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Rohr mit eingesetzter Innenauskleidung.
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Die Erfindung betrifft ein Rohr mit eingesetzter Innenauskleidung,
z.B.
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in Art einer Buchse, bei dem eine dichte und feste Verbindung zwischen
dem Rohrkörper und dem Auskleidungsmaterial hergestellt ist.
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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.
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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.
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Zur Vermeidung der allgemein als Zwischenräume bezeichneten Lösungserscheinungen
ist es bekannt, ein Rohr, wie in Fig. 1 gezeigt, aufzubauen.
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Hierbei ist der aus Edelstahl bestehende Rohrkörper 1 mit schwalbenschwanzförmigen
Nuten la bis ld versehen. Deren Abstände richten sich nach dem Durchmesser. Das
Auskleidungsmaterial wird in die Nuten la bis ld und in das Rohrinnere eingespritzt,
so daß an der Innenfläche des Rohrkörpers 1 die Auskleidung 2 geformt wird. Durch
eine schwalbenschwanzförmige Gestaltung der Nuten soll die Auskleidung so festgehalten
werden, daß keine Zwischenräume entstehen.
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Eine Struktur gemäß Fig. 1 führt nun zu folgenden Nachteilen. Die
Einarbeitung von Nuten erfordert eine höhere Wandstärke des Rohrkörpers 1 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.
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Fig. 2 zeigt einen weiteren bekannten Rohraufbau. In dem aus Metall
bestehenden Rohrkörper 1 ist an der Innenfläche eine aus Kunststoff bestehende Innenauskleidung
2 geformt. Die Innenauskleidung 2 bezweckt eine Isolierung und einen Korrosionsschutz
gegenüber dem das Rohr durchströmende Fluid und eine Erleichterung des Durchflusses.
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Eine in Fig. 2 (b) gezeigte rohrförmige metallische Einlage 3, die
zum Festhalten das Materials der Auskleidung 2 eine Vielzahl von Löchern 3a aufweist,
ist über deren ganze Ausdehnung in die Auskleidung 2 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 2
auf der Innenfläche des Rohrkörpers 1 muß das Beschichtungsmaterial auf hohe Temperatu
erhitzt werden.
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Infolge der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien
von Auskleidung 2 und Rohrkörper 1 entstehen bei der Abkühlung Zwischenräume an
den Grenzflächen. Flüssigkeit, die einsickert, sammelt sich in diesen Zwischenräumen
und verursacht Korrosion am Rohrkörper 1 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
3 eine größere Dicke haben, um dem Druck des das Rohr durchströmenden Fluids standhalten
zu können. Da die rohrförmige Einlage 3 ins Innere der Auskleidung 2 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 Innendurchmesser l1 des Rohrkörpers 1 der Innendurchmesser 12 des ausgekleideten
Rohrs sehr viel kleiner. Ferner ist es schwierig, während des Beschichtungs-und
Formungsvorgangs die Einlage in der vorbestimmten Lage zu halten, insbesondere bezüglich
der Zentrierung.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Rohre zu
überwinden und i Ror mit Innnenauskleidung 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.
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Erfindungsgemäß hat ein mit einer Innenauskleidung versehenes Rohr
eine an die Innenfläche des Rohrs angeformte Auskleidung und ist dadurch gekennzeichnet,
daß eine Verstärkungseinlage in Form eines besonders gestalteten Blechs vorgesehen
ist, die fest an der Innenfläche des Rohrkörpers angebracht ist und Vorsprünge oder
Durchbrüche zum Festhalten der Auskleidungsmasse an ihrer der Wandung des Rohrkörpers
entgegengesetzten Seite aufweist.
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In der weiteren Beschreibung wird die Erfindung anhand der Zeichnungen
erläutert. In den verschiedenen Figuren sind für funktionsgleiche Teile die gleichen
Bezugszeichen verwendet.
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Fig. 1 ist ein teilweiser Axialschnitt eines bekannten Rohrs.
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Fig. 2 (a) ist ein Axialschnitt eines anderen bekannten Rohrs und
Fig. 2 (b) zeigt perspektivisch die Verstärkungseinlage des Rohrs.
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Fig. 3 (a) ist die perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Verstärkungseinlage und Fig. 3 (b) zeigt einen Axialschnitt eines erfindungsgemäßen,
mit einer derartigen Verstärkungseinlage versehenen Rohrs.
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Die Fig. 4 (a) bis 4 (d) zeigen perspektivische Ansichten weiterer
erfindungsgemäßer Ausbildungsformen der Verstärkungseinlage.
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Fig. 5 ist ein Schnitt der Ausbildungsform der Fig. 4 (d).
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Fig. 6 ist ein Axialschnitt einer weiteren Ausbildungsform eines erfindungsgemäß
ausgekleideten Rohrs.
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Die Fig. 7 (a), (b) und (c) sind weitere Beispiele für die Ausbildung
der erfindungsgemäßen Verstärkungseinlage.
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Fig. 8 zeigt im Axialschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
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Fig. 8 (a) zeigt die in den Rohrkörper einzusetzende rohrförmige Auskleidung,
Fig. 8 (b) zeigt das Rohr mit eingesetzter Auskleidung.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 3 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 1 fest angebracht. Diese Anordnung ist aus
Fig. 3 (b) ersichtlich. Zuerst wird die Verstärkungseinlage 4 durch über die gesamte
Innenfläche gehende Punktschweißungen mit dem Rohrkörper 1 verbunden. Dann wird
nach bekannten Techniken des 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.
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Die Verstärkungseinlage 4 ist zwar - wie aus Fig. 3 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.
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Die Verstärkungseinlage ist nicht auf die in Fig. 3 (a) gezeigte Gestaltung
beschränkt. Es können auch gemäß Fig. 4 (a) Vorsprünge 4a und Höhlungen 4b in Art
von Muschelschalen vorgesehen sein. Fig. 4 (b) zeigt vertikale Vorsprünge mit Einkerbungen.
Fig. 4 (c) zeigt ein mäanderförmig gefaltetes Blech mit Bohrungen in den Flächen
der oberen Seite. Es können auch konisch geformte Löcher 4b vorgesehen sein, wie
sie in Fig. 4 (d) perspektivisch und in Fig. 5 im Schnitt dargestellt sind. Verwendbar
ist jegliche Gestaltung, sofern die Eignung zur Befestigung im Rohrkörper 1 und
zum Festhalten der Auskleidung 2 vorhanden ist.
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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 dem
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 Schäden, sowohl an der Verstärkungseinlage als auch am Beschichtungsmaterial.
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Da die Gesamtdicke der Auskleidung kleiner sein kann als bisher, erhält
man einen größeren Innendurchmesser des ausgekleideten Rohrs.
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Fig. 6 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 Auskleidungsmaterial gelegentlich aufgeladen, wobei durch die
Verstärkungseinlage Induktionen erzeugt werden. Die Ausführungsform gemäß Fig. 6
löst diese Probleme, indem die Verstärkungseinlage 4 durch Punktschweißung an den
Punkten 5 elektrisch leitend mit dem Rohrkörper verbunden ist. (In Fig. 6 wurde
für die Verstärkungseinlage die Gestaltung gemäß Fig. 4 (c) 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 tühren kann, vorgebeugt.
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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 nictltrostender
Stahl u.dgl., geeignet. Dank der oben beschriebenen Struktur ist die Verstärkungseinlage
keiner Korrosion ausgesetzt, die von durch das Auskleidungsmaterial einsickernder
Flüssigkeit verursacht wird.
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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.
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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.
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Fig. 7 zeigt Gestaltungen, bei denen Verstärkungseinlagen gemäß der
Fig.
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3 und 4 an den Vorsprüngen bzw. Höhlungen 4b abgeschrägt sind, um
verstärkte Beanspruchungen zu vermeiden. Die Fig. 7 (a) und 7 (b) sind Vertikalschnitte
der Verstärkungseinlage 4, bei denen die Höhlungen 4b vergrößert dargestellt sind.
Gemäß Fig. 7 (a) sind die Höhlungen 4b im Schnittbild gerundet, so daß sie sich
nach den Öffnungsseiten hin erweitern. Gemäß Fig. 7 (b) sind Kanten der Höhlungen
abschrägend geschliffen, so daß die Öffnungen trichterförmig sind. Beim Ausstanzen
der Löcher 4b wird überschüssiger Preßdruck zur Rundung an der einen Oberfläche
genutzt.
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während die andere Oberfläche durch Sandstrahlen, Granaliengebläse,
Hohen, Trommeln u.dgl., hearbeitet wird. Wenn Vorsprünge 4a anstelle von Höhlungen
ab vorgesehen sind, können diese in gleicher Weise gerundet werden.
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Wenn besondere Beanspruchung nur an einer Seite vorkommt, genügt es,
nur an dieser Seite die Rundung oder Abschrägung vorzunehmen, wie in Fig.
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7 (c) gezeigt.
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Durch die Rundung an den Kantenteilen der Vorsprünge 4a oder der Höhlungen
4b werden Schäden an der Auskleidung, wie Ausbrechen, Entstehung von Rissen udgl.,
verhindert. Hierdurch kann gleichzeitig die Flächendichte der Loch- bzw. Vorsprungsanordnung
verringert werden, was auch die Herstellungskosten vermindert.
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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. 8 werden diese Umstände vermieden.
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Bei dieser Ausführungsform ist ein vorgefertigtes rohrförmiges Auskloidungselement
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 Außendurchmesser geformt,
daß es nach der Schrumpfung einen dichten und fest 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.
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8 (b) 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 Schäden 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.