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DE69211657T2 - Verfahren zur Herstellung eines aufblasbaren Verschlussstopfens für Rohrleitungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines aufblasbaren Verschlussstopfens für Rohrleitungen

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DE69211657T2
DE69211657T2 DE69211657T DE69211657T DE69211657T2 DE 69211657 T2 DE69211657 T2 DE 69211657T2 DE 69211657 T DE69211657 T DE 69211657T DE 69211657 T DE69211657 T DE 69211657T DE 69211657 T2 DE69211657 T2 DE 69211657T2
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DE
Germany
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balloon
wire
wires
plug
elastic material
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DE69211657T
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Frederik Johan Govaert
Beugen Jochim Van
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J Van Beugen Beheer BV
Original Assignee
J Van Beugen Beheer BV
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Publication of DE69211657T2 publication Critical patent/DE69211657T2/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29D22/02—Inflatable articles
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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen aufblasbaren Verschlußstopfen für Rohrleitungen und ein Verfahren zu dessen Herstellung, wobei der Stopfen ein aufblasbares ballonartiges Element aus elastischem Material und sich von dem einem Ende zu dem anderen Ende des Ballons erstreckende Verstärkungsdrähte umfaßt.
  • Solche Stopfen werden zum Verschließen von Rohrleitungen, z.B. Gasrohrleitungen, verwendet und werden zuvor in eine Öffnung der Gasrohrleitung eingesetzt, woraufhin das ballonartige Element durch Druckluft oder dergleichen unter Druck gesetzt wird, so daß sich der Ballon erweitert und den Durchgang der Rohrleitung verschließt. Damit der Ballon irgendeinen Druck auf die Innenwand der Gasrohrleitung ausüben kann, muß der Ballon eine beschränkte Bewegungsfreiheit aufweisen, weshalb eine separate Hülle aus einem Webmaterial um den Ballon angeordnet ist. Diese separate Hülle hat eine begrenzte Elastizität, so daß, wenn der Ballon aufgeblasen wird, er sich in der axialen Richtung der Rohrleitung nicht ausdehnen kann und der Druck des gasförmigen Mediums in dem Ballon gegen die Innenwand der Rohrleitung ausgeübt wird, so daß ein hinreichender verschlußdruck erhalten werden kann.
  • Eine Herstellung eines Ballons mit einer ihn umgebenden separaten Hülle ist ziemlich zeitraubend und hat außerdem die Einschränkung, daß der Bereich von Durchmessern der Rohrleitungen zum Verschließen beschränkt werden muß, weshalb Ballons mit verschiedenen Nenn-Arbeitsdurchmessern verwendet und gelagert werden müssen.
  • Stopfen sind, z.B. wie in EP-A-0 270 367 offenbart, schon bekannt, worin das ballonartige Element mit Verstärkungsdrähten in dessen äußerer Oberfläche versehen ist, welche Drähte in Endstücken verankert sind. Die Art und Weise einer Herstellung solch eines ballonartigen Elements ist ebenfalls zeitraubend und teuer.
  • Die Erfindung hat zum Ziel, die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren zu schaffen, womit ein aus einem ballonartigen Element bestehender Stopfen auf einfache und billige Weise hergestellt werden kann.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung unterscheidet sich insofern, als das ballonartige Element auf einen vorbestimmten Druck aufgeblasen wird,
  • - ein Draht oder eine Gruppe von Drähten, die jeweils einen niedrigeren Elastizitätskoeffizienten als denjenigen des elastischen Materials aufweisen, von dem einen Ende zu dem anderen Ende des Ballons angeordnet wird, und
  • - der Draht oder die Drähte an die äußere Oberfläche des Ballons angebracht bzw. angehaftet wird oder werden.
  • Wegen der Drähte mit einem niedrigeren Elastizitätskoeffizienten als demjenigen des elastischen Materials, die sich im wesentlichen in axialer Richtung des ballonartigen Elements erstrecken, ist ein Dehnen des Ballons in axialer Richtung nach einem Aufblasen auf den Nenn-Arbeitsdruck beschränkt, und der Ballon wird sich nur in radialer Richtung dehnen, bis der Ballon gegen die Innenwand der Rohrleitung drückt. Es ist daher nicht länger notwendig, eine separate Hülle anzubringen. Der Ballon kann sich außerdem in radialer Richtung über einen viel größeren Bereich von Durchmessern dehnen, so daß weniger Ballongrößen erforderlich sind.
  • Gemäß einer Weiterentwicklung des Verfahrens der Erfindung wird der Draht von einer Vorratsspule gezogen und um die Ballonenden gewickelt, worin das ballonartige Element um dessen Längsachse gedreht wird. Abhängig von dem Drehschritt kann folglich eine große Anzahl von sich von dem einen Ende zu dem anderen erstreckenden Drahtteilen auf der Ballonoberfläche angeordnet werden, woraufhin ein Haften bzw. Kleben stattfinden kann.
  • In der bevorzugten Ausführungsform wird nach einem Anordnen der Drähte auf der Oberfläche ein Latexmaterial auf die Oberfläche des ballonartigen Elements gespritzt, so daß die Drähte damit innig bzw. fest an der Oberfläche haften können.
  • Gemäß einer Variante des Verfahrens ist es auch möglich, den Draht gleichzeitig mit dem Latex auf die Oberfläche aufzubringen bzw. zu sprühen.
  • Es ist ferner möglich, vor einem Spritzen die Drähte aus Fasern zu spinnen, sie mit dem Latex zu kleben und sie anschließend auf der Oberfläche anzubringen.
  • Vor einem Anbringen der Drähte kann die Oberfläche des ballonartigen Elements mit einer Haftschicht beschichtet werden.
  • Die Erfindung bezieht sich ferner auf den gemäß dem oben beschriebenen Verfahren erhaltenen Stopfen, worin das ballonartige Element aus einem elastischen Material, z.B. Gummi, besteht. Die angebrachten Verstärkungsdrähte können aus Stahldraht, Glas- oder Kohlenstoffaser bestehen, welche Fasern zuvor zu Drähten gesponnen werden können.
  • Bei solch einem ballonartigen Element schlägt die Erfindung ferner vor, eine Führungswelle zu verbessern, die in dem Ballon angeordnet ist, um den Ballon von der entleerten zu der aufgeblasenen Stellung und umgekehrt zu führen. Gemäß der Erfindung ist die Führungswelle teleskopisch zusammenschiebbar.
  • Das oben erwähnte Verfahren und andere Merkmale der Erfindung werden im folgenden in mehreren Ausführungsformen erklärt, die in der beigefügten Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung:
  • zeigt Figur 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Ausführen der Erfindung gemäß einer ersten Ausführungsform,
  • zeigen die Figuren 2 und 3 perspektivische Ansichten des erhaltenen Verschlußstopfens im entleerten bzw. aufgeblasenen Zustand in einem rohrförmigen Element,
  • zeigen die Figuren 4a und b jeweils eine perspektivische Ansicht einer anderen Art und Weise zum festen Anbringen von Verstärkungsdrähten um ein ballonartiges Element im unvollständigen bzw. fertigen Zustand,
  • ist Figur 5 eine perspektivische Ansicht eines ballonartigen Elements, worin die Verstärkungsdrähte gemäß einer anderen Variante des Verfahrens fest angebracht sind,
  • sind die Figuren 6a-6b jeweils eine perspektivische Ansicht eines ballonartigen Elements gemäß der Erfindung, das mit einer Führungswelle mit teleskopisch zusammenschiebbaren beweglichen Teilen versehen ist,
  • ist Figur 7 eine perspektivische Ansicht eines ballonartigen Elements, wie in Figur 6 dargestellt, mit einer alternativen Führungswelle.
  • In Figur 1 ist das ballonartige Element, das dazu dient, einen Verschlußstopfen gemäß der Erfindung zu erhalten, mit der Ziffer 1 bezeichnet. Das ballonartige Element ist auf einer Seite 2 geschlossen und auf der anderen Seite 3 mit einem End teil einer Welle 4 verbunden, das mit einem Verschlußventil 5 versehen ist, das durch einen Griff 6 in die offene oder geschlossene Stellung gebracht werden kann. Das Endteil der Welle 4 kann sich ganz durch das ballonartige Element 1 in den verengten Endabschnitt 2 des Elements erstrecken, obwohl dies nicht absolut notwendig ist.
  • Das Endteil der Welle 4 ist in eine Muffe 7 eines drehbar befestigten Trägers 8 eingesetzt, der durch einen Motor 9 stetig oder stufenweise in der Richtung des Pfeils P1 gedreht werden kann.
  • Ein sich drehender Halter 10, der über Lager in einem (nicht dargestellten) Rahmen drehbar angetrieben wird, ist unter einem vorbestimmten Winkel α bezüglich der Längsachse A- A des Endteils der Welle 4 und daher des ballonartigen Elements 1 angeordnet. An einem Ende weist der Halter 10 eine Kurbel 11 auf, die an dem freien Ende einen Arm 12 trägt. Der Arm 12 hat eine Führungsöse 13. Durch Drehen des Halters 10 um die Achse B-B folgt die Öse 13 einem durch den Pfeil P2 bezeichneten kreisförmigen Weg. Die Mitte dieses Weges fällt mit dem Schnittpunkt der Linie B-B und der Linie A-A zusammen. Weil der Winkel α größer als 90º ist, wird die Öse 13 nahe dem Träger 8 auf der Rückseite des ballonartigen Elements 1 in Figur 1 und auf der Seite 2 des ballonartigen Elements an dessen Vorderseite vorbeigehen.
  • Ein Draht D kann von einer Vorratsspule V abgewickelt und über eine Öffnung in dem Träger 10 und über die Kurbel 11 und anschließend entlang des Armes 12 durch die Öse 13 nach außen geführt werden.
  • Wenn das äußere Ende des Drahtes D an einem Oberflächenteil des ballonartigen Elements 1 befestigt ist, kann der Draht von dem einen Ende zu dem anderen über die Außenseite des ballonartigen Elements praktisch parallel zu dessen Mittellinie A-A gewickelt werden, worin der Schritt des Motors A jedesmal das Maß des Abstandes aufeinanderfolgender Drahtteile bestimmt, weil das ballonartige Element 1 schrittweise mit dem Endteil der Welle 4 um die Achse A-A gedreht wird.
  • Wenn das Wickeln um das ballonartige Element 1 beendet ist, kann durch eine Spritzvorrichtung 15 ein Haftmittel über die aufgebrachten Drahtteile und die Oberfläche des ballonartigen Elements 1 gespritzt werden, so daß eine innige bzw. feste Haftung zwischen den Drahtteilen und dem ballonartigen Element 1 stattfindet.
  • Es wird besonders bemerkt, daß, bevor ein ballonartiges Element 1 in der Drehvorrichtung 8, 9 angebracht wird, dieses ballonartige Element 1 auf einen vorbestimmten Druck gebracht wird, indem das Endteil der Welle 4 mit einer Druckquelle verbunden, das Ventil 5, 6 geöffnet, der gewünschte Druck in dem ballonartigen Element 1 angewandt und anschließend das Ventil 5, 6 geschlossen wird. Das ballonartige Element erlangt dadurch eine gewisse Festigkeit während des Wickelns des Drahtes D.
  • Nach Fertigstellung des Verschlußstopfens kann er von dem Wellenstumpf 4 entfernt und durch ein neues ballonartiges Element 1 ersetzt werden.
  • In den Figuren 2 und 3 wird die Art und Weise einer Anwendung des erhaltenen Verschlußstopfens weiter erklärt. Der Stopfen ist mit dem Ende 3 an eine Druckleitung 21 angeschlossen, die mit einer Druckquelle 23 über ein Ventil 22 in Verbindung steht. Der Stopfen wird dann in eine Rohrleitung 20 zum Verschließen geschoben, was auf jede beliebige, willkürliche Weise stattfinden kann, z.B. über ein offenes Endteil der Rohrleitung 20, aber auch über eine in deren Wand auszubildender Öffnung.
  • Durch Öffnen des Ventils 22 wird dann Druckluft in den Stopfen oder das ballonartige Element 1 zugeführt, wodurch es sich in im wesentlichen radialer Richtung dehnen wird, was in Figur 3 dargestellt ist. Aufgrund der Drahtteile, die aus einem Material mit einer geringen Elastizität hergestellt sind, wird der Ballon eine Melonenform annehmen, wodurch die äußere Begrenzungsfläche größer werden und gegen die Innenwand der Rohrleitung 20 drücken wird. Der Abstand zwischen dem freien Teil 2 und dem an der Leitung 21 befestigten Teil 3 des ballonartigen Elements 1 wird infolge des Aufblasens kleiner, weil die Verstärkungsdrähte kein axiales Dehnen des Ballons zulassen, sondern sie bewirken die oben erwähnte Abstandsverringerung. Als eine Folge dieser Form wird die Möglichkeit geschaffen, daß sich das ballonartige Element, das selbst aus einem sehr elastischen Material besteht, fest an die Innenwand der Rohrleitung 20 anschmiegen und einen Druck aufbauen können wird, der ausreicht, um einem möglichen Gasdruck auf der linken Seite des Stopfens zu widerstehen.
  • Die Figuren 4a und b zeigen ein anderes Verfahren zum Anbringen der Verstärkungsdrähte gemäß der Erfindung. Zu diesem Zweck kann ein ringförmiges Element 30 mit einem etwas größeren Durchmesser als dem Außendurchmesser des unter Druck gesetzten ballonartigen Elements 1 entlang der äußeren Oberfläche in die Richtung des Pfeils P3 geschoben werden. Innerhalb des Umfangs der Erfindung ist es auch möglich, das ballonartige Element durch den Ring 30 in die entgegengesetzte Richtung zu schieben. Der Ring ist mit axial ausgerichteten Löchern 31 versehen, von denen eine große Anzahl über den Umfang des Rings verteilt sind. Jedes Loch 31 dient dazu, einen Draht D zu führen, der von einer Vorratsspule V gezogen werden kann.
  • Alle Drahtenden werden zu Anfang an einem Hilfsring 33 befestigt. der auf dem Ende 2 des ballonartigen Elements 1 fest aufsitzt.
  • Nachdem das Ende 3 des ballonartigen Elements 1 den Ring 30 passiert hat, können zwei Ringe um das Drahtbündel D geklemmt und daran durch einen (nicht dargestellten) Mechanismus zum Anbringen eines Rings befestigt werden, wonach die Drähte zwischen den Ringen 34, 35 abgeschnitten werden. Das ballonartige Element kann dann mit den Drähten D entfernt werden. Die Drähte D können fest an die äußere Oberfläche des ballonartigen Elements in der oben beschriebenen Weise angehaftet werden. Figur 5 zeigt eine Ausführungsform, worin der Draht D, der in einem Vorratsbehälter 40 in Faserform aufgenommen ist, gezogen wird, indem die Fasern mit einer Spritzvorrichtung 41 durch ein Haftmittel zu einem Draht geformt werden, das über eine Zufuhrleitung 42 in die Spritzdüse befördert wird. Mit einer Hin- und Herbewegung des Vorratsbehälters 40 mit der Spritzdüse 41 entlang der äußeren Oberfläche eines ballonartigen Elements 1 kann jedesmal entlang der äußeren Oberfläche ein Draht gebildet und durch das gleiche Haftmittel von der Spritzdüse 41 angehaftet werden. Das ballonartige Element 1 kann, falls gewünscht, in einer Drehvorrichtung in der in Figur 1 dargestellten Weise festgeklemmt werden, um das Element während der Hin- und Herbewegung der Spritzdüse 41 zugleich einen Schritt weiter zu drehen.
  • In allen, oben beschriebenen Verfahren zum Verstärken des ballonartigen Elements mit Längsdrähten aus einem Material mit geringer Elastizität kann die Oberfläche des ballonartigen Elements zuerst mit einem Haftmittel, wie z.B. Latex, Polyurethan oder dergleichen, beschichtet werden, bevor diese Drähte angebracht werden.
  • Die Figuren 6 und 7 stellen beide eine Führungswelle für ein ballonartiges Element, wie hier oben beschrieben, dar.
  • Wie in Figur 6 ersichtlich ist, sind die verengten Endabschnitte 2 und 3 des ballonartigen Elements durchgeschnitten und zwischen Montageelemente 50, 51 festsitzend angebracht, wobei das Element 51 mit dem Zufuhrrohr 4 verbunden ist, wie in Figur 1 dargestellt ist.
  • Zwischen beiden Montageelementen 50, 51 ist eine Führungswelle 52 angeordnet, so daß die beiden Montageelemente 50 und 51 gegeneinander beweglich geführt werden. Daher weist die Führungswelle 52 zwei Teile 53 und 54 auf, die teleskopisch zusammenschiebbar ineinanderstecken. Das Teil 53 ist ferner mit einem auf den äußeren Rand des Teils 54 wirkenden Federmittel 55 versehen, das in dem Teil 53 und der Endoberfläche des Montageelements 50 ganz eingeschlossen ist.
  • Figur 6a zeigt das entleerte ballonartige Element 1, wohingegen Figur 6b den aufgeblasenen Ballon zeigt. In der entleerten Stellung wird die Feder 55 die beiden Teile 53, 54 der Führungswelle 52 nach außen zwingen, wobei so die Montageelemente 50 und 51 voneinander weg gezwungen werden, so daß das ballonartige Element 1 gestreckt werden wird.
  • Beim Aufblasen des ballonartigen Elements 1 durch ein Gas, das durch das Rohr 4, welches mit den beiden Teilen 53, 54 der Führungswelle 52 in Verbindung steht, zugeführt werden kann, wird das Gas den Ballon wie in der Stellung von Figur 6b aufblasen. Wegen des aufgeblasenen Ballons werden sich die Montageelemente 50, 51 gegen die Kraft der Feder 55 einander nähern, wobei die Feder zusammengedrückt wird.
  • Beim Entleeren des Ballons wird der Gasdruck durch das Rohr 4 entlastet, so daß das Gas aus dem ballonartigen Element ausströmen kann, und die Montageelemente 50, 51 werden sich aufgrund der Wirkung der Feder 55 voneinander entfernen.
  • Figur 7 zeigt ein anderes Federmittel, worin die Schraubenfeder 55 in der teleskopisch zusammenschiebbaren Führungswelle 52 durch Federstreifen 56 ersetzt ist, deren äußere Ränder in den Montageelementen 50, 51 festgeklemmt sind. Abweichend von der Stellung in Figur 7, worin das (nicht dargestellte) ballonartige Element entleert ist, werden die Federstreifen in eine mehr gekrümmte oder gebogene Konfiguration aufgrund der Tatsache gezwungen werden, daß die Montageelemente 50, 51 in eine Stellung zueinander gezwungen werden, wie sie in Figur 6b dargestellt ist. Die Federstreifen 56 werden unter zunehmendem Widerstand der Streifen gebogen, so daß die Streifen, wenn der Ballon wieder entleert wird, die Montageelemente 50, 51 voneinander weg zwingen werden. Die Führung wird durch die Wellenteile 53, 54 geschaffen, wie in Figur 6 dargestellt ist.

Claims (12)

1. Verfahren zum Herstellen eines aufblasbaren Verschlußstopfens für Rohrleitungen, wobei der Stopfen ein aufblasbares ballonartiges Element (1) aus elastischem Material und Verstär kungsdrähte (D) umfaßt, die sich von dem einen Ende (2) zu dem anderen Ende (3) des Ballons erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß das ballonartige Element auf einen vorbestimmten Druck aufgeblasen wird,
- ein Draht (D) oder eine Gruppe von Drähten, die jeweils einen niedrigeren Elastizitätskoeffizienten als denjenigen des elastischen Materials aufweisen, von dem einen Ende zu dem anderen Ende des Ballons angeordnet wird, und
- der Draht oder die Drähte an die äußere Oberfläche des Ballons angebracht bzw. angehaftet wird oder werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (D) von einem Vorrat (V) abgezogen und um die Ballonenden (2, 3) gewickelt wird, während der Ballon (1) um dessen Längsachse (A-A) gedreht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Anordnen des Drahtes (D) eine Schicht aus einem Haftmittel, z.B. Latex, Polyurethan oder dergleichen, über die Oberfläche und den Draht gespritzt wird, um die Drahtteile an die Oberfläche anzuhaften.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (D) auf die Oberfläche des ballonartigen Elements (1) gleichzeitig mit dem Haftmittel, z.B. Latex, Polyurethan oder dergleichen, aufgebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (D) aus losen Fasern gesponnen wird.
6. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor Anordnen der Drähte das ballonartige Element (1) mit einem Haftmaterial, wie z.B. Latex, Polyurethan oder dergleichen, beschichtet wird.
7. Stopfen, der mit dem Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche erhalten wird, umfassend ein ballonartiges Element (1) aus einem elastischen Material und Verstärkungsdrähte (D), die sich von dem einen Ende (2) zu dem anderen Ende (3) des Ballons erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Draht (D) mit einem niedrigeren Elastizitätskoeffizienten als demjenigen des elastischen Materials an die äußere Oberfläche des ballonartigen Elements (1) angehaftet ist.
8. Stopfen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (D) aus Metall gebildet ist.
9. Stopfen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichziet, daß der Draht(D) aus einem Fasermaterial, z.B. Glas- oder Kohlenstofffaser, gebildet ist.
10. Stopfen nach irgendeinem der Ansprüche 7-9, worin die äußeren Ränder des ballonartigen Elements (1) mit Montageelementen (50, 51) verbunden sind, die Teil eines Rohrabschnitts sind, der eine Führungswelle bildet, wobei die Rohrabschnitte (53, 54) teleskopisch zusammenschiebbar gegeneinander beweglich sind.
11. Stopfen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Annäherungsbewegung der Montageelemente (50, 51) durch ein Federmittel (55) entgegengewirkt wird.
12. Stopfen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Federmittel (55, 56) durch mehrere Federstreifen (56) gebildet werden, die sich zwischen den äußeren Montageelementen des ballonartigen Elements erstrecken.
DE69211657T 1991-11-14 1992-11-16 Verfahren zur Herstellung eines aufblasbaren Verschlussstopfens für Rohrleitungen Expired - Lifetime DE69211657T2 (de)

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