DE2738982C2 - Verfahren zum Herstellen eines Flansches an Kunststoffrohren - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines Flansches an KunststoffrohrenInfo
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-
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Description
a) Umwickeln des Rohrendes mit flexiblen Matten, die mit einem aushärtenden und sich mit
dem Kunststoff des Rohres verbindenden Kunststoff bestimmter Viskosität getränkt sind,
wobei zunächst eine erste Matte mit einer die Höhe eines Gesenks, in das das umwickelte
Rohrende eingeführt wird, überschreitenden Breite gewickelt wird, und anschließend nacheinander
weitere Matten von unterschiedlicher Breite gewickelt werden, bis ein flaschenförmiger
Vfci&t entstanden ist,
b) Verpressen des Wulstes um den Flanschkranz herum im Gesenk und Freiputzen der Stirnfläche
des Flanschkranzes.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Flansches an Kunststoffrohren, wobei
im Bereich des Flansches um das mit einem Flanschkranz versehene· Rohrende herum eine Verstärkung aus
einem faserverstärkten, mit il2m Rohrende sich
verbindenden Kunststoff aufgebracht wird, deren Außenfläche entsprechend der erforderlichen Kontur
geformt wird.
Ein solches Verfahren zur Herstellung eines Flansches ist aus der FR-PS 15 40 772 bekannt Gemäß
diesem Stande der Technik wird das Ende eines Rohres ohne Flanschring zunächst außen mit durch Glasfaser
verstärktem Polyester bewehrt und auf die gewünschte Länge geschnitten. Dann wird das Ende des Rohres mit
Hilfe einer Spezialbuchse kalibriert. Eine Innenhülse auj
thermoplastischem Kunststoff wird in das Rohr *s
eingeschoben und mit Hilfe eines erwärmten Werkzeuges über die gewünschte Breite des Flansches
umgeschlagen. Anschließend wird die Bewehrung aus Polyester mit Hilfe einer Presse aufgeklebt.
Die Innenhülsen werden vor dem Einkleben abge- so dreht, um einen Paßsitz zu gewährleisten. Dieses relativ
komplizierte Herstellungsverfahren, das zudem die Verwendung mehrerer Einzelteile und kostspieliger
Spezialwerkzeuge bedingt, verteuert die Herstellung der Rohrenden erheblich. Es besteht weiterhin die
Gefahr, daß die Klebschicht bei extremer chemischer und mechanischer Belastung zerstört wird und damit die
Rohrleitung unterbrochen ist.
Gegenüber diesem Stand der Technik stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung des Flanschbundes
anzugeben, das mit weniger aufwendigen Formen und Werkzeugen auskommt, das eine hohe Zugfestig»
keit der Flanschverbindungen gewährleistet und auch den vorhandenen Werkstoff des Rohres optimal
ausnutzt, das weiterhin in einfacher Weise und f>5
preisgünstig anzuwenden ist und das insbesondere nur Werkzeuge benötigt, die nicht gesondert beheizt
werden müssen.
Diese Aufgabe wird durch folgende Verfahrensschritte gelöst;
a) Umwickeln des Rohrendes mit flexiblen Matten, die mit einem aushärtenden und sich mit dem
Kunststoff des Rohres verbindenden Kunststoff bestimmter Viskosität getränkt sind, wobei zunächst
eine erste Matte mit einer die Höhe eines Gesenks, in das das umwickelte Rohrende eingeführt
wird, überschreitenden Breite gewickelt wird, und anschließend nacheinander weitere Matten
von unterschiedlicher Breite gewickelt werden, bis ein flaschenförmiger Wulst entstanden ist;
b) Verpressen des Wulstes um den Flanschkranz herum im Gesenk und Freiputzen der Stirnfläche
des Flanschkranzes.
Das Verfahren gemäß der Erfindung umfaßt demnach den Schritt des sog. Handauflegeverfahrens mit
anschließendem Naßpressen bei Zimmertemperatur, für das nur einfache Formen aus Piastomeren Anwendung
finden. Es ist nicht erforderlich, teure Werkzeuge aus Metall mit Heizeinrichiungen einzusetzen. Die gemäß
dem Verfahren hergestellte Flanschverbindung hält höchsten Anforderungen stand, d. h. hohen Drücken bei
gleichzeitig auftretenden höheren Temperaturen. Durch das Naßpressen ist es auch möglich, den Flanschbund
vollständig aus einer chemisch beständigen Schutzschicht aufzubauen, einschließlich der Flanschstirnseite.
Der Gegenstand der Erfindung wird in der Beschreibung und den Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert Die Figuren zeigen
Fig. 1 ein Rohrende aus PVC-C, das mit einem
Flanschkranz und einer Vorarmierung (GF-UP) versehen ist;
F i g. 2 das Rohrende mit einem Wulst kurz vor dem Preßvorgang;
Fig.3 das Rohrende innerhalb eines Gesenkes während des Preßvorganges, kurz vor dem Ende des
ersten Schließintervalles;
Fig.4 einen Flanschbunti nack Fertigstellung an
einem PVC-C Rohr.
In Fig. 1 ist ein Kunststoffrohr 1, bestehend aus PVC-C, dargestellt. Es können für das Verfahren auch
andere Kunststoffrohre Verwendung finden, beispielsweise aus PVC-hart, aus Polyolefinen und Duromeren,
vorzugsweise GF-UP. Das Rohr hat beispielsweise einen Durchmesser von 450 mm, wobei es sich erweist,
daß das Verfahren sehr flexibel ist, sich daher für Rohre zwischen 20 und 700 mm Durchmesser eignet
Zunächst wird im Bereich der Endkante ein Flanschkranz 2 angeschweißt (Schweißnaht 3). Dieser
kann aber auch mittels eines Spezialwerkzeuges thermisch herumgezogen werden. Der Rohling wird
anschließend mit einer ersten polyestergetränkten Glasstapelfasermatte 4 umwickelt, und zwar so, daß
diese so hoch um den Hals gewickelt wird, daß sie aus dem später eingesetzten Formwerkzeug herausragt Ein
Spalt von 0,2 bis 0,6 mm zwischen Außendurchmesser der Vorarmierung mit der Matte 4 und kleinstem
Innendurchmesser des Oberteils vom Formwerkzeug 13 wird eingehalten, Zum Ende des Rohres hin werden
dann weitere Glasseidenmattenlagen unterschiedlicher Breite (50 und 70 mm bei Rohren bis Nennweite 200,
bzw. 70 und 90 mm bei Rohren bis Nennweite 700) gewickelt. Dabei wird grundsätzlich in folgender
Reihenfolge gewickelt: drei Lagen schmales Band, anschließend drei Lagen breites Band und weiter in
dieser Reihenfolge, bis sich ein Wulst 5 gebildet hat (siehe Fig,2), Am Schluß wird dieser mit zwei
Mattenlagen solcher Breite noch abgedeckt, daß von außen beim Zusammenfahren der Preßform kein
Verschieben oder Falten der darunterliegenden Mattenstreifen möglich ist.
Bei dem Polyester-Harz handelt es sich um einen Kunststoff, üer sich klebend mit dem Rohr verbindet
und an der Luft aushärtet. Seine Viskosität ist so einzustellen, wie sie für das Handauflegeverfahren
benötigt wird (Vskositätswert 680 mmVsec). Derartige
Harze sind an sich bekannt
Nach dem Wickeln wird das Rohrende in ein Gesenk gemäß F i g. 3 eingebracht. Das Gesenk besteht aus zwei
Polyethylenteilen, die, wie an sich bekannt, den Erfordernissen angepaßt sind. Die Matrize enthält eine
Auswerferplatte 7 mit Auswerfer 6, auf die das Rohrende aufgestellt wird. Das Ende ist umgeben von
einer kreisförmigen Matrizenform 8, die unterhalb der Standpunkte 7 und in ihrem Wangenbereich Harzaufnahmerinnen
9, 10 aufweist Die Patrize 13 weist an ihrer Unterseite einen schräg nach außen sich
erweiternden Druckring 11 auf, der acht nutenförmigc
Entlüftungskanäle 12 eingearbeitet hat Beim /«osenken
der Patrizenform 13 muß darauf geachtet werden, daß dies in Intervallen geschieht, wobei die Preßkraft den
Wert von 10 kN nicht überschreiten darf, und daß der Preßvorgang nach 15 Minuten beendet ist aber nicht
kürzer als innerhalb von 10 Minuten beendet sein sollte, um eine Einbettung der Mattenstreifen so zu garantieren,
daß sich der gepreßte Wulst anschließend als isotroper Werkstoff verhält Der Druckring 11 der
Patrize dringt entlang des Wulstes ein und verpreßt diesen so, daß eine etwa kegelstumpfförmige Außenkontur
(Flaschenform) des Wulstes erreicht wird. Durch die enge Tolerierung zwischen Rohrendstück und
Patrize wird nur überschüssiges Harz in die Harzrinnen weggedrückt dieses erleichtert die theoretische Ermittlung
des Glasfaseranteils und läßt somit Rückschlüsse auf das Festigkeitsverhalten zu.
Üblicherweise bleibt das Gesenk geschlossen, bis das Polyester-Hai 2 ausgehärtet ist Nach Abwarten dieser
Frist kann das Gesenk auseinandergezogen und das Rohrende entnommen werden. Durch die bei der
Polymeriastion freiwerdende Wärme erreicht das Rohrende kurzzeitig Spitzentemperaturen bis zu 1000C
und mehr, was zu einer guten Vernetzung des Polyester-Harzes führt. Der in ihm enthaltene Reststyrolgehalt
liegt erheblich unter 1%, was einer guten chemischen Beständigkeit gleichkommt und hohe so
mechanische Werte ermöglicht Das Rohrende ist nach dem Entnehmen noch zu putzen. Insbesondere muß die
freie Stirnfläche 18 des Flanschkranzes freigelegt werden von überstehenden Mattenkanten, die zwischen
dem Außenrand der Auswerferplatte 7 und dem Gesenk 8 durchgetreten sind, sowie von Harzresten, die sich
zwischen die Stirnseite der Auswerferplatte 7 und die Stirnfläche 18 gedrückt haben. Zur Verbesserung der
Dichtungseigenschaften werden noch Dichtungsrillen 19 in die Stirnflächen eingedreht. Nach dem Putzen ist
der Flanschbund zu verwenden, wobei eine hohe Maßhaltigkeit gewährleistet ist
Falls die Betriebsbedingungen (z. B. Druck und
Temperatur) die Verstärkung des Rohres verlangen, wird nach Fertigstellung des Flanschbundes eine
Armierung 20 auf die gesamte Rohrlänge aufgewickelt; sie reicht bis zur Kehle des Flanschbundes, wie in F i g. 4
beispielhaft dargestellt ist
Um die mechanische Festigkeit dor Flanschverbindung überschlägig angeben zu können, wurden Berstversuche
und Zugversuche durchgeführt:
1. Drei Berstversuche bei ca. 200C ini· einem Rohr
mit 500 mm Durchmesser und 55 mm Bundhöhe. Erst bei 45 bis 55 bar Oberdruck barsten die
Versuchsrohre im Bundkragen.
2. Drei Versuche bei ca. 900C mit einem Rohr mit
450 mm Durchmesser und 52£ mm Bundkragenhöhe. Bei 55 bar Oberdruck barst jedesmal das
Versuchsrohr im Bundkragen.
3. Bei einem Berstversuch bei 900C rait einem Rohr
mit Π 0 mm Durchmesser rutschte die Flachdichtung
bei 100 bar Oberdruck heraus; bei der Verwendung von Einlegeringen mit einer Rundschnur
als Dichtung konnten Berstdrücke von 160 bar erreicht werden.
4. Bei einem Rohr, Durchmesser 160 mm, rutschte die Rachdichtung bei 90° C und 100 bar Überdruck
heraus. Aus den letzten beiden Versuchen zeigt sich, daß bei hohen Drücken die Flcchdiclitung
zwischen zwei glatten Anpreßflächen versagt. Es wurden deshalb in der Stirnfläche der Flanschverbindungen
Dichtrillen eingedreht.
Zugversuche an fertigen Paßstücken ergaben, daß Zugkräfte von 115 kN bis 135 kN an Rohren mit
110 mm Durchmesser überstanden wurden. Dies entspricht
einem theoretischen Zugfestigkeitskennwert von T2 = lOkN/cm2.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum Herstellen eines Flansches an Kunststoffrohren, wobei im Bereich des Flansches um das mit einem Flanschkranz versehene Rohrende herum eine Verstärkung aus einem faserverstärkten, mit dem Rohrende sich verbindenden Kunststoff aufgebracht wird, deren Außenfläche entsprechend der erforderlichen Kontur geformt wird, gekennzeichnet durch
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