CH532744A

CH532744A - Flüssigkeits- und gasdichte Verbindung zwischen zwei Rohren und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: CH532744A
Application number: CH1917071A
Authority: CH
Inventors: Mueller Walter
Original assignee: Alusuisse
Priority date: 1971-12-30
Filing date: 1971-12-30
Publication date: 1973-01-15

Description

Flüssigkeits- und gasdichte Verbindung zwischen zwei Rohren und Verfahren zu ihrer Herstellung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine flüssigkeits- und gasdichte Verbindung zwischen zwei beliebig verlaufenden Rohren zu schaffen, wobei die Verbindung im Temperaturbereich von - lOOOC bis + 100ob und bei Unter- oder berdruck anwendbar sein soll. Solche Verbindungen werden z.B. in den verschiedensten Rohrkühlsystemen verlangt.

Es sind sogenannte Schrumprohre aus diversen Thermoplasten bekannt, die zur Ummantelung von Walzen, Wellen oder Kabelverbindungen, zur Sicherung von Schraubenverbindungen zweier Rohre oder als Verbindungselement zweier stirnseitig aneinanderstossender Rohre oder Wellen dienen. Diese Schrumpfrohre werden unter Erwärmung auf einen grösseren Durchmesser gebracht, so dass sie über den zu überziehenden bzw. die zu verbindenen Gegenstände gezogen werden können. Durch Wiedererwärmung nehmen sie dann ihre frühere Form wieder an und schrumpfen dabei auf die Gegenstände auf.

Die erwähnten Schrumpfrohre eigenen sich nicht für alle Anwendungszwecke. So ist die Haftfestigkeit in vielen Fällen ungenügend wie auch die Dichtigkeit der Verbindungen; die Verbindungen sind in Systemen mit leichtflüchtigen Flüssigkei- ten und mit Gasen nicht brauchbar.

Die Erfindung betrifft eine flüssigkeits- und gasdichte Verbindung von zwei Rohren mit beliebig verlaufenden Achsen unter Verwendung einer Verbindungsmuffe aus schrumpfbarem Kunststoff sowie ein Verfahren zur Herstellung der Verbindung. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Enden der Verbindungsmuffe unter Zwischenlage eines Klebstoffes auf die Enden der zu verbindenden Rohre aufgeschrumpft sind. Das Verfahren zur Herstellung der Verbindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Enden der Verbindungsmuffe in der Wärme aufgeweitet, dann abgekühlt und unter Zwischenlage eines Klebstoffes auf die Enden der zu verbindenden Rohre aufgesteckt und durch Wärmebehandlung aufgeschrumpft werden, wobei gegebenenfalls die Wärmebehandlung auch zur Aushärtung des Klebstoffes dient.

Besonders geeignet sind schrumpfbare Verbindungsmuffen aus vernetztem Polyolefin. Diese Rohre weisen ein für Thermoplaste optimales Zeitstandverhalten auch bei höheren Temperaturen auf, eine gute Dämpfung bei Schlag und Stossbeanspruchungen, hohe Schlagzähigkeit und Kerbschlagzähigkeit auch bei tiefen Temperaturen sowie geringe Kerbempfindlichkeit. Durch die Schrumpfspannung ist eine gleichmässige Verteilung des Klebstoffes und damit eine garantiert regelmässige Flächenhaftung zwischen dem zu verbindenden Rohrende und dem Schrumpfteil der Verbindungsmuffe unter dauernder Spannung gewährleistet.

Unter vernetztem Polyolefin versteht man ein Polyolefin, dessen Molekülketten durch Brücken miteinander verbunden sind. Diese Brücken reduzieren die Beweglichkeit der Molekülketten, so dass ein Gegenstand aus dem Polyolefin durch Erwärmung in eine andere Form gebracht werden kann, in der er nach Abkühlung fixiert bleibt, von der er jedoch bei Wiedererwärmung in die ursprüngliche Form zurückgeht (Memory-Effekt).

Die Verbindungsmuffen können verschiedene Formen aufweisen wie z.B. gerade Muffen für die stirnseitige Verbindung von Rohren oder auch Abzweigmuffen. Besonders geeignet ist die Erfindung für die Verbindung von parallel verlaufenden Rohren in Kühlsystemen mittels gebogener Verbindungsmuffen. Die zu verbindenden Rohre können aus beliebigen Materialien bestehen, vor allem aus Metall wie z.B. Aluminium, Kupfer, Messing, Stahl, Titan.

Als Klebstoff zum Verbinden der Muffen mit Metallrohren eignen sich z.B. Copolymere des Äthylens mit Vinylacetat, Acrylsäure und/oder Acrylsäureester, sowie Epoxid- und modifizierte Phenolharze. Sie können als Flüssigkeit, Lösung oder Pulver durch Tauchen und Spritzen, durch Umwickeln mit Klebefolien, durch elektrophoretischen Auftrag oder andere Verfahren aufgebracht werden, und zwar sowohl auf die zu verbindenden Rohrenden als auch auf die Innenseite der Verbindungsmuffe. Die zu verbindenden Rohrenden können nach üblichen Verfahren (Entfetten, Ätzen usw. für die Klebeverbindung vorbereitet werden.

Der Schrumpfprozess für Polyolefinmuffen benötigt je nach Werkstoff eine Mindesttemperatur zwischen 80 und 190ob.

Das Aushärten des Klebstoffes kann noch höhere Temperaturen erfordern. Der Schrumpf- und der Aushärteprozess sind bezüglich Temperatur und Zeit sinnvoll aufeinander abzustimmen.

Je nach Beanspruchungsart sind für Rohre im Durchmesserbereich von 9 bis 120 mm die ursprünglichen Innendurchmesser der Verbindungsmuffen 1 bis 10 mm kleiner zu wählen als der Aussendurchmesser der zu verbindenden Rohre, so dass sich die Verbindungsmuffen unter Spannung auf die Rohre aufschrumpfen.

Die Erfindung ist überall dort vorteilhaft, wo wegen schwerer Zugänglichkeit oder aus technischen Gründen ein Verbinden von Rohren durch Schweissen. Löten Verschrauben, Klemmen usw. nicht möglich oder nicht wirtschaftlich ist. Als Beispiel kommen die Verbindungen von Aluminium-Rohren bei Wärmeaustauschern, wo die Reinigung gelöteter Rohrverbindungen sehr aufwendig ist. oder Reparaturarbeiten an Haus-Wasserleitungen in Frage. Die Erfindung ermöglicht auch die Verbindung von Rohren aus verschiedenen Metallen miteinander die bei direktem Kontak korrosionsgefährdet sind. Auch werden sogenannte wilde, Korrosionen verursachende Ströme isoliert.

Die Fig. 1-3 zeigen Querschnitte durch Rohrverbindungen gemäss der Erfindung und Fig. 4 ein Anwendungsbeispiel. Die Fig. 1 zeigt die gerade Verbindung zweier zusammenstossender Rohre 1 und 2 mit aufgebrachter Klebstoffschicht 3 und der aufgeschobenen. über ihre ganze Länge aufgeweiteten Verbindungsmuffe 4 vor dem Aufschrumpfen. Fig. 2 zeigt die fertige Verbindung. In Fig. 3 ist eine bogenförmige Verbindungsmuffe 5 dargestellt zur Verbindung zweier paralleler Rohre 1 und 2. Es wurden lediglich die Enden des Rohrbogens aufgeweitet. Das Ende 6 ist im aufgeweiteten Zustand gezeigt; das Ende 7 ist bereits aufgeschrumpft (die Klebstoffschicht ist nicht dargestellt). Die Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt aus einem Wärmeaustauscher mit den parallelen Rohren 8 und den Kühllamellen 9. Die Rohrenden sind durch Umlenkbogen 10 gemäss Fig. 3 miteinander verbunden.

Die den Ein- und Austritt des Systems bildenden Rohrenden 11 sind durch gerade Verbindungsmuffen 12 mit Anschlussmuffen 13 verbunden.

Beispiel I
Zwei stumpf aneinanderstossende Aluminium-Rohre mit einem Aussenquerschnitt von 18 mm wurden entfettet, schwach gebeizt und in einem Fall mit einer 0,1 mm starken Klebstoftolie umwickelt und mit einer Verbindungsmuffe von 36 mm Länge aus vernetztem Polyäthylen hoher Dichte über zogen. die vom Ausgangsquerschnitt von 16/20 mm auf 20/ 25 mm aufgeweitet wurde. Zum Aufschrumpfen wurde die Verbindung während 10 Minuten auf 140-150OC erwärmt, wobei auch der Klebefilm schmolz und nach dem Abkühlen eine innige Verbindung zwischen Aluminium und Polyäthylen ergab.

Die Klebefolie bestand aus handelsüblichen Produkten, einem Äthylen-Acrylsäure-Colopymerisat (A) und einem Äthylenpfropfpolymerisat (B).

Die erhaltene Rohrverbindung wurde bei verschiedenen Temperaturen auf Druck geprüft; es ergaben sich bis zum l'ndichtwerden der Verbindung folgende Werte: Prúftemlleratur: Klebstoff A Klebstoff B OC 763 atü 100 atü 20cC 320 atü 285 atü 50 C 620 atü 430 atü 100#C 40 atü 38 atü
Im Vergleich dazu war ohne Verwendung von Klebstoff bei 'O C die Verbindung bereits bei 12 atü undicht.

Beispiel 2
Bei einem Wärmeaustauscher gemäss Fig. 4 mit Aluminium-Rohren vom Querschnitt 16 x 1 mm wurden Umlenkbogen und Anschlussmuffen aus vernetztem Polyäthylen hoher Dichte verwendet. Bei den Bogen waren nur 16 mm der Rohrbogenenden derart aufgeweitet, dass wie bei den geraden Anschlussmuffen nach dem Schrumpfprozess eine Massdifferenz von 2 mm gegenüber dem ursprünglichen Innendurchmesser in nicht aufgeweitetem Zustand verblieb. Die Rohrenden wurden in eine Lösung des Copolymers von Äthylen mit Vinylacetat getaucht, wobei sich eine Klebstoffschicht von etwa 0,1 Am Dicke bildete.

Aufgeschrumpft wurde in einem Luftumwälzofen bei einer Temperatur von 150'C. Der geforderte Prüfdruck von 12 atü bei 80C wurde erreicht. ohne dass eine Verbindungsstelle eine Undichtheit gezeigt hätte.

Beispiel 3
Bei einem Wasserleitungsrohr wurde ein Stück herausgeschnitten und eine T-förmige Abzweigung eingesetzt. Die Rohrenden und Verbindungsstellen des T-Abz,veigstückes wurden mit Toluol entfettet und mit einem Zweikomponenten Epoxydharz vom Typ G-EP-6 nach VSM-Norm 77200 3 bestrichen. Als Verbindungsstück der stirnseitig an das T Abzweigstück anstossenden Stahlrohre wurde je eine Schrumpfmuffe aus vernetztem Polyäthylen hoher Dichte verwendet. Mit einem tragbaren Nvarmluftgerät wurden die aufgesteckten Muffen auf 140 C erwärmt. Nach '4stündiger Aushärtezeit des Epoxydharz-Klebstoffes bei 'O;C konnte die Verbindung verlustfrei mit 15 atü Wasser abgepresst werden.

PATENTANSPRUCH 1
Flüssigkeits- und gasdichte Verbindung zwischen zwei Rohren mit beliebig verlaufenden Achsen unter Verwendung einer Verbindungsmuffe aus schrumpfbarem Kunststoff. dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Enden der Verbindungsmuffe unter Zwischenlage eines Klebstoffes auf die Enden der zu verbindenden Rohre aufgeschrumpft sind.

PATENTANSPRUCH II
Verfahren zur Herstellung einer flüssigkeits- und gasdichten Verbindung nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Enden der Verbindungsmuffe in der Wärme aufgeweitet, dann abgekühlt und unter Zwischenlage eines Klebstoffes auf die Enden der zu verbindenden Rohre lufgesteckt und durch Wärmebehandlung aufgeschrumpft werden.

PATENTANSPRUCH III
Verwendung der Verbindung nach Patentanspruch I für die Verbindung von Rohren in Wärmeaustauschern.

UNTERANSPRÜCHE
1. Verbindung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmuffe über ihre ganze Länge auf zwei zusammenstossende Rohrende aufgeschrumpft ist.

2. Verbindung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeinet, dass die Verbindungsmuffe ein Rohrbogen ist, deren Enden auf di zu verbindenden Rohrenden aufgeschrumpft sind.

3. Verbindung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmuffe eine Abzweigung ist, deren Enden auf die zu verbindenden Rohrenden aufgeschrumpft sind.

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.

Claims

**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. bezüglich Temperatur und Zeit sinnvoll aufeinander abzustimmen.

Je nach Beanspruchungsart sind für Rohre im Durchmesserbereich von 9 bis 120 mm die ursprünglichen Innendurchmesser der Verbindungsmuffen 1 bis 10 mm kleiner zu wählen als der Aussendurchmesser der zu verbindenden Rohre, so dass sich die Verbindungsmuffen unter Spannung auf die Rohre aufschrumpfen.

Die Erfindung ist überall dort vorteilhaft, wo wegen schwerer Zugänglichkeit oder aus technischen Gründen ein Verbinden von Rohren durch Schweissen. Löten Verschrauben, Klemmen usw. nicht möglich oder nicht wirtschaftlich ist. Als Beispiel kommen die Verbindungen von Aluminium-Rohren bei Wärmeaustauschern, wo die Reinigung gelöteter Rohrverbindungen sehr aufwendig ist. oder Reparaturarbeiten an Haus-Wasserleitungen in Frage. Die Erfindung ermöglicht auch die Verbindung von Rohren aus verschiedenen Metallen miteinander die bei direktem Kontak korrosionsgefährdet sind. Auch werden sogenannte wilde, Korrosionen verursachende Ströme isoliert.

Die Fig. 1-3 zeigen Querschnitte durch Rohrverbindungen gemäss der Erfindung und Fig. 4 ein Anwendungsbeispiel. Die Fig. 1 zeigt die gerade Verbindung zweier zusammenstossender Rohre 1 und 2 mit aufgebrachter Klebstoffschicht 3 und der aufgeschobenen. über ihre ganze Länge aufgeweiteten Verbindungsmuffe 4 vor dem Aufschrumpfen. Fig. 2 zeigt die fertige Verbindung. In Fig. 3 ist eine bogenförmige Verbindungsmuffe 5 dargestellt zur Verbindung zweier paralleler Rohre 1 und 2. Es wurden lediglich die Enden des Rohrbogens aufgeweitet. Das Ende 6 ist im aufgeweiteten Zustand gezeigt; das Ende 7 ist bereits aufgeschrumpft (die Klebstoffschicht ist nicht dargestellt). Die Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt aus einem Wärmeaustauscher mit den parallelen Rohren 8 und den Kühllamellen 9. Die Rohrenden sind durch Umlenkbogen 10 gemäss Fig. 3 miteinander verbunden.

Die den Ein- und Austritt des Systems bildenden Rohrenden 11 sind durch gerade Verbindungsmuffen 12 mit Anschlussmuffen 13 verbunden.

Beispiel I Zwei stumpf aneinanderstossende Aluminium-Rohre mit einem Aussenquerschnitt von 18 mm wurden entfettet, schwach gebeizt und in einem Fall mit einer 0,1 mm starken Klebstoftolie umwickelt und mit einer Verbindungsmuffe von 36 mm Länge aus vernetztem Polyäthylen hoher Dichte über zogen. die vom Ausgangsquerschnitt von 16/20 mm auf 20/ 25 mm aufgeweitet wurde. Zum Aufschrumpfen wurde die Verbindung während 10 Minuten auf 140-150OC erwärmt, wobei auch der Klebefilm schmolz und nach dem Abkühlen eine innige Verbindung zwischen Aluminium und Polyäthylen ergab.

Die Klebefolie bestand aus handelsüblichen Produkten, einem Äthylen-Acrylsäure-Colopymerisat (A) und einem Äthylenpfropfpolymerisat (B).

Die erhaltene Rohrverbindung wurde bei verschiedenen Temperaturen auf Druck geprüft; es ergaben sich bis zum l'ndichtwerden der Verbindung folgende Werte: Prúftemlleratur: Klebstoff A Klebstoff B OC 763 atü 100 atü 20cC 320 atü 285 atü 50 C 620 atü 430 atü 100#C 40 atü 38 atü Im Vergleich dazu war ohne Verwendung von Klebstoff bei 'O C die Verbindung bereits bei 12 atü undicht.

Beispiel 2 Bei einem Wärmeaustauscher gemäss Fig. 4 mit Aluminium-Rohren vom Querschnitt 16 x 1 mm wurden Umlenkbogen und Anschlussmuffen aus vernetztem Polyäthylen hoher Dichte verwendet. Bei den Bogen waren nur 16 mm der Rohrbogenenden derart aufgeweitet, dass wie bei den geraden Anschlussmuffen nach dem Schrumpfprozess eine Massdifferenz von 2 mm gegenüber dem ursprünglichen Innendurchmesser in nicht aufgeweitetem Zustand verblieb. Die Rohrenden wurden in eine Lösung des Copolymers von Äthylen mit Vinylacetat getaucht, wobei sich eine Klebstoffschicht von etwa 0,1 Am Dicke bildete.

Aufgeschrumpft wurde in einem Luftumwälzofen bei einer Temperatur von 150'C. Der geforderte Prüfdruck von 12 atü bei 80C wurde erreicht. ohne dass eine Verbindungsstelle eine Undichtheit gezeigt hätte.

Beispiel 3 Bei einem Wasserleitungsrohr wurde ein Stück herausgeschnitten und eine T-förmige Abzweigung eingesetzt. Die Rohrenden und Verbindungsstellen des T-Abz,veigstückes wurden mit Toluol entfettet und mit einem Zweikomponenten Epoxydharz vom Typ G-EP-6 nach VSM-Norm 77200 3 bestrichen. Als Verbindungsstück der stirnseitig an das T Abzweigstück anstossenden Stahlrohre wurde je eine Schrumpfmuffe aus vernetztem Polyäthylen hoher Dichte verwendet. Mit einem tragbaren Nvarmluftgerät wurden die aufgesteckten Muffen auf 140 C erwärmt. Nach '4stündiger Aushärtezeit des Epoxydharz-Klebstoffes bei 'O;C konnte die Verbindung verlustfrei mit 15 atü Wasser abgepresst werden.

PATENTANSPRUCH 1 Flüssigkeits- und gasdichte Verbindung zwischen zwei Rohren mit beliebig verlaufenden Achsen unter Verwendung einer Verbindungsmuffe aus schrumpfbarem Kunststoff. dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Enden der Verbindungsmuffe unter Zwischenlage eines Klebstoffes auf die Enden der zu verbindenden Rohre aufgeschrumpft sind.

PATENTANSPRUCH II Verfahren zur Herstellung einer flüssigkeits- und gasdichten Verbindung nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Enden der Verbindungsmuffe in der Wärme aufgeweitet, dann abgekühlt und unter Zwischenlage eines Klebstoffes auf die Enden der zu verbindenden Rohre lufgesteckt und durch Wärmebehandlung aufgeschrumpft werden.

PATENTANSPRUCH III Verwendung der Verbindung nach Patentanspruch I für die Verbindung von Rohren in Wärmeaustauschern.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verbindung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmuffe über ihre ganze Länge auf zwei zusammenstossende Rohrende aufgeschrumpft ist.

2. Verbindung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeinet, dass die Verbindungsmuffe ein Rohrbogen ist, deren Enden auf di zu verbindenden Rohrenden aufgeschrumpft sind.

3. Verbindung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmuffe eine Abzweigung ist, deren Enden auf die zu verbindenden Rohrenden aufgeschrumpft sind.

4. Verbindung nach Patentanspruch I und einem der Unteransprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmuffe aus vernetztem Polyolefin besteht.

5. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff bei der Wärmebehandlung ausgehärtet wird.