DE19754569A1

DE19754569A1 - Flanschrohr-Kombination

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Publication number: DE19754569A1
Application number: DE1997154569
Authority: DE
Original assignee: Manibs Spezialarmaturen GmbH and Co KG
Current assignee: Manibs Spezialarmaturen GmbH and Co KG
Priority date: 1997-12-09
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 1999-06-17

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Flanschrohr-Kombination der im Oberbe griff des Anspruches 1 angegebenen Art. Um die Festigkeit der Flanschver bindung zu erhöhen, kombiniert man das Rohrteil mit einem Flanschteil aus einem demgegenüber härteren Material.

Bei der bekannten Flanschrohr-Kombination dieser Art verwendet man einen metallischen Flanschteil (DE 90 02 574 U), der mit seiner Axialhülse mantelartig den Rohrteil umschließt, während am Innenumfang des Rohrtei les ein metallisches Stützrohr anliegt. Zwischen der Radialplatte und der Axialhülse besteht eine axiale Stufe, in welche ein am Ende des Rohrteils angeformter Bund eingreift. Die Axialhülse stützt sich an der Schulter des Bundes ab. Der Fertigungsaufwand dieser Flanschrohr-Kombination ist hoch. Zur Lagesicherung des Flanschteiles muß am hinteren Stirnende der Axialhülse ein Arretierwulst an der Mantelfläche des Rohrteiles vorgese hen sein.

Es gibt Flanschrohre anderer Art, wo man den ganzen Flansch aus dem thermoplastischen Kunststoff des Rohres formt, aber zur Stabilisierung des Flansches metallische Einlegeteile ins Flanschinnere setzt (DD 224 386 A1; DE 40 28 237 C2). Die Einlage besteht hier aus einem Metallring mit radialen Einsätzen, die allseitig vom Kunststoff des Rohrteils umhüllt sind. Zur Umhüllung sind aus Kunststoff material bestehende Bundbuchsen erforderlich, die beim Spritzgießen des Kunststoffteils in den Flansch integriert werden müssen. Der Fertigungsaufwand dieser Flanschrohre ist ebenfalls groß. Der thermoplastische Kunststoff im Flansch fließt, un ter der Wirkung der auf den Flansch ausgeübten axialen Verbindungskraft, im Laufe der Zeit weg. Es kommt zu einer Lockerung der Verbindung und zu Undichtigkeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine formstabile, preiswerte Flanschrohr-Kombination der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu entwickeln, die sich durch einen geringen Fertigungsaufwand aus zeichnet. Dies wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspru ches 1 angegebenen Maßnahmen erreicht, denen folgende besondere Bedeu tung zukommt.

Bei der Erfindung wird der Flanschteil lediglich mit seinen radial inneren Bauteilen, nämlich der Axialhülse und dem Übergangsbereich zum Radial ring in die Spritzgußform eingebracht, in welcher dann das Rohrteil geformt wird. Die radial äußere Zone des erfindungsgemäßen Flanschteiles, nämlich die mit den Bohrungen für Verbindungselemente ausgerüstete Zone des Radialrings, bleibt außerhalb des Rohrteils liegen. Durch die Verbindungsele mente auf den Flanschteil einwirkende Kräfte wirken nicht unmittelbar auf das Kunststoffmaterial ein, das unter Belastung zum Fließen neigt. Die im Kunststoffmaterial eingebettete Axialhülse nimmt die Verbindungs kräfte gut auf und sorgt über die in der Axialhülse vorgesehenen radialen Durchbrechungen für eine gute Aufnahme hoher axialer Kräfte. Abstützwirk sam ist der Flanschteil mit einer vom Kunststoff unbeschichtet gebliebenen vorderen Anlagefläche. Im benachbarten Bereich aber befindet sich ein aus dem Kunststoffmaterial bestehender Bund innerhalb des Kranzes der Bohrungen, der die guten Dichtungseigenschaften des Kunststoffmaterials bei der Verbindung zu nutzen erlaubt, selbst aber nicht mehr den Verbin dungskräften ausgesetzt ist. Dieser Bund kann dünn wie eine Haut sein, was beim Spritzgießen durch einen entsprechenden geringen axialen Versatz zwischen der vorderen Stirnfläche der Axialhülse und der bereits erwähnten Anlagefläche des Flanschteils erreicht wird. Bei der Erfindung wird ein solcher Bund, vor allen Dingen, wenn er dünn wie eine Haut ist, in seiner Lage einfach dadurch stabilisiert, daß er mit seinem radialen Bundaußenende im Flanschteil zumindest stellenweise verankert ist. Dazu dienen die axialen Aussparungen im Übergangsbereich zwischen dem blank liegenden Radialring einerseits und der im Kunststoffmaterial integrierten Axialhülse andererseits. Besonders bewährt hat sich, diese axiale Aussparung aus einer Ringnut auszubilden, die ggf. hinterschnitten sein kann. Dadurch erhält man eine allseitige ringförmige Verankerung des hautartigen Bundes, der die vordere Stirnfläche der Axialhülse überdeckt.

Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unter ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Flanschrohr-Kombination nach der Erfindung und

Fig. 2 im Axialschnitt den Flanschteil, der bei der erfindungsgemäßen Kombination im Rohrteil integriert ist.

Ausweislich der Schnittdarstellung von Fig. 1 besteht die Flanschrohr- Kombination aus zwei Teilen 10, 20, nämlich einem Rohrteil 10 aus Kunst stoff 11 und einem Flanschteil 20. Der Flanschteil 20 ist im vorliegenden Fall aus einem Duroplast 30 ausgebildet, nämlich einem sogenannten Pre preg. Als Material 21 kommt vor allem ein Kunststoff mit möglichst gerin ger Fließfähigkeit in Frage. Es könnten auch korrosionsfeste Materialien anderer Art oder Metalle für den Flanschteil 20 verwendet werden.

Der Flanschteil 20 ist, wie Fig. 2 am besten erkennen läßt, in besonderer Weise gestaltet. Der Flanschteil 20 ist zwar zweigliedrig aber in sich einstückig ausgebildet; es gibt eine ringförmige radial verlaufende Platte 21 und eine axial verlaufende Hülse 22. Wegen ihres Verlaufs sollen daher nachfolgend das erste Glied 21 als "Radialring" und das zweite Glied 22 als "Axialhülse" bezeichnet werden. Die Axialhülse 22 befindet sich am Übergang des Radialrings 21 zu der von ihm umschlossenen Ringöffnung. Der Übergangsbereich 23 zwischen diesen beiden Gliedern 21, 22 ist in besonderer Weise ausgebildet. Dort befinden sich axiale Aussparungen 24, die im vorliegenden Fall als eine unterbrechungsfreie Ringnut ausgebildet sind. Die Ringnut 24 umschließt eine vordere Stirnfläche 25 der Axialhülse 22. Diese Stirnfläche 25 ist gegenüber der noch näher zu beschreibenden vorderen Anlagefläche 26 des Radialrings 21 um eine axiale Strecke 27 zurückgesetzt. Die radiale Breite der Anlagefläche 26 ist geringer, als es die mit 28 in Fig. 2 bezeichnete Wandstärke 28 der Axialhülse 22 erwar ten läßt. Die Stirnfläche 25 und die nebengeordnete Nut 24 bilden ein L-förmiges Stufenprofil, dem eine noch näher zu beschriebende besondere Bedeutung zukommt.

Die Axialhülse 22 ist außerdem noch mit radialen Durchbrechungen 29 versehen, die in manchen Anwendungsfällen durch andere, noch näher zu beschreibende Verankerungsteile ersetzt werden könnten. Ergänzend oder anstelle der Durchbrechungen 29 könnte die Axialhülse 22 mit radialen Vorsprüngen oder radialen Rippen versehen sein. Bei einfachen Ausführungen können die Durchbrechungen auch weggelassen sein. Die radialen Durchbre chungen 29 könnten aus Lochungen in der Wand der Axialhülse 22 entstehen, durch die dann der Kunststoff fließt. Im vorliegenden Fall verwendet man dazu ein Zahnungsprofil 31 am hinteren Stirnende 35 der Axialhülse 22. Dieses Zahnprofil 31 entsteht aus im vorliegenden Fall gleichförmigen Axialzähnen 32, deren dazwischen liegende Zahnlücken die vorerwähnten Durchbrechungen 29 erzeugen.

Der Radialring 21 ist an seiner Vorderfläche mit einem axial zurückgesetz ten, umlaufenden Radialabsatz 33 versehen, in welchem eine Schar von Bohrungen 34 angeordnet ist. Die innerhalb dieses Radialabsatzes 33 befind liche Ringzone bildet die vorerwähnte Anlagefläche 26. Diese Anlagefläche 26 kommt im Gebrauchsfall dieser Flanschrohr-Kombination mit einem strichpunktiert in Fig. 1 angedeuteten Anschlußkörper 15 in Berührung, nämlich einem metallischen Gegenflansch, wobei die Bohrungen zum Angriff von Verbindungselementen 16 dienen. Die Verbindungselemente 16 sind im vorliegenden Fall als Schrauben ausgebildet, die durch einen Kranz von Bohrungen 34 im Flanschteil 20 hindurchragen. Ausweislich der Fig. 4 greifen die Schrauben 16 über einen Schraubenkopf 41 oder über eine auf das Schraubgewinde aufgeschraubte Mutter an der Hinterfläche des Radialrings 21 an, ggf. unter Zuschaltung einer Unterlegscheibe 42. Die von den Verbindungselementen 16 ausgehende Kraft wirkt nicht unmittelbar auf den Kunststoff 11 des Rohrteils 10 ein, sondern wirkt auf den aus formfestem, stabilen Material bestehenden Radialring 21 ein. Die befürchte te Fließfähigkeit des thermoplastischen Kunststoffs 11 vom Rohrteil 10 tritt bei der Erfindung nicht ein.

Der Flanschteil 20 wird beim Spritzgießen des Rohrteils 10 teilweise, nämlich mit seiner aus Fig. 1 ersichtlichen inneren Ringzone 17, in die Kavität der Spritzgußform eingebracht und in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise eingespritzt. Dadurch kommt die innere Ringzone 17 vom Flanschteil 20 im Kunststoffmaterial 11 zu liegen. Diese im Kunststoff 11 integrierte innere Ringzone 17 umfaßt, wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, die Axialhülse 22, den Übergangsbereich 23 und die daran unmittelbar angrenzenden Teile des Radialrings 21. Der Rohrteil 10 hat zum Flanschteil 20 hin ei nen Abschnitt 18 mit sich konisch verdickender Rohrwand.

Oberhalb der vorderen Stirnfläche 25 der Axialhülse 22 entsteht eine dünne Kunststoffhaut 13, die man wegen ihres radialen Formverlaufs als "Bund" zum Rohrteil 10 bezeichnen könnte. An seinem radialen Bundaußen ende 14 ist diese Kunststoffhaut 13 in der vorerwähnten Ringnut 24 veran kert, und zwar geschieht dies im vorliegenden Fall durch einen axialen Kragen 19, der in Verlängerung der Bundmantelfläche verläuft. Dadurch wird die Lage der Kunststoffhaut 13 sichergestellt. Ihre Vorderfläche 37 vom Bund 16 ist bündig mit der erwähnten vorderen Anlagefläche 26 vom Radialring 21 des Flanschteils 20 und bildet daher eine kombinierte Berührungsfläche 37, 26 gegenüber dem Anschlußkörper 15. In dieser Berüh rungsfläche befindet sich formfestes Material 26 in der äußeren Radialzone und die nachgiebige Ringzone 37 radial innen dazu. Die Kunststoffhaut 13 wirkt dabei nachgiebig abdichtend, während die sie radial umgrenzende formfeste Anlagefläche 26 des Radialrings 21 die axialen Verbindungskräfte aufnimmt. Dadurch wird ein Zerfließen des Kunststoffs 11 an dieser An schlußstelle vermieden.

Der von der Kunststoffhaut 13 erzeugte Bund hat eine axiale Höhe 36, die, wegen der vorerwähnten Bündigkeit der Vorderfläche 37 mit der Anla gefläche 26 vom Radialring 21, dem vorgenannten axialen Versatz 27 der in Fig. 2 erkennbaren Stirnfläche 25 der Axialhülse 22 im Flanschteil 20 entspricht. Diese axiale Länge 36 der Kunststoffhaut 13 ist deutlich kleiner als die aus Fig. 1 erkennbare Plattendicke 38 des Radialrings 21. Die axiale Länge 36 ist höchstens/gleich etwa einem Drittel der Plattendicke 38 des Ringteils. Diese axiale Länge 36 ist auch deutlich kleiner als die Wandstärke 12 des Rohrteils 10.

Die Flanschrohr-Kombination gemäß Fig. 1 hat ein großes Anwendungsfeld. Am hinteren Stirnende 39 vom Rohrteil 10 können andere Kunststoffrohre durch Anschweißen, Ankleben oder durch Schweißmuffen od. dgl. angebracht werden. Die axiale Länge des Rohrteils 10 kann beliebig sein. Im vorliegen den Fall hat der Rohrteil 10, beginnend mit dem konischen Rohrwandab schnitt 18, einen sich zur Vorderfläche 37, 26 hin erweiternden Rohrdurch messer 10. Das ist allerdings nicht zwingend.

Bezugszeichenliste

10

Rohrteil

11

Kunststoff von

10

12

Rohrwandstärke von

10

13

Bund, Kunststoffhaut

14

radiales Bundaußenende, Radialende von

13

15

Anschlußkörper

16

Verbindungselement, Schraube

17

innere Ringzone von

20

18

konischer Rohrwandabschnitt von

10

19

axialer Kragen an

14

20

Flanschteil

21

radiale Platte, Radialring

22

Hülse, Axialhülse

23

Übergangsbereich zwischen

21

,

22

24

axiale Aussparung bei

23

, Ringnut

25

vordere Stirnfläche von

22

26

vordere Anlagefläche von

21

27

axialer Versatz, axiale Strecke zwischen

25

,

26

28

Wandstärke von

22

29

radiale Durchbrechung, Zahnlücke

30

Duroplast-Material von

20

31

Zahnungsprofil an

22

32

Axialzähne von

31

33

Radialabsatz in

24

34

Bohrung in

21

35

hinteres Stirnende von

22

36

axiale Bundlänge von

13

37

Vorderfläche an

13

38

Plattendicke von

21

39

hinteres Stirnende von

10

40

Innendurchmesser von

10

41

Schraubenkopf von

16

42

Unterlegscheibe bei

16

Claims

1. Flanschrohr-Kombination mit einem insbesondere aus thermoplastischem Kunststoff (11) bestehenden Rohrteil (10) und mit einem zwar zwei gliedrigen (21, 22), aber in sich einstückigen Flanschteil (20) aus einem gegenüber dem Kunststoff (11) härteren Material (30),
wobei das eine Glied des Flanschteiles (20) ein das Rohrteil (10) radial überragender Radialring (21) mit Bohrungen (34) für Verbindungs elemente (16) ist
und das andere Glied aus einer parallel zum Rohrteil (10) verlaufenden Axialhülse (22) besteht,
deren vordere Stirnfläche (25) gegenüber der beim Verbinden abstütz wirksamen vorderen Anlagefläche (26) des Radialrings (21) zurückge setzt ist und einen vom Rohrteil (10) gebildeten Bund (13) aufnimmt,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Axialhülse (22) radiale Durchbrechungen (29) und im Übergangsbereich (23) zwischen dem Radialring (21) und der Axialhülse (22) axiale Aussparungen (24) vorgesehen sind,
daß sowohl dieser Übergangsbereich (23) als auch die Axialhülse (22) beim Spritzgießen des Rohrteiles (10) zwar im Inneren des Kunst stoffs (11) integrierbar sind, aber der Radialring (21) mit seinen Boh rungen (34) frei aus dem Rohrteil (10) herausragt,
und daß der beim Spritzgießen am Rohrteil (10) entstehende Bund (13) aus Kunststoff (11) mit seinem radialen Bundaußenende (14) wenigstens stellenweise in den axialen Aussparungen (24) vom Über gangsbereich (23) des Flanschteils (20) verankert ist.

2. Flanschrohr-Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Aussparungen aus einer Ringnut (24) bestehen.

3. Flanschrohr-Kombination nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ringnut (24) zwischen der vorderen Stirnfläche (25) der Axial hülse (22) und der vorderen Anlagefläche (26) des Radialrings (21) angeordnet ist,
und daß der Bund an seinem radialen Außenende (14) einen Kragen (19) aus Kunststoff (11) besitzt,
der in axialer Verlängerung der Bund-Mantelfläche verläuft und in die Ringnut (24) eingreift.

4. Flanschrohr-Kombination nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrteil (10) einen Abschnitt (18) besitzt, dessen Rohrwand sich zum Flanschteil (20) hin konisch verdickt.

5. Flanschrohr-Kombination nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderfläche (17) des Bundes (13) im wesentlichen in der gleichen Ebene liegt wie die vordere Anlagefläche (26) des frei liegenden Radialrings (21).

6. Flanschrohr-Kombination nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Material vom Flanschteil (20) aus einem formfesten Kunststoff, insbesondere einem Duroplast (30), besteht.

7. Flanschrohr-Kombination nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Duroplast vom Flanschteil (20) Prepreg ist.

8. Flanschrohr-Kombination nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (13) vom Rohrteil (10) eine axiale Länge (36) aufweist, die kleiner als die Dicke (38) des Radialrings (21) ausgebildet ist und einen hautartigen Überzug auf der vorderen Stirnfläche (25) der Axialhülse (22) erzeugt.

9. Flanschrohr-Kombination nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge (36) vom Bund (13) des Rohrteiles (10) kleiner als die Wandstärke (12) des Rohrteiles (10) ausgebildet ist.

10. Flanschrohr-Kombination nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzei chnet, daß die axiale Bundlänge (36) höchstens gleich einem Drittel der Radialring-Dicke (38) ausgebildet ist.

11. Flanschrohr-Kombination nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser (40) des Rohrteils (10) sich zum mit dem Flanschteil (20) ausgerüsteten vorderen Ende der Kombination konisch erweitert.

12. Flanschrohr-Kombination nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Erweiterung des Innendurchmessers (40) vom Rohrteil (10) annähernd mit jenem Rohrabschnitt (18) beginnt, wo auch die konische Verdickung der Rohrwand ansetzt.