CH417057A - Verfahren zum kontinuierlichen Aufbringen einer wärmeisolierenden Hülle aus geschäumtem Kunststoff auf Metallrohre und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

  Verfahren zum kontinuierlichen Aufbringen einer     wärmeisolierenden    Hülle aus  geschäumtem     Kunststoff    auf     Metallrohre    und Vorrichtung zur     Durchführung    des     Verfahrens       Es sind     wärmeisolierte    Metallrohre bekannt,  welche eine     Kunststoffummantelung    aufweisen, wo  bei diese so ausgebildet sein kann, dass sie gegen das       Metallrohr    vorstehende Rippen verschiedener Form  und unterschiedlichen Querschnitts aufweist und auf  diese Weise Luftkanäle entlang des     Metallrohrs    ge  bildet werden, die eine relativ hohe Wärmeisolierung  mit sich bringen.

   Der Nachteil derartiger Rohrisola  tionen besteht darin, dass die Wärmekonvektion ent  lang der Kanäle und die     Abseheidung    von Kondens  wasser und die damit verbundene Korrosion von Me  tallrohr und eventuell Kunststoffmaterial nicht ver  mieden wird. Diese Nachteile besitzen Vorschläge zur  Wärmeisolation von Rohren nicht, wo der Kunst  stoffmantel keine axiale sondern radiale Rippen und  damit Luftkanäle, eventuell auch schraubenförmige  mit Trennwänden zur Unterteilung der Lufträume  aufweist.  



  Es sind auch Wärmeisolationen für     Metallrohre     aus geschäumten Kunststoffen bekannt,     jedoch    wer  den diese nicht in einem kontinuierlichen Verfahren  aufgebracht, sondern in Form von Platten um die  Rohre gelegt und weisen damit alle Nachteile von ver  klebten oder verschweissten Ummantelungen auf. Dar  über hinaus weisen diese     Schaumstoffbeläge    an der  Aussenseite meistens offene Poren auf, so dass ein Um  wickeln mit einer dichten Folie oder ein Überzug aus  einem Kunststoffschlauch nicht vermieden werden  kann.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren     zum    kontinuier  lichen Aufbringen einer wärmeisolierenden Hülle aus  geschäumtem Kunststoff auf Metallrohre ist dadurch       gekennzeichnet,    dass man das Rohr auf eine Tempera  tur von maximal     250     C     vorwärmt,    auf das warme  Rohr     eine        Kunststoffmasse,    enthaltend ein schäum-    bares Kunstharz, Weichmacher und Treibmittel auf  bringt, die Kunstharze durch Einwirkung von Wärme  geliert und dann durch Zersetzen des Treibmittels  schäumt.  



  Bei der nach dem erfindungsgemässen Verfahren  erfolgenden Aufbringung des Isoliermantels aus ge  schäumtem Kunststoff werden alle mit den bekann  ten Isolationen auftretenden Nachteile vermieden. Die  erfindungsgemäss ummantelten Rohre besitzen eine  glatte, geschlossene     Oberfläche    und benötigen daher  keine Schutzschicht in     irgendeiner    Form. Da keine       Luftkanäle    vorhanden sind, besteht nicht die Gefahr  einer Wärmekonvektion und der Niederschlagung von  Feuchtigkeit oder Eindringen von korrodierenden  Flüssigkeiten und     Substanzen,    die zur Beschädigung  des Metallrohres oder der Isolation führen können.

    Darüber hinaus weisen die nach dem erfindungsgemä  ssen Verfahren     umhüllten    Rohre eine hervorragende  Wärmedämmung auf und sind hinsichtlich der  Wärmeverluste je laufendem Meter allen bekannten  Produkten überlegen.  



  Nach dem erfindungsgemässen Verfahren lassen  sich gerade Rohre wie auch Rohrbunde mit einer       Wärmeisolation    überziehen.  



  Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrich  tung zur     Durchführung    des erfindungsgemässen Ver  fahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie  mit Führungsrollen, einem Glühofen, einer Rohr  abschreckung, einem     Vorwärmeofen,    einem Behälter  für die aufzutragende Kunststoffmasse mit Bodenöff  nung für das     hindurchzuführende    Rohr und einem       Wärmeofen    versehen ist.  



  Die Erfindung     wird    im folgenden anhand der  Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:           Fig.    1 eine beispielsweise Vorrichtung zum Behan  deln von geraden Rohrstücken,       Fig.    2 eine zweite beispielsweise Vorrichtung zum  Behandeln von Ringrohren und       Fig.    3 eine     dritte    beispielsweise Vorrichtung, bei  der alle Teile     wendelförmig    angeordnet sind.  



  In     Fig.    1 ist eine Vorrichtung zum Aufbringen  einer wärmeisolierenden Hülle auf gerade Rohre, bei  spielsweise mit einer Länge von 6 m, wie Kupfer  rohre im allgemeinen auf dem Markt sind, dargestellt.  Das Rohr durchläuft nacheinander die Glühzone 2,  die     Abschreckzone    3, die     Vorwärmzone    4, den Be  hälter 6 mit der Kunststoffmasse, den     Wärmeofen    mit  den Teilen 7 und 8, woraus sich ergibt, dass die Vor  richtung für gerade Rohrlängen eine beträchtliche  Höhe an verfügbarem Raum erfordert, und zwar der  ungefähr     21/2-3fachen    Rohrlänge.

   Es ist zweckmässig,  zumindest die Beschichtung vertikal oder fast verti  kal vorzunehmen, da sonst die Gefahr des     Ablaufens     und einer Entstehung von ungleicher Manteldicke be  steht.  



  Die in     Fig.    2     dargestellte    Vorrichtung ist zum Auf  bringen einer wärmeisolierenden Hülle auf Ringrohre  ausgerüstet. Vor Eintritt in den     Weichglühofen    erfolgt  das Abwickeln 20 und Richten und nach Austritt aus  der     Gelierzone,    gegebenenfalls nach     Kühlung,    ein  mehrfaches Umlenken 21 und     Wiederaufwickeln    22  der ummantelten Rohre.  



  Es ist jedoch nicht notwendig, die Rohrbunde ab  zuwickeln, die Rohre zu richten und sie nach Ver  lassen der     Gelierzone    und Umlenken und Passieren  der Treibzone wieder aufzuwickeln, sondern es kön  nen die Rohrbunde in der Achse des Bundes lediglich       schraubenförmig    aufgezogen werden und so die ganze  Vorrichtung zum     Weichglühen    und Beschichten durch  laufen. Hier bestehen nun verschiedene     Variations-          möglichkeiten    zur     Durchführung    des     Aufbringungs-          verfahrens.     



  Die einfachste Form besteht darin, dass die Rohr  wendel durch Führungsrollen eingeführt wird und den  Ofen     zum        Weichglühen    durchläuft. Dieser     kann    nach  einer speziellen     Ausführungsform    ein Induktionsofen  für Mittel- oder     Hochfrequenzenergie    sein. Nach Ver  lassen des     Glühofens    wird das Rohr abgeschreckt,  beispielsweise mit Wasser, und gelangt     dann    in die       Vorwärmzone,    wo es auf die     für    die Beschichtung  zweckmässige Temperatur gebracht wird.

   Die     Behei-          zung    der     Vorwärmzone    geschieht nach einer speziel  len Ausführungsform wieder durch induktive     Behei-          zung    des Metallrohres. Nun passiert das Rohr im all  gemeinen nicht angetriebene Führungen und gelangt  von unten in den     Behälter    mit der Kunststoffmasse  und weiter in die     Gelierzone,    in der beispielsweise mit       Infrarotstrahlern    oder durch     Warmluft    die gewünschte  Temperatur gehalten wird.

   An die     Gelierzone    schliesst  sich die Treibzone an, welche beispielsweise eben  falls mit Infrarotstrahlern oder     mit    einem     Warmluft-          system    verbunden ist. Nach Verlassen der Treibzone  wird das nunmehr fertig ummantelte Rohr nach  neuerlichem Passieren von Führungsrollen abgezogen.

      Eine Variationsmöglichkeit dieses Grundprinzips  des     erfindungsgemässen    Verfahrens liegt darin, die       Gelierzone    und die Treibzone nicht direkt in einem       Wärmeofen        aneinanderzuschliessen    - dies kann erfor  derlich sein, wenn die beiden Zonen in bezug auf die  Länge einer Rohrwindung zu lang sein würden -,  sondern die Treibzone in die 2. Windung der Rohr  wendel zu verlegen.

   In diesem Fall ist eine     Kühlung     und dann     Führung    des Rohres zwischen der     Gelier-          zone    und der Treibzone     zweckmässig.    Grundsätzlich  können     Fälle    auftreten, wo das die Treibzone verlas  sende ummantelte Rohr, bevor es in die Führungsrol  len bei Verlassen der Vorrichtung eintritt, gekühlt  werden soll.  



  Die Führung des Metallrohres durch die Vorrich  tung stellt ein gewisses Problem dar. Bei Eintritt in  die Glühzone wird das Rohr mit Hilfe von bekannten,  im allgemeinen zueinander versetzten Rollen ein  geführt, zwischen     Vorwärmzone    und Beschichtung  von mitlaufenden Rollen gehalten und kann dann  erst wieder - bei Kombination der     Gelierzone    mit der  Treibzone - nach Verlassen des     Wärmeofens    bzw.  nach der     Gelierzone,    wenn die Treibzone erst in der  2. Windung liegt,     geführt    werden.  



  Anhand beiliegender     Fig.    3 wird nun diese ganz  besonders bevorzugte Form des     Aufbringungsverfah-          rens    erläutert. Das Rohr aus dem aufgezogenen Rohr  bund tritt in die Vorrichtung über die     Führungsrollen     1 in den Glühofen 2 ein. Hier wird es - wenn es sich  um Kupferrohr handelt - auf die     gewählte    Tempera  tur, in diesem Fall auf etwa 600  C erhitzt und nach  Verlassen des     Glühofens    mit Wasser abgeschreckt,  wie durch die Brause 3 angedeutet.

   Nun gelangt das  Rohr in die     Vorwärmzone    4 und wird hier auf eine  Temperatur zwischen 220 und 240  C erwärmt, pas  siert die mitlaufenden     Führungsrollen    5 und tritt in  den     Behälter    der Kunststoffmasse 6 ein. Die konstruk  tive Ausbildung dieses Kunststoffbehälters ist     für    die  Funktionsfähigkeit des Verfahrens nicht wesentlich.  Es ist nur     darauf    zu achten, dass das Niveau der  Masse während des kontinuierlichen     Beschichtungs-          vorganges    im wesentlichen konstant gehalten und  eine übermässige Temperatursteigerung eventuell durch  Aussenkühlung vermieden wird.

   Das Rohr verlässt den       Kunststoffbehälter    mit einer Temperatur von etwa  120-130  C und weist eine     Beschichtungsdicke    von  etwa 0,5-1 mm auf. Dieses Rohr läuft nun durch  Teil 7 des     Wärmeofens,    welcher auf einer Temperatur  zwischen 150 und 160  C gehalten wird. Hier findet  die Versteifung des Kunststoffs so weit statt, dass bei  Bedarf eine     Führung    des beschichteten Rohres er  folgen kann. In diesem Fall ist es zweckmässig, eine       Kühlzone    vor der Führung einzuschalten.

   Bei der       Ausführungsform    nach der     Fig.    3 sind jedoch     Gelier-          zone    und Treibzone zu dem     Wärmeofen    7, 8 zusam  mengeschlossen, um die Wärmeverluste zwischen     Ge-          lier-    und Treibzone möglichst gering zu halten. In der  Treibzone wird das beschichtete Rohr auf eine Tem  peratur von 180-200  C gebracht, wobei im wesent  lichen das Schäumen des Kunststoffs von innen erfolgt      und die Oberfläche des Mantels glatt und dicht infolge  eines Gehalts an nur geschlossenen Poren ausgebildet  wird.

   Bei Verlassen der Treibzone hat die aufge  brachte Masse die     ungefähr        3-4fache    Dicke, und zwar  etwa     l,5-4    mm. Die mittlere Dichte des geschäum  ten Kunststoffmantels beträgt daher etwa 0,2 bis  0,4     g/cm3.     



  Es ist auch möglich, jedoch nicht erforderlich, die  so erhaltene geschäumte Kunststoffummantelung noch  mit einem     überzug    zur Verbesserung der Oberfläche  zu versehen, wobei     zweckmässigerweise    dasselbe  Kunststoffmaterial wie für den Schaumstoff, jedoch  ohne Zusatz des Treibmittels, angewandt und nach  der     Auftragung    das Material nur noch geliert werden  muss. Eine solche Oberflächenschicht kann eine Dicke  von etwa 0,5-1 mm besitzen.  



  Die Länge der     Gelierzone    und der Treibzone so  wie auch eine eventuelle zusätzliche     Kühlzone    zwi  schen     Gelierzone    und Treibzone und eine Nachküh  lung nach der Treibzone hängt weitestgehend von  dem verwendeten Kunststoffmaterial, der Durchlauf  geschwindigkeit und der     Auftragungsdicke    ab. Im all  gemeinen wird eine     Durchlaufgeschwindigkeit    von  1     m/min    angewandt. Bei dünneren Ummantelungen  kann die     Durchlaufgeschwindigkeit    erhöht werden, bei  grösserer     Auftragstrecke    muss sie entsprechend verrin  gert werden oder sind die Gelier- und Treibzone zu  verlängern.  



  Die Beschleunigung der     Gelierung    kann,     wenn    ge  wünscht, erreicht werden, indem man zwischen die  Beschichtung und die     Gelierzone    oder ganz oder teil  weise über der     Gelierzone    noch eine kurze Heizzone  einschaltet, die nach einer speziellen     Ausführungsform     auch wieder eine Induktionsheizung ist.  



  Als Kunststoffmaterial eignet sich grundsätzlich  jeder     schäumbare    Kunststoff, soweit er unter entspre  chenden Temperaturbedingungen der Anwendung  mit den Metallen des Rohres eine ausreichende Ver  träglichkeit besitzt. In erster Linie können hierfür       Polyvinylchloride,    Polyäthylen,     Polypropylen    und  höher     Polyolefine    sowie die entsprechenden Misch  polymeren, Polystyrole u. a., ferner auch     Phenolform-          aldehyd-    und     Polyurethanharze    verwendet werden.  Den Kunststoffmassen werden in bekannter Weise die  üblichen Weichmacher, Treibmittel und speziellen    Stabilisatoren zugesetzt.

   An Treibmitteln können na  türlich nur solche angewendet werden, welche ein       inertes    Gas liefern, insbesondere Stickstoff und Koh  lendioxyd, um eine Reaktion des durch das Treib  mittel entwickelten Gases mit dem Metall zu ver  meiden.  



  Das     erfindungsgemässe    Verfahren wird in einem  Beispiel näher erläutert.  



  <I>Beispiel</I>  In die Vorrichtung nach     Fig.    3 wurde ein Kup  ferrohr mit einem Aussendurchmesser von 12 mm in  Form eines aufgezogenen Rohrbundes, wie er aus der       Trommelziehmaschine    kommt, eingeführt, bei etwa  600  C weichgeglüht, mit Wasser abgeschreckt, auf  225  C vorgewärmt und gelangt nun in den Behälter  mit der Kunststoffmasse.

   Diese enthielt 63-65 Teile       Polyvinylchlorid,    32-35 Teile Weichmacher     (Phtha-          lat),    bis 5     %        Sekundärweichmacher,    1,0-1,5 Teile  Treibmittel     Azodicarbonamid        ( Porofor )    sowie in  bekannter Weise     Wärme-    und Lichtstabilisatoren für       Polyvinylchlorid    und bis 5 Teile     Füllstoff    in Form  von Schlämmkreide.  



  Bei einer     Durchlaufgeschwindigkeit    von 1     m/min     werden im allgemeinen etwa 50-60     g/lfm,    hier  62     g/lfm,    aufgetragen. Der     Gelierofen    hatte eine  Länge von etwa 50 cm und wurde auf rund 155  C  gehalten. Der anschliessende Treibofen hielt das Rohr  auf einer Temperatur von 185  C. Nach Verlassen der  Treibzone war der Kunststoff tadellos geschäumt,  hatte eine einwandfreie Oberfläche, eine Dichte von  etwa 0,44     g/cm3    und eine Dicke von etwa 3,5 mm.  



  Die Bestimmung der Struktur des Mantels ergab  in dem Kunststoffgerüst 64 % geschlossene Zellen und  3 % offene Zellen, in der Hauptsache in der Ober  flächenschicht.  



  Die nach diesem Verfahren mit einer geschäumten       Kunststoffmasse    ummantelten Kupferrohre weisen  hervorragende     Wärmedämmwerte    auf, so dass sie sich  insbesondere zur Installation von Warmwasser- und       Heisswassersystemen    eignen.

   Im folgenden werden die  Werte für den Wärmeverlust bei Raumtemperatur an  einem     6-m-Rohr,    das Wasser mit einer Temperatur  von 80  C mit einer Geschwindigkeit von 2,5     1/min     durchfliesst,     zusammengestellt.     
EMI0003.0054     
  
    nach <SEP> 1 <SEP> Minute <SEP> nach <SEP> 2 <SEP> Minuten
<tb>  Blankes <SEP> Kupferrohr <SEP> -39 C <SEP> -38 C
<tb>  Mit <SEP> Kunststoffschlauch <SEP> isoliertes <SEP> Kupferrohr <SEP> -6,1  <SEP> C <SEP> -5,8  <SEP> C
<tb>  Mit <SEP> geschäumtem <SEP> Kunststoffmantel <SEP> isoliertes
<tb>  Kupferrohr <SEP> -2,1  <SEP> C <SEP> -1,9  <SEP> C       Aus dieser Tabelle ergibt sich deutlich die Überlegenheit der erfindungsgemäss hergestellten wärmeiso  lierten Rohre.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zum kontinuierlichen Aufbringen einer wärmeisolierenden Hülle aus geschäumtem Kunststoff auf Metallrohre, dadurch gekennzeichnet, dass man das Rohr auf eine Temperatur von maximal 250 C vorwärmt, auf das warme Rohr eine Kunststoffmasse, enthaltend ein schäumbares Kunstharz, Weichmacher und Treibmittel aufbringt, die Kunstharze durch Ein wirkung von Wärme geliert und dann durch Zersetzen des Treibmittels schäumt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge- kennzeichnet, dass man das kunststoffüberzogene Rohr zwischen der Gelierung und der Aufschäumung nach Abkühlen durch Führungsrollen laufen lässt. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge- kennzeichnet, dass man vor oder während des Gelie- rens das Rohr induktiv heizt. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch I zum Aufbrin gen einer wärmeisolierenden Hülle aus geschäumtem Kunststoff auf Kupferrohre, dadurch gekennzeichnet, dass man das in einem Ofen auf 600 C erhitzte und dann abgeschreckte Rohr in der Vorwärmezone auf 220-240 C erwärmt, durch eine Kunststoffmasse, die sich in einem Behälter befindet und 60-70 Teile Poly- vinylchlorid, 30-40 Teile Weichmacher und 0,5-3 Treibmittel enthält, führt,

   dann das 120-140 C warme, beschichtete Rohr zuerst auf eine Temperatur von 150-160 C und dann eine Temperatur von 180 bis 200 C aufheizt. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass man das Metallrohr vor dem Auf bringen des Kunststoffes weichglüht. 5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge- kennzeichnet, dass man eine Stabilisatoren und Füll stoffe enthaltende Kunststoffmasse verwendet. 6.

   Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass man das ummantelte Rohr nach der Aufschäumung des Kunstharzes in einer Kühl zone abkühlt. 7. Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, dass man eine Füllstoffe und Beschleu niger sowie Stabilisatoren für das Polyvinylchlorid ent haltende Kunststoffmasse verwendet.

   PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Führungsrollen (5), einem Glühofen (2), einer Rohrabschreckung (3), einem Vorwärmeofen (4), einem Behälter (6) für die aufzutragende Kunststoff masse mit Bodenöffnung für das hindurchzuführende Rohr und einem Wärmeofen (7, 8) versehen ist. UNTERANSPRÜCHE B. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Vorwärmeofen (4) Führungsrollen (1), ein Glühofen (2) und eine Rohr abschreckung (3) vorgesehen sind. 9.

   Vorrichtung nach Unteranspruch 8 für das Beschichten von zu Bunden aufgewickelten Rohren, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrführung (1), der Glühofen (2), die Abschreckung (3), der Vor wärmeofen (4), die Führung (5), der Kunststoff- beschichtungsbehälter (6) und der Wärmeofen (7, 8) wendelförmig entsprechend dem Durchmesser der Rohrbunde angeordnet sind. 10. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wärmeofen (8) und Führungsrollen (9) eine Kühleinrichtung angeord net ist. 11.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kunststoffbeschich- tungsbehälter (6) und Wärmeofen (7) eine Induktions heizung vorgesehen ist. 12. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass über dem ganzen oder einem Teil des Wärmeofens (7) eine Induktionsheizung vor gesehen ist.