DE3212150C2 - Rohr mit einer schützenden und formbeständigen Innenauskleidung - Google Patents

Abstract

Bei Rohren mit eingesetzter Innenauskleidung, die am Innenumfang des Rohrkörpers nach bekannten Formungs- bzw. Gießverfahren angeformt ist, entstehen Schwierigkeiten infolge der verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien des Rohrkörpers und der Auskleidung. Insbesondere kommt es zu Zwischenräumen an den Grenzflächen, Anhebungen, Wellungen, Rissen u.dgl. Neben mechanischen Störungen kommt es zu Meßfehlern, wenn solche Rohre in elektrischen Meßgeräten verwendet werden. Um diese Mängel und Störungen zu beheben, wird erfindungsgemäß die Auskleidung mit einer Vorsprünge bzw. Höhlungen aufweisenden Verstärkungseinlage versehen, so daß das Auskleidungsmaterial ganzheitlich festgehalten ist und diese Verstärkungseinlage mit der Auskleidung wird ohne Spielraum und Zwischenräume mit der Innenfläche des Rohrkörpers verbunden. Mit Vorteil verwendet man eine Verstärkungseinlage aus austenitischem Edelstahl und verbindet diese durch Punktschweißung mit dem Rohrkörper.

Description

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Die Erfindung betrifft ein Rohr mit einer schützenden und formbeständigen Innenauskleidung aus Kunststoff und einer fest an der Innenfläche ces Rohrkörpers angebrachten Verstärkungseinlage, wobei die Verstärkungseinlage in Form eines besonders gestalteten Blechrohres vorgesehen ist, das Auskleidungsmaterial ganzheitlich festgehalten ist und die Verstärkungseinlage sowie der Kunststoff ohne Spielraum und Zwischenräume mit der Innenfläche des Rohrkörpers verbunden sind.

Da die Materialien des Rohrkörpers und der Auskleidung sehr unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, entstehen oft Zwischenräume bzw. Ablösungen an den Berührungsflächen. Hierdurch wird der Innendurchmesser des Rohrs in ungleichmäßiger Weise verändert. Dies ist besonders nachteilig, wenn es auf gleichmäßigen Durchfluß ankommt, z. B. wenn das Rohr für einen elektromagnetischen Strömungsmesser verwendet wird. Hierbei kommt es dann zu Meßfehlern bei der Strömungsgeschwindigkeit bzw. -menge. Ferner verliert das Rohr an den Stellen, wo die Auskleidung sich ablöst oder Risse und Brüche bekommt, an Festigkeit und wird empfindlich gegen Korrosion und chemische Angriffe.

Zur Vermeidung der allgemein als Zwischenräume bezeichneten Lösungserscheinungen ist es bekannt, einen aus Edelstahl bestehenden Rohrkörper mit schwalbenschwanzförmigen Nuten zu versehen. Deren Abstände richten sich nach dem Durchmesser. Das Auskleidungsmaterial wird in die Nuten und in das Rohrinnere eingespritzt, so daß an der Innenfläche des Rohrkörpers die Auskleidung geformt wird. Durch eine schwalbenschwanzförmige Gestaltung der Nuten soll die Auskleidung so festgehalten werden, daß keine Zwischenräume entstehen.

Eine solche Struktur führt nun zu folgenden Nachteilen. Die Einarbeitung von Nuten erfordert eine höhere Wandstärke des Rohrkörpers und folglich hat man auch ein unerwünscht höheres Gewicht und größere Kosten sowie einen größeren Außendurchmesser. Eine dichte Haftung kann man zwar in Nähe der Nuten erreichen, in den zwischen ihnen liegenden Bereichen ist jedoch das Entstehen von Zwischenräumen nicht ausgeschlossen. Dem könnte man durch eine dichtere Anordnung einer größeren Zahl von Nuten begegnen. Dies verbietet sich jedoch durch die Schwierigkeit der Bearbeitung und die hohen Kosten, insbesondere bei kleinem Rohrdurchmesser und im mittleren Teil des Rohrs.

Bei einem weiteren bekannten Rohraufbau weist eine rohrförmige metallische Einlage zum Festhalten des Materials der Auskleidung eine Vielzahl von Löchern auf und ist über deren ganze Ausdehnung in die Auskleidung eingebettet. Dies soll ein Ablösen oder Brechen der Auskleidung verhindern, auch bei niedrigem oder negativem Druck im Rohr. Auch dieser Weg hat seine Nachteile. Zum Formen der Auskleidung auf der Innenfläche des Rohrkörpers muß das Beschichtungsmaterial auf hohe Temperatur erhitzt werden. Infolge der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien von Auskleidung und Rohrkörper entstehen bei der Abkühlung Zwischenräume an den Grenzflächen. Flüssigkeit, die einsickert, sammelt sich in diesen Zwischenräumen und verursacht Korrosion am Rohrkörper oder sonstigen Schaden, z. B. Aufblähen der Zwischenräume und weiteres Abblättern der Beschichtung. Bei der Verwendung des Rohrs für einen elektromagnetischen Strömungsmesser muß die rohrförmige Einlage eine größere Dicke haben, um dem Druck des das Rohr durchströmenden Fluids standhalten zu können. Da die rohrförmige Einlage ins Innere der Auskleidung eingebettet ist, wird die Gesamtdicke der Auskleidung unmäßig erhöht. Dies erfordert eine große Menge an Auskleidungsmaterial, wodurch bei Verwendung von hochwertigem Material, wie Fluorkunststoffen u. dgl., hohe Herstellungskosten entstehen. Außerdem wird bei gegebenem Innendurchmeser des Rohrkörpers der Innendurchmesser des ausgekleideten Rohrs sehr viel kleinen Ferner ist es schwierig, während des Beschichtungs- und Formungsvorgangs die Einlage in der vorbestimmten Lage zu halten, insbesondere bezüglich der Zentrierung.

Nach einer weiteren bekannten Ausführungsform wird ein Kunststoffrohr in ein Mantelrohr eingesetzt und durch Schrumpfung des Mantelrohrs kommen beide Rohre mit Vorspannung zum anliegen. Zwischen beiden Rohren ist eine Blecheinlage vorgesehen. Der mit starken Temperaturänderungen verbundene Schrumpfungsprozeß ist mit starken Risiken verbunden und es ist nicht gewährleistet, daß eine völlig fehlerfreie Innenfläche entsteht. Ferner besteht die Gefahr, daß bei Verwendung des Rohres bei erhöhter Temperatur die Vorspannung und damit die Haftung aufgehoben wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Rohre zu überwinden und ein Rohr mit Innenauskleidung anzugeben, bei dem die Auskleidung dicht und fest am Rohrkörper haftet, so daß ein Abblättern und die Ausbildung von Zwischenräumen nicht eintritt. Zur Aufgabe gehört auch die unschwierige und kostengünstige Herstellung.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Rohr der eingangs beschriebenen Art die Verstärkungseinlage mit durch Pressen oder

Stanzen über Vorsprünge gebildete Höhlungen versehen ist, wobei sich in den Höhlungen der Verstärkungseinlage eingespritzter Kunststoff befindet.

In der weiteren Beschreibung wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. In den verschiedenen Figuren sind für funktionsgleiche Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet.

F i g. 1 ist die perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Verstärkungseinlage und

F i g. 2 zeigt einen Axialschnitt einer erfindungsge'näßen, mit einer derartigen Verstärkungseinlage versehenen Rohrs.

F i g. 3 und 4 zeigen perspektivische Ansichten weiterer erfindungsgemäßer Ausbildungsformen der Verstärkungseinlage.

Fig. 5 ist ein Axialschnitt einer weiteren Ausbildungsform eines erfindungsgemäß ausgekleideten Rohrs.

f i g. 6 zeigt bei einem weiteren Ausführungsbeispiel die in den Rohrkörper einzusetzende rohriormige Auskleidung.

F i g. 7 zeigt das Rohr mit eingesetzter Auskleidung.

Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß F i g. 1 ist die blechförmige, aus Metall bestehende Verstärkungseinlage 4 mit Vorsprüngen 4a und Höhlungen 4b versehen, die z. B. durch Pressen oder Stanzen ausgebildet werden können. Die den Vorsprüngen 4a und Höhlungen 4b entgegengesetzte Fläche der Verstärkungseinlage 4 wird am Innenumfang des Rohrkörpers i fest angebracht. Diese Anordnung ist aus F i g. 2 ersichtlich. Zuerst wird die Verstärkungseinlage 4 durch über die gesamte Innenfläche gehende Punktschweißungen mti dem Rohrkörper 1 verbunden. Dann wird nach bekannten Techniken das Auskleidungsmaterial von der Seite der Vorsprünge und Höhlungen eingespritzt bzw. angeformt. Die Auskleidungsmasse ist dann vermittels der Vorsprünge und Höhlungen ganzheitlich mit der Verstärkungseinlage 4 verbunden, die ihrerseits extrem fest an dem Rohrkörper 1 angebracht ist. Da die Verstärkungseinlage 4 die Auskleidung 2 sehr wirksam festhält, kann deren Dicke verringert werden. Das Herstellungsverfahren ist einfach, da die Auskleidungsmasse nur auf eine Seite der Verstärkungseinlage aufgebracht wird. Die Dicke der Auskleidung 2 kann daher weiterhin verringert werden.

Die Verstärkungseinlage 4 ist zwar — wie aus F i g. 2 ersichtlich — über den ganzen Innenumfang des Rohrkörpers 1 beschichtet und die Beschichtung ist so festgehalten, daß keine Zwischenräume entstehen, es können jedoch noch an mehreren Stellen des Innenumfangs des Rohrkörpers 1 Schweißungen vorgesehen sein.

Die Verstärkungseinlage ist nicht auf die in Fig. 1 gezeigte Gestaltung beschränkt. Es können auch gemäß Fig.3 Vorsprünge 4a und Höhlungen 4b in Art von Muschelschalen vorgesehen sein. F i g. 4 zeigt ein mäanderförmig gefaltetes Blech mit Bohrungen in den Flächen der oberen Seite. Verwendbar ist jegliche Gestaltung, sofern die Eignung zur Befestigung im Rohrkörper 1 und zum Festhalten der Auskleidung 2 vorhanden ist.

Die erfindungsgemäße Auskleidung läßt sich vermittels der Verstärkungseinlage leicht und sicher im Rohrkörper befestigen. Da die Gefahr der Ausbildung von Zwischenräumen zwischen dem Auskleidungsmaterial und dein Rohrkörper behoben ist, sind Korrosionen und sonstige Störungen ausgeschaltet und man erreicht eine längere Lebensdauer des Rohrs. Die durch Schweißungen hergestellte feste Verbindung der Verstärkungseinlage mit dem Rohrkörper erhöht die Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Schaden, sowohl an der Verstärkungseinlage als auch am Beschichtungsmaterial. Da die Gesamtdicke der Auskleidung kleiner sein kann als bisher, erhält man einen größeren Innendurchmesser des ausgekleideten Rohrs.

F i g. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der das Auftreten oder die Übertragung von Induktionsstörungen infolge der Leitfähigkeit der Verstärkungseinlage verhindert ist. Bei der Verwendung eines ausgekleideten Rohrs in einem elektrischen Instrument, z. B. als Meßrohr in einem elektromagnetischen Strömungsmesser, entsteht eine große Oberfläche, die von der Strömung herrührende Induktionsstörungen übertragen kann. Dies hängt zusammen mit der Anordnung der Teile 4 der Verstärkungseinlage und tritt selbst dann, ein, wenn der Rohrkörper 1 geerdet ist und die Verstärkungseinlage in die Beschichtungsmasse eingebettet ist. Während der Formung wird das Auskleidungsmateria! gelegentlich aufgeladen, wobei durch die Verstärkungseinlage Induktionen erzeugt werden. Die Ausführungsform gemäß F i g. 5 löst diese Probleme, indem die Verstärkungseinlage 4 durch Punktschweißung an den Punkten 5 elektrisch leitend mit dem Rohrkörper verbunden ist. (In Fi g. 5 wurde für die Verstärkungseinlage die Gestaltung gemäß Fig.4 gewählt, es können jedoch auch andere Gestaltungen gewählt werden.) Bei diesem Aufbau des Rohrs ist die Verstärkungseinlage über die Schweißpunkte 5 am Rohrkörper 1 geerdet. Hierdurch ist die Möglichkeit der Aufnahme von durch das Fluid verursachten Induktionsstörungen gering und es wird einer Aufladung, die ihrerseits zu Induktionsstörungen führen kann, vorgebeugt.

Betrachtet man elektrischen Verlust und Korrosion, wenn ein erfindungsgemäßes Rohr, z. B. in einem elektromagnetischen Strömungsmesser, verwendet wird, so ist es erwünscht, die Verstärkungseinlage aus einem isolierenden Material von hoher Korrosionsbeständigkeit zu bilden. Hierfür sind faserverstärkte Kunststoffe, austenitischer nichtrostender Stahl u. dgl. geeignet. Dank der oben beschriebenen Struktur ist die Verstärkungseinlage keiner Korrosion ausgesetzt, die von durch das Auskleidungsmaterial einsickernder Flüssigkeit verursacht wird.

Ein erfindungsgemäßes Rohr hat den Vorzug, daß es unter sicheren Bedingungen für korrodierende Flüssigkeiten verwendet werden kann und daß infolge des magnetischen Feldes entstehende Wirbelströme verhindert werden. Es ist daher für elektrische Instrumente, wie elektromagnetische Strömungsmesser, hervorragend geeignet. Bei Verwendung von austenitischem Edelstahl ist die Verstärkungseinlage stark genug, um den Kräften, die beim Schrumpfen der Auskleidungsmasse auftreten, standzuhalten.
Wenn an der Auskleidung irgendwelche Schäden auftraten bzw. sich Zwischenräume zwischen Auskleidung und Rohrkörper zeigten, war es bisher erforderlich, das Rohr in einen Spezialbetrieb zur Neuauskleidung zu bringen. Mit der erfindungsgemäßen Ausführungsform gemäß Fig.6 bzw. 7 werden diese Umstände vermieden.

Bei dieser Ausführungsform ist ein vorgefertigtes rohrförmiges Auskleidungselement 2a, in das eine Verstärkungseinlage 4 eingebettet ist. ohne Spielraum in den Rohrkörper 1 eingesteckt. Hierdurch werden Zwischenräume, die Anzeige- bzw. Meßfehler verursachen, vermieden und gleichzeitig erhält man ein Rohr, bei dem die Auskleidung leicht austauschbar ist. Das Auskleidungselement 2a ist mit einem solchen Außendurch-

messer geformt, daß es nach der Schrumpfung einen dichten und festen Sitz im Rohrkörper 1 hat oder es hat einen Außendurchmesser, der wenig größer als der Innendurchmesser des Rohrkörpers 1 ist, so daß es nach einer Anpassungsbearbeitung zum festen Sitz im Rohrkörper gebracht werden kann. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, wird ein solches Auskleidungselement 2a ohne Spielraum in den Rohrkörper 1 eingesetzt und die an beiden Seiten des Rohrkörpers 1 überstehenden Enden werden umgebogen. Auch bei dieser Ausführungsform wird die Ausbildung von Zwischenräumen zwischen dem Rohrkörper und der Auskleidung, auch nach der Schrumpfung, mit Sicherheit verhütet. Bei Schaden an der Auskleidung kann ein solches Rohr leicht repariert werden, indem das schadhafte Auskleidungselement 2a gegen ein neues, vorrätig gehaltenes ausgetauscht wird. Zur Reparatur braucht man also nicht mehr das Rohr zu einer Spezialwerkstatt zu bringen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Rohr mit einer schützenden und formbeständigen Innenauskleidung aus Kunststoff und einer fest an der Innenfläche des Rohrkörpers angebrachten Verstärkungseinlage, wobei die Verstärkungseinlage in Form eines besonders gestalteten Blechrohres vorgesehen ist, das Auskleidungsmaterial ganzheitlich festgehalten ist und die Verstärkungseinlage sowie der Kunststoff ohne Spielraum und Zwischenräume mit der Innenfläche des Rohrkörpers verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungeinlage (4) mit durch Pressen oder Stanzen über Vorsprünge (4a) gebildete Höhlungen (4b) versehen ist, wobei sich in den Höhlungen (4b) der Verstärkungseinlage (4) eingespritzter Kunststoff befindet.

2. Rohr nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage (4) der Auskleidung (2) mit dem Rohrkörper (1) elektrisch leitend verbunden ist.

3. Rohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage (4) isolierend und hochkorrosionsbeständig ist.

4. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage (4) aus austenitischem, nichtrostenden Stahl besteht.

5. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage (4) durch Punktschweißung mit dem Rohrkörper (1) verbunden ist.