DE2551168A1 - Verfahren zum auskleiden von rohren, giessformen oder anderen roehrenfoermigen gegenstaenden - Google Patents
Verfahren zum auskleiden von rohren, giessformen oder anderen roehrenfoermigen gegenstaendenInfo
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Description
VON KREIStEt SCHONWALD MEYER EiSHOlD
VON KRElStER KELtER SELTiNO
PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler "t" 1973
Dr.-Ing. K. Schönwdd, Köln
Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln
Dipl.-Chem. Afek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln
Dipl.-Ing. G. SelHng, Köln
AvK/Ax
5KOtNl 13.November 1975
English Clays Lovering Poohin
&
Company Limited,
John Keay House, St. Auste11, Cornwall (England).
anderen röhrenförmigen Gegenständen
(Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 23 46 062.0))
Gegenstand des Hauptpatents ........ (Patentanmeldung P 23 46 062.0) ist ein Verfahren zum Auskleiden von Rohren,
Formen oder anderen röhrenartigen oder hohlzylindrischen Gegenständen mit einem aushärtbaren Material, das in die
Röhre in flüssiger Form eingeführt werden kann und dazu fähig ist, zu einem festen Material auszuhärten. Das Verfahren
ist dadurch gekennzeichnet, daß man das Rohr mit seiner Längsachse in einem vorbestimmten spitzen Winkel
zur Horizontalen geneigt anordnet, mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit eine ausgewählte Menge eines flüssigen
Materials in den oberen Teil des Rohres einführt, wobei der Neigungswinkel des Rohres und die Einführungsgeschwindigkeit
des flüssigen Materials so festgelegt sind, daß das flüssige Material, das zuerst in das Rohr eingeführt wird,
entlang der inneren Wandung des Rohres zu einem vorbestimmten unteren Teil des Rohres in der gleichen Zeit fließt,
die zur Vervollständigung der Einführung der gesamten ausgewählten Menge des flüssigen Materials nötig ist,
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wobei das Material entlang der Länge des Rohres verteilt
■ wird,, danach das Rohr in eine horizontale Lage bringt
und dann das Rohr um seine Längsachse dreht, um das
flüssige Material rund um die Innenseite der Rohrwand zu
verteilen,, und das Drehen fortsetzt, bis das Material
ausgehärtet ist.
Bei'Girier bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens des
Hauptpatents wird nach Einführung des flüssigen Materials . , und bei Beginn des Drehens ein heißes Gas, z.B. Luft,
durch das Rohi*geblasen, um mitgerissene Luftblasen in
der Flüssigkeit zu entfernen.
Gegeaa^tand der vorliegenden Erfindung, die eine Verbesserufig;
de!SVerfahrene des Hauptpatents betrifft, ist ein
Verfahren, zum Auskleiden von Rohren oder anderen röhrenföa?ffligen
oder, hohlzylindrischen Gegenständen, nachstehend . .. als lohr bezeichnet, mit einem permanenten und dauerhaften überzug aus hitzehärtbarem Kunststoff, der in das
Rohr in Elorm eines aus einem Prepolymeren und einem Härtemittel
bestehenden flüssigen Gemisches, das zu einem elastischen festen Material zu erstarren vermag, eingefühasit·
werden kanij, wobei man das Rohr in eine Lage bringt,
in der seine Längsachse in einem vorbestimmten spitzen Winkel ,zur Horizontalen geneigt ist, das flüssige Gemisch
in einer vorbestimmten Menge pro Zeiteinheit in einen oberen Teil des Rohres einführt, wodurch das zuerst in
das-Rohr eingeführte flüssige Gemisch längs der Innenwand
des Rohres fließt und das Gemisch über eine gewisse Rohrlängeverteilt
wird; das flüssige Gemisch während einer vorbestimmten Zeit in das Rohr einführt, das Rohr in die
waagerechte Lage bringt und das Rohr um seine Längsachse dreht, um das' flüssige Gemisch über .die gesamte Innenwand
des Rohres zu verteilen, und das Drehen fortsetzt, bis
" der Kunststoff erstarrt ist. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man das Rohr kurz vor Beendigung oder
. bei Beendigung der Einführung der gewählten Menge des
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flüssigen Gemisches in die horizontale Lage bringt und nach Beginn des Drehens zur Erzielung einer anfänglichen
Verteilung des Materials um die Innenseite des Rohres ein Gas, z.B. Luft, bei einer Temperatur, die über der herrsehenden
Temperatur des Auskleidungsmaterials liegt, axial für eine verhältnismäßig kurze Zeit durch das Rohr bläst
und hierdurch mitgerissene Luftblasen im flüssigen Materia]
entfernt.
Die Zeit, während der Heißluft durch das Rohr geblasen hängt von verschiedenen Faktoren ab, z.B. von der Länge
des Rohres und vom Auskleidungsmaterial, jedoch erwies sich bei dem speziellen Auskleidungsmaterial, das in der
Hauptanmeldung beschrieben wird, d.h. bei einem Gemisch
des endständige Isocyanatgruppen enthaltenden Polyäthers
"Adiprene" mit 4,4V-Methylen-bis-(2-chloranilin) (MOCA),
eine Blasezeit von 30 Sekunden für Rohre von 3,05 m Länge
und eine Blasezeit von 45 Sekunden für Rohre einer Länge
von 6,1 m als ausreichend. Diese Zahlen gelten für Rohre mit einem Innendurchmesser von 6 Zoll (152,4 mm) und mehr.
Bei Rohren mit kleinerem Durchmesser ist es möglich, die Rohre mit einer so hohen Geschwindigkeit zu drehen, daß
das Blasen mit Heißluft nicht notwendig ist, da die Blasen der mitgerissenen Luft durch die Einwirkung der Zentrifugalkraft
auf das Gemisch automatisch entfernt werden.
Bei Rohren mit einem Innendurchmesser von 6 Zoll (152,4 mm) oder mehr kann der Drehgeschwindigkeit durch Ungeradigkeit
im Rohr eine praktische Grenze gesetzt werden, so daß die Maßnahme des Durchblasens von Heißluft zur Entfernung der
Luft notwendig wird.
Bei Verwendung eines Polyurethan-Gemisches aus "Adiprene"' und MOCA, das eine verhältnismäßig kurze Gebrauchsdauer
oder Topfzeit hat, muß die Heißluft durch das Rohr geblaser werden, bevor 6 Minuten seit Beginn des Drehens verstricher
sind. Vorzugsweise"wird die Heißluft innerhalb einer Zeit
von 1,5 bis 4 Minuten nach Beginn des Drehens durch das
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Rohr geblasen.
Bei einer speziellen Ausführungsform des Verfahrens des
Hauptpatents werden die auszukleidenden Rohre mit Endflanschen
versehen, an die Deckel mit einem zwischengeleg ten Distanzring geschraubt sind, wodurch ein ringförmiger Hohlraum an den radial verlaufenden inneren Teil
jedes Flansches gebildet wird, damit Stirnflächen aus Auskleidungsmaterial, die mit dem eigentlichen Auskleidungsmaterial
zusammenhängen, gebildet werden. Jeder Deckel ist mit einem zentral ausgerichteten Loch verse-.
hen, das wesentlich kleiner ist als der Innendurchmesser
des Rohres nach dem Auskleiden.
Es wurde nun gefunden, daß bei dieser speziellen Ausführungsform
beim Durchblasen des Heißluftstroms durch das Rohr das kleine Loch im Deckel am Auströmende den
schnellen Durchfluß der Heißluft durch das Rohr behindert Es ist daher in diesem Fall zweckmäßig, das Loch im
Deckel an der Ausströmseite größer zu machen als das Loch
im Deekel an dem Ende, durch das der Heißluftstrom eingeführt wird.
Dies hat jedoch den Nachteil, daß, wenn zwischen dem,
Augenblick, in dem die Einführung des flüssigen Materials
beendet ist, und der Führung des Rohres in die waagerechte Lage ein Zeitverzug vorhanden ist, bei der Einführung
des flüssigen Materials in das geneigte Rohr die Gefahr
besteht, daß flüssiges Material aus dem vergrößerten Loch
im Deckel am niedrigeren Ende des Rohres ausfließt. Um diese Gefahr zu vermeiden, wird vorgeschlagen, das Rohr
kurz vor Beendigung der Einführung des flüssigen Materials
in die waagerechte Lage zu bringen.
Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung wird somit
bei dem Verfahren zur Auskleidung von Rohren das Rohr vor
Beendigung der Einführung der gewählten Menge des flüssigen Gemisches in die waagerechte Lage gebracht und nach
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Beendigung der Einführung des flüssigen Gemisches mit dem Drehen begonnen.
Die Erfindung kann in verschiedener Weise praktisch durchgeführt werden, jedoch wird nachstehend als Beispiel
eine spezielle Ausführungsform unter Bezugnahme auf die
Abbildungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine graphische Darstellung der erforderlichen
Anhebung des Endes (L) in Abhängigkeit vom Außendurchmesser eines auszukleidenden Rohres von 6,1 m Länge.
Fig. 2 zeigt im Längsschnitt ein geneigtes Rohr, in das ein Auskleidungsmaterial auf Polyurethanbasis in flüssiger
Form eingeführt wird.
Fig. J5 zeigt das in Fig. 1 dargestellte Rohr in waagerechjter
Lage kurz nach Beginn des Drehens, während Heißluft durchgeblasen wird.
Fig. k zeigt schematisch eine Anordnung zur Zufuhr von
Heißluft zum Rohr.
einer
Das Auskleidungsverfahren wird im allgemeinen/in Weise
durchgeführt, wie sie speziell in der Hauptanmeldung.
beschrieben wird. Als Auskleidungsmaterial dient ein Polyurethan, das aus dem endständige Isocyanatgruppen
enthaltenden Polyester "Adiprene" und M.O.C.A. besteht,
die vorbereitet und kontinuierlich einem Mischkopf zugeführt werden, der so betrieben werden kann, daß die
Reaktionsteilnehmer gemischt und den auszukleidenden Rohren zugeführt werden. Die Rohre 10 werden vorbereitet,
indem sie gereinigt und mit einem geeigneten Bindemittel ausgekleidet werden, die Deckel 12 und 12A auf die
jeweiligen Enden aufgesetzt und die Rohre vorgewärmt
J)O werden.
Zwei vorgewärmte Rohre 10 werden in die "Füll"- und
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Drehstation auf Auflagen 18 und 19 (Fig. 2) geführt.
Die Auflage 18 jedes Rohres wird dann leicht angehoben, um die Rohre in einem bestimmten Winkel zu neigen. Dieser
Winkel hängt von der Länge des Rohres, vom Durchmesser und von der einzuführenden Menge des Auskleidungsmaterials
ab. Pig. 1 ist eine graphische Darstellung, die die erforderliche Anhebungsstrecke in Zoll am oberen Ende
des Rohres für verschiedene Außendurchmesser in Zoll darstellt. Diese Werte gelten für Rohre, die eine Länge
von 6,1 m.haben und mit einer 9,5 mm (3/8 Zoll) dicken Auskleidung versehen werden sollen. Die graphische Darstellung
zeigt ferner für verschiedene Punkte auf der graphischen Darstellung die anzuwendende Gießzeit T.
Die Rohre sind nun bereit für die Einführung der flüssigen
Polyurethanmischung. Der Mischkopf wird dann in Gang gesetzt und gleichzeitig eine Stoppuhr betätigt, um die
Gießzeit T zu messen. Die Polyurethanmischung wird in einer Menge von 10 kg/Minute durch einen Schlauch 21
zugeführt, dessen niedrigeres Ende 22 in ein Loch 15 des Deckels 12 am angehobenen Ende eines der Rohre 10
geschoben ist.
Die in Fig. 2 mit 23 bezeichnete flüssige Polyuretha"hmischung
fließt das geneigte Rohr 10 hinab in Richtung zum niedrigeren Ende. Kurz vor Ablauf der vorbestimmten
Gießzeit T, d.h. der Zeit, die zur Zufuhr der gewählten Menge des Auskleidungsmaterials in der vorbestimmten
Menge pro Zeiteinheit erforderlich ist, wird das Rohr 10 in die waagerechte Lage geführt, während das
Gießen fortgesetzt wird. Dies hat den folgenden Grund:
Wenn das Rohr in geneigter Lage gehalten wird, bis das Eingießen beendet ist und ein Zeitverzug zwischen diesem
Augenblick und der Führung des Rohres in die waagerechte Lage vorhanden ist, besteht die Gefahr, das das flüssige
Gemisch zu stark--zum niedrigeren Ende des Rohres fließt.
Dies hat die unerwünschte Folge, daß die gebildete Aus-
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kleidung am Einführungsende zu dünn ist und das Auskleidungsmaterial
aus dem Loch 15A im Deckel 12A am niedrigeren Ende des Rohres herausfließen kann.
Der genaue Zeitpunkt, zu dem das Rohr in die waagerechte
Lage gebracht wird, hängt von der Gießzeit ab, jedoch wurde im allgemeinen gefunden, daß das Rohr nach ungefähr
4/5 bis 9/10 der vollständigen Gießzeit T in die waagerechte Lage geführt werden sollte. Beispielsweise
wird das Hohr bei einer Zeit T von 5 Minuten nach
4,5 Minuten und bei einer Gießzeit von 2 Minuten nach
etwa 1,75 Minuten in die waagerechte Lage gebracht.
Bei Beendigung der Gießzeit mit dem nunmehr waagerechten Rohr 10 wird das Rohr mit Hilfe von angetriebenen Rollen
30- und 31 mit einer zur Verteilung des Auskleidungsmaterials
geeigneten Geschwindigkeit gedreht. Es wird angenommen,
daß das flüssige Gemisch während der ersten
wenigen Umdrehungen im Rohr unter der Einwirkung des kombinierten Dreh- und Schwerkrafteffekts durchgeschüttelt
wird und Luft im Gemisch eingeschlossen wird.
Sobald die Drehgeschwindigkeit genügend erhöht ist, wird
die Auskleidung durch die Zentrifugalkraft an der Innenwand des Rohres gehalten.
Uta die mitgerissene Luft zu entfernen, wird ein Heißluftstrom
durch das Rohr geblasen. Dieser Schritt ist in Pig. 3 dargestellt. Luft, die eine Temperatur zwischen ;
300° und 400°C hat, wird durch ein Einblaserohr 33 eingeblasen,
das mit einer Haube 34 versehen ist, um sieher-•
zustellen, daß die Einblasedüse das Loch 15 im Deckel 12 ausfüllt und die Heißluft axial das Rohr hinab geblasen
wird* Wenn die Heißluft nicht axial das Rohr hinab ge-• blasen wird, kann die Luft unmittelbar auf die Auskleidung,
auftreffen und das Material verbrennen. Die Heißluft
wird, damit.das Auskleidungsmaterial sich zunächst rings um das Rohr verteilen kann, ungefähr 2 bis 3 Minu-
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ten nach Beginn des Drehens für eine verhältnismäßig
kurze Zeit, z.B. 30 Sekunden bei einem 3,05 m langen
Rohr und 45 Sekunden bei einem 6,1 m langen Rohr, durch das sich drehende Rohr geblasen.
Fig. 2 und Fig. 3 zeigen, daß das zentral angeordnete Loch 15A im Deckel 12A am Ausströmende des Rohres größer
ist als das Loch 15 im Deckel 12 am Einströmende. Der
Grund hierfür liegt darin, daß die Heißluft das Rohr schnell durchströmen soll. Wenn das Loch 15A nicht in
dieser Weise vergrößert ist, würde die Heißluft nicht schnell genug durch das Rohr strömen, so daß ungleichmäßige
Ergebnisse erhalten würden.
Es wird angenommen, daß die Heißluft, die durch das Rohr
strömt, das in dieser Phase eine Temperatur von etwa 100°( hat, bewirkt, daß die Blasen der mitgerissenen Luft sich
ausdehnen und platzen, so daß die mitgerissene Luft frei wird und die gebildete Auskleidung eine glasartige, glatt
Oberfläche hat. Wenn die mitgerissenen Luftblasen nicht entfernt werden, ist damit zu rechnen, daß die in der
fertigen Auskleidung zurückgebliebenen Vertiefungen als Erosionszentren wirksam sind und als Folge des durch das
Rohr fließenden, eine Scheuerwirkung ausübenden Materials
zu schnellerem Verschleiß der Auskleidung führen würden.
Die Heißluft zum Durchblasen des Rohres wird auf die in Fig. 4 dargestellte Weise erzeugt. Ein Gebläse 35 liefert
die Luft unter einem Druck von 762 bis 889 mm WS zu einem Heizrohr 36 durch vier Eint ritt so* ffnungem, die mit Abstand
um ein zentrales Flammrohr 38, dem Propangas zugeführt wird, angeordnet sind. Im Heizrohr 36 sind eine Flammenzündung,
ein Flammendetektor, der als Sicherheitsvorrichtung zur Überwachung der Zufuhr von Propangas dient, und
ein .Thermometer angeordnet. Die einströmende Luft wird
durch die Propanflamme erhitzt, und diese Heißluft wird unter Druck dem Einblaserohr 33 zugeführt.
98 23/ -Q J 40z?
Nach dem Einblasen der Luft durch das Rohr wird der
Injektor entfernt, worauf ungefähr weitere 30 Minuten
gedreht wird, bis das Polyurethan erhärtet ist. Die Rohre werden dann noch einige Zeit bei erhöhter Temperatur
gehalten, bis das Polyurethan vollständig ausgehärtet ist und eine elastische feste Auskleidung in' dem Rohr
gebildet hat.
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Claims (9)
- - ίο -Patentans prücheVerfahren zum Auskleiden von Rohren oder anderen röhrenförmigen oder hohlzylindrischen Gegenständen, nachstehend als Rohr bezeichnet, mit einem permanenten und dauerhaften Überzug aus hitzehärtbarem Kunststoff, der in das Rohr in Form eines aus einem Prepolymeren und einem Härtemittel bestehenden flüssigen Gemisches, das zu einem elastischen festen Material zu erstarren vermag, einge- · führt werden kann, wobei man das Rohr in eine Lage bringt, in der seine Längsachse in einem vorbestimmten spitzen Winkel zur Horizontalen geneigt ist, das flüssige Gemisch in einer vorbestimmten Menge pro Zeiteinheit in einen oberen Teil des Rohres einführt, wodurch das zuerst in das Rohr eingeführte flüssige Gemisch längs der Innenwand des Rohres fließt und das Gemisch über eine gewisse Rohrlänge verteilt wird; das flüssige Gemisch während einer vorbestimmten Zeit in das Rohr einführt, das Rohr in die waagerechte Lage bringt und das Rohr um seine Längsachse dreht, um das flüssige Gemisch über die gesamte Innenwand des Rohres zu verteilen, und das Drehen fortsetzt, bis der Kunststoff erstarrt ist, dadurch gekennzeichnet, daß man das Rohr kurz vor Beendigung oder bei Beendigung der Einführung der gewählten Menge des flüssigen Gemisches in die horizontale Lage bringt und nach Beginn des Drehens zur Erzielung einer anfänglichen Verteilung des Materials um die Innenseite des Rohres ein Gas, z.B. Luft, bei einer Temperatur, die über der herrschenden Temperatur des Auskleidungsmaterials liegt, axial für eine verhältnismäßig kurze Zeit durch das Rohr bläst und hierdurch mitgerissene Luftblasen im flüssigen Material entfernt.809823/1039- li -
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als hitzehärtbaren Kunststoff ein Polyurethan verwendet, das aus einem elastomeren Urethanprepolymeren z.B. einem Polyäther mit endständigen Isocyanatgruppen, durch Umsetzung mit einem geeigneten Härtemittel, z.B. einem Diamin, hergestellt worden ist.
- 3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das heiße" Gas innerhalb des Zeitraums von dem Zeitpunkt, zu dem das Rohr eine genügende Drehgeschwindigkeit erreicht hat, um das Auskleidungsmaterial durch die Zentrifugalkraft an der Innenseite des Rohres zu halten, bis vor Ablauf von 6 Minuten nach Beginn des Drehens für eine verhältnismäßig kurze Zeit durch das Rohr bläst.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis jj, dadurch gekennzeichnet, daß man das heiße Gas innerhalb des Zeitraums von 1,5 bis 4 Minuten nach Beginn des Drehens durch das Rohr bläst.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das heiße Gas für eine Dauer von 20 bis 6o Sekunden, vorzugsweise J>0 bis 45 Sekunden durch das Rohr bläst.
- 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5> wobei man das Rohr an jedem Ende mit einem Flansch versieht, an denen man jeweils einen Deckel befestigt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Deckel mit einem zentral angeordneten Loch versehen und das Loch im Deckel an dem Ende, an dem das heiße Gas ausströmt, größer ist als das Loch im Deckel an dem Ende, durch das der Gasstrom eingeführt wird.h 0 9 H 2 3 / 1 QJ 9
- 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das Rohr kurz vor Beendigung der Einführung der gewählten Menge der flüssigen Mischung in die waagerechte Lage bringt.
- 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß man das Rohr in die waagerechte Lage bringt, nachdem etwa 4/5 bis 9/10 der für die Einführung der flüssigen Mischung in das Rohr in der bestimmten Menge pro Zeiteinheit bestimmten Zeit verstrichen sind.
- 9.. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß das Auskleidungsmaterial zu Beginn des Drehens eine Temperatur von etwa 1000C und das heiße Gas eine Temperatur von 300° bis 400°C hat.
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