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Führeinrichtungen des Innen— RoiurelesBents (V) und/oder des .Außen-Rohrelements (6)
    y von den in tangentialer Richtung des Rohrelements geneigten Wandflächen der Fluidaustrittsöffnungen (31; 10) gebildet siad.
    19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekeian ze lehnet, daß die Fuhreinrichtungen des Innen-RohoaleMentes (1) und/oder des Außen-Rohrelementes aus aus der der Wandung des Kunststoffrohres (R) zugewandten Rohrfläche herausragenden Fluidleitelementen (4) bestehen.
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    20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidleitelemente (4) schraubenlinienförmig entlang der Rohrfläche verlaufen.
    21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidaustrittsöffnung oder -Öffnungen (10) im Außen-Rohrelement (6) in dessen Vorderbereich vorgesehen sind.
    22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß am vorderen Ende des Außen-Rohrelementes (6) eine an der Außenfläche der Wandung des Kunststoffrohres (R) anliegende Dichtung (8) vorgesehen ist.
    23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Innen-Rohrelement (1; 1') und/oder das Außen-Rohrelement (6) an eine Zuleitung (2; 21) angeschlossen sind, die über ein Mischventil (11) mit zwei Zufuhrleitungen (13, 15) für unterschiedliche Temperaturen aufweisende Heiz- oder Kühlfluide verbunden ist.
    su:kö
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