DE1188793B

DE1188793B - Process and tools for the production of a pressure-resistant plastic pipe

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.Process and tools for the production of a pressure-resistant plastic pipe The invention relates to a method and the auxiliary means for production of pressure-resistant plastic pipes, consisting of a thermoplastic core pipe, the flanges at both ends of the core tube and the reinforcement layers over the Tube length made of glass fiber rovings or cords hardened in a thermoset.

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. Plastic pipes have the advantage that they are lighter than pipes Metal and are also corrosion-resistant. They have the disadvantage that if they are without Reinforcement or reinforcement are carried out, insufficient strength in the case of large ones Have internal pressures.

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. Thermoplastic pipes are already used to remedy these disadvantages Plastic with reinforcements made of glass fibers impregnated with synthetic resin or mats or metallic wires, but also with textile threads, etc. have been produced, with the Reinforcements from combined radial windings and axially laid threads are arranged are. Even with intersecting, helically applied spirals were already Plastic pipes, but mostly without a core pipe, produced, with the end loops of the windings placed around the front sides and also for attaching lids or other closure parts were used.

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. To reinforce the radial or helical winding were also already inserted longitudinal rovings made of glass fibers, which in turn go through a radial or helical winding made of rovings were held and for inclusion to serve the tensile loads. At very high internal pressures, however, it is also sufficient this measure is not sufficient, as there is no direct connection between the two end pieces is achieved, but only an indirect one via the synthetic resin layers and the flanges, Lids or end pieces can slip out of the reinforcement layers.

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. The essence of the invention is that the radial and axial reinforcements not only applied endlessly for themselves, but also the axial reinforcement for the definition of the flanges or end pieces is used. This manufacturing process has the advantage that the reinforcement windings of the pipes are continuous and fully automatic can be applied in one clamping on a special machine.

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. To carry out the process, the nozzles of the flanges, the each have a constriction on the side facing the flange part, with guide and diversion elements, which are in the form of round fluted bolts, tenons or Cams and slots as aids either directly or on the nozzle Rings are applied to the flange socket by pinning, shrinkage or pouring or welding are attached so that they are increased by Internal pressure generated traction is transferred directly to the cuffs. The bracket is by taking appropriate measures such as the number and dimensions of the fastening pins or the size of the casting collar, etc. so strong that the tensile forces caused shear stresses are absorbed. These diversion elements but can also be produced from sheet steel by stamping or pressing or drawing and designed as rings that attach to the pipe socket in the same way are. The deflecting elements are then designed in a curve, so that as few as possible Shear forces stress the reinforcement threads.

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. The longitudinal reinforcement threads or cords are around the guide and Deflection elements led around by rotating the tube according to the Wrapping scheme wrapped in the constriction of the flange so that it is the flange nozzle Enclose according to the angle of rotation and around the next selected elements again be returned, whereupon the winding process is repeated.

Die Anlagerung der Längsbewehrung kann fortlaufend oder partienweise erfolgen. Die Führungs-und Umlenkungselemente sind dann entsprechend angeordnet.The addition of the longitudinal reinforcement can be continuous or in batches take place. The guide and deflection elements are then arranged accordingly.

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. According to the invention, the arrangement of the end loops in the Fillets of the neck part of the flanges achieve a thread guide which is good technical utilization of the strength of the threads or cords allowed, which is oriented essentially only longitudinally, d. H. so have no transverse strength.

Solche Kunststoffrohre mit Flanschen, welche mit der angeführten Armierungstechnik hergestellt sind, besitzen optimale Festigkeitseigenschaften. Such plastic pipes with flanges, which with the listed Reinforcement technology are manufactured, have optimal strength properties.

Bei dem Herstellungsverfahren werden in bekannter Weise Wickeldorne als Hilfsmittel benutzt. In the manufacturing process, mandrels are used in a known manner used as an aid.

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. In the drawings are the arrangement of the elements, some design variants and the individual stages of production are shown, for example, and in the description explained in more detail. It shows F i g. 1 shows a partial longitudinal section of the pipe on the flange and in the lower half a partial top view of a longitudinal reinforcement without a cover layer, FIG. 2 shows the parts attached to a winding mandrel, not shown, FIG. 3 the first stage of the winding process, Fig. 4 the second stage of the winding process, F i g. 5 the third stage of the winding process, FIG. 6 the fourth stage of the winding process, 7 shows the example of a winding of the longitudinal reinforcement, FIG. 8 Version with molded Ring, Fig. 9 Version with a pin-on ring, FIG. 10 version with shrink-on Ring, FIG. 11 the form of a deflection and guide element made of sheet metal, FIG. 12 element ring encapsulated according to FIG. 11, FIG. 13 element ring with solid grommets according to FIG. 15, fig. 14 deflection and guide elements produced by hobbing, ring stretched, F i g. 15 made of sheet metal strips and compressed grommets in oval Form, Fig. 16 plan view of the deflected longitudinal reinforcement according to Fig. 15, Fig. 17 in Sheet metal strips embossed diversion elements, Fig. 18 guidance of the longitudinal reinforcement according to 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. The training and construction of a pipe made of thermoplastic Plastic with metal flanges is shown in FIG. 1 can be seen. On the core tube 1 made of PVC, polyethylene, etc., the flanges 2 with their nozzles are at both ends 3 made of metal, which carry a cylindrical bore 4, pushed on. The ends the nozzle 3 are each provided with a cone 5. In front of the deepened chamfer 7 lies a wreath of guide and deflection elements made of grooves, bolts or cams etc. may exist, which are designed as described below. They have the purpose of securing the position of the longitudinal reinforcement 9 (Fi g. 4), which the flanges 2 connects with each other and absorbs the tensile forces arising between the flanges.

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). After the parts are pushed onto a winding mandrel not shown (Fig. 2), the manufacturing process goes as it is in the figures using the example is shown as follows: First, to compensate for the diameter differences the radial winding 11 is applied as known (FIG. 3). Then the axial Reinforcement windings9 continuous from a groove or a space between two guide and deflection elements 8, 81 to 89 starting in the selected opposite ones Gap between the elements of the other flange out (Fig. 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.When inserting the reinforcement threads 9, the pipe is around one of the winding scheme (F i g. 7) corresponding angle rotated so that the winding loops 10 around the Deflection and guide elements 81 to 89 placed and the flange connection 3 the angle of rotation loop around accordingly and be stored in the circumferential groove 7, wherein the winding axes are on level II-II, which are perpendicular to the center of the pipe III-III stands.

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. This wrapping process is repeated automatically until all Gaps between the elements 81 to 89 are filled and the entire length of the pipe 1 is covered with longitudinal reinforcements which hold the two flanges 2 together. The diameter differences between the integration 12 in the groove 7 and the Element heads 81 to 89 are filled with glass fiber rovings 13. After that, the pipe in its entire length between the flanges 2 again with an or several layers of rovings soaked in synthetic resin are wrapped in radial windings. To When the resin hardens, the finished tube is pulled off the winding mandrel.

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. The F i g. 7 is only intended as an example of a winding option in the Show principle. So z. B. the leadership of the threads in any chosen steps take place and the angle of twist of the pipe when winding after determining the Number of guide and deflection elements depending on the desired arc of the loop Flange neck in the fillet 7 can be selected.

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. The guide and deflection elements 81 to 89 are designed so that that in the longitudinal reinforcement threads as little or no transverse forces as possible and there are no sharp kinks. The training opportunities are through the following Examples shown: In F i g. 8 to 10 are diversion and guide elements as grooved bolts 81 and 82 according to FIG. 1 and following executed, which in a Steel ring6 pressed in and arranged offset so that they are each in the longitudinal direction considered standing on gap. The rings 6 are shown in FIG. 8 in the flange socket 16 cast or welded. The federal government or the weld bead 16 takes the tensile forces on.

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. F i g. 9 shows a fastening by a for absorbing the shear forces a sufficiently large number of pins 15, while Fig. 10 shows a shrunk-on ring 6, the diameter of the nozzle 6 and the inner diameter of the ring 6 according to remove too easily from the flange so that a tapered fit is achieved.

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. 11 and 12 show an embodiment in which the deflection and guide elements 83 are pulled out of a strip of sheet steel, whereupon the strip with the fillet 71, which extends into the fillet 7 of the flange connection 3 sets, bent to the ring 61 and pressed. These shaped rings can also be poured into the flange socket 3 during the manufacture of the flanges 2. the Cams 83 have holes 17 for the passage of air, so that the metal or the plastic enters the hollow cams. This ensures perfect power transmission given. In addition, the surface of the cams does not need to be machined, because the sheet itself is smooth. The cams are analogous to the version F i g. 14th shaped and equipped with curvatures reaching around 900, the parts opposite to run.

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. But also a fastening by snapping the ring 61 according to FIG F i g. 13 by means of a projection 18 which engages in an annular groove is possible.

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. In Fig. 13 the execution of solid grommets 84 is shown, which are somewhat compressed, so that heads 88 according to FIG. 15 form.

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. 15 and 16 also show a spout shape like FIG. 13, only that the cross sections of the grommets 87 are oval and the arrangement of the grommets 87 a kink-proof deflection of the reinforcing threads 9 is permitted.

F i g. 17 und 18 zeigen eine ähnliche Ausführung, jedoch sind hier die Tüllen 89 aus stärkerem Blech herausgeprägt. F i g. 17 and 18 show a similar design, but are here the grommets 89 stamped out of thicker sheet metal.

In F i g. 14 ist ein Teilstück eines Ringes 62 gezeigt, in dem die Umlenk- und Führungselemente partienweise durch Abwälzfräsung hergestellt sind. In Fig. 14 shows a portion of a ring 62 in which the Deflection and guide elements are made in parts by hobbing.

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.In this type of training, the longitudinal reinforcements 9 are so tight and guided and deflected around the elements 85 and 86 so that they are also part-wise Place on the pipe 1 or the radial reinforcement 11.

Die Führungs- und Umlenkelemente sind in den Zeichnungen der Deutlichkeit wegen mit etwas größerer Höhe dargestellt. The guide and deflection elements are in the drawings for clarity due to being shown at a slightly greater height.

Claims

Claims: 1. Process for the production of pressure-resistant pipes made of plastic with a thermoplastic core tube and flanges made of plastic or Metal reinforced from glass fibers impregnated with synthetic resin, characterized in that that the reinforcement layers are applied in two-axial windings by on the surface of the core tube in a known manner first one or more layers are wound by radial windings and then one or more layers in parallel Longitudinal windings running to the central axis of the tube are applied endlessly in such a form be that the latter by any rotation of the plastic pipe at the ends Form loops that are passed around the guide and deflection elements into the neck-shaped Fillet of the flanges are embedded and the flange socket in any Enclose a selectable angle.

2. Aid for the production of pipes according to claim 1, characterized characterized in that the nozzle of the flanges made of metal or plastic is a recessed Have a fillet (7), which between the flange part (2) and the ring of guide and deflection elements (8) and which is dimensioned so large that the end loops (10) of the longitudinal windings (9) partially wrap around the nozzle (3) in it and in of the groove (7), the guide and deflection elements being designed in this way and are arranged that no or only slight transverse forces in the reinforcing fibers or threads occur.

3. Aid according to Claims 1 and 2, characterized in that that the guide and deflecting elements are attached to rings (6) or formed out of them that are pinned, shrunk on, or blown into the socket of the flanges or cast or welded.

4. Aid according to claim 3, characterized by offset arranged, grooved bolts which are pressed into the rings (6).

5. Aid according to claim 3, characterized by made of sheet steel drawn grommets (84, 87) or embossed cams, the sheet steel strips forming rings be bent together and attached to the flange connector according to claim 3.

6. Aid according to claim 3, characterized by sheet steel strips Curved out, curved beads, webs, ribs or angles (83), the have an opposite curvature in terms of parts.

7. The method according to claims 1 and 6, characterized in that that when using the guide and deflection elements (83, 85, 86) the longitudinal winding (9) is carried out continuously, but according to the curvature of the aid be applied partially to the pipe.

Documents considered: U.S. Patent No. 2862541, 2718583.