DE60019377T2

DE60019377T2 - Armatur für Wellrohre

Info

Publication number: DE60019377T2
Application number: DE60019377T
Authority: DE
Inventors: Steven A. West Chester Treichel
Original assignee: Omega Flex Inc
Current assignee: Omega Flex Inc
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2020-07-01
Also published as: EP1072835B1; HK1032618A1; AU771529B2; CA2306616A1; AR024641A1; BR8001223U; EP1072835A2; BR0001129A; ATE293227T1; US6276728B1; RU2247889C2; CN1172105C; ES2240016T3; ZA200001588B; CN1280266A; CO5241339A1; PT1072835E; EP1072835A3; AU4510500A; CA2306616C

Description

Das flexible Gasrohrsystem (flexible gas piping (FGP) system), das auch als Wellrohrleitung aus rostfreiem Stahl (corrugated stainless steel tubing (CSST)) und früher als innere Gasrohrleitung (Interior Gas Piping (IGP)) bezeichnet wurde, wurde in Japan entwickelt und zuerst durch "Osaka Gas" und "Tokyo Gas Companies" während der frühen 1980er Jahre in den Markt eingeführt. Das System verwendet Wellrohre aus rostfreiem Stahl, die in Rollen oder Spulen mit vor Ort ansetzbaren Armaturen geliefert werden, um das Gas von einem zentralen Versorgungspunkt wie etwa dem Zählwerk oder Regelwerk zu den verschiedenen Anwendungen innerhalb eines Hauses oder Gebäudes zu verteilen. Die Technologie, die das Festanschließen eines Hauses für Gas dem Verkabeln eines Hauses für Elektrizität gegenüberstellt, reduziert die Installationszeit wesentlich und deswegen die damit verbundenen höheren Arbeitskosten. Die Technologie wurde vom "Gas Research Institute" in die Vereinigten Staaten gebracht, das es als ein Mittel ansah, Gasinstallationen wettbewerbsfähiger zu machen und dadurch den Prozentsatz von neuen Konstruktionen mit Gasanschluss und den Gesamtverbrauch von natürlichem Gas auf einer nationalen Basis zu stärken. Die Technologie wurde enthusiastisch befürwortet und von großen Gasversorgungsbetrieben unterstützt, die die wesentlich höheren Kosten von installierten Rohrleitungen als ihr Haupthindernis beim Verkauf von mehr Gas angesehen hatten. Die Richtlinienabnahme benötigte mehr Zeit und Aufwand, um sie zu erlangen, aber das Produkt ist nun von allen nationalen Modellrichtlinien und ANSI, der "National Fire Protection Association/National Fuel Gas Code", anerkannt und wurde durch die "American Gas Association" getes tet und anerkannt. Dieses Produkt wird zukünftig Schwarz-Eisen-Rohrleitungen, die heute ungefähr 80% aller Treibstoffgasrohrleitungen ausmachen, sowie Kupferrohrleitungen, die, während sie viele der gleichen Vorzüge wie FGP genießen, aus dieser Anwendung in zunehmendem Maße ausgeschlossen werden, verdrängen.
Es hat drei Arten von Armaturen gegeben, die ursprünglich in das Fachgebiet eingeführt wurden. Die erste in das Gebiet eingeführte Armatur verwendete einen Faserdichtflansch, um die Dichtung zu bilden, und es wurden keine Spezialwerkzeuge benötigt, um diese Armatur anzuordnen. Diese Armatur hat ein höheres Auftreten von Leckagen als die aufgedornten Metall-zu-Metall-Dichtungen, die von anderen Herstellern verwendet werden.
Die zweite in das Fachgebiet eingeführte Armatur benutzte als erstes ein spezialisiertes Werkzeug zum Abflachen der Gewindegänge an dem Ende der CSST-Rohrleitung, an der die Armatur angebracht werden sollte, und dann wurde ein zweites Werkzeug benutzt um ein einzelnes Flare auf das Rohrende zu setzen. Dieses Produkt ist nun wegen Fehlern in den Rohrleitungen, die durch Kaltverfestigung des rostfreien Stahls während des Vorgangs des Abflachens und Ansetzen des Flares hervorgerufen wurden, vom Markt.
Die dritte Art von Armaturen wurde in das Fachgebiet eingeführt, wobei sie keine speziellen Werkzeuge zur Herstellung einer Metall-zu-Metall-Dichtung verwendet, indem die Gewindegänge der Rohrleitung auf sich selbst zurückgefaltet werden und ein doppeltes Flare erzeugt wird. Nach einer gewissen Zeit im Einsatz erkannte man, dass dieses Armaturdesign unvereinbar mit der Herstellung einer leckdichten Dichtung war. Die Lösung des Problems war das Entwerfen eines Werkzeugs zum Auf weiten nach Einsatztyp (insert type flaring tool), das für ungefähr drei Jahre verwendet wurde. Ein zweiter Neuentwurf wurde durchgeführt, der das Einsatzwerkzeug zu einem Werkzeug zum Aufweiten nach Sockeltyp (socket type flaring tool) verbesserte.
Ein derzeitiges Problem bei der Installation von bestimmten Armaturen ist die Anzahl von Kleinteilen, die der Installateur im Außenbereich anordnen muss. Bei einer typischen Armatur gibt es einen Körper, eine Mutter, einer, Dichtflansch und zwei gespaltene Ringunterlegscheiben, die zusammengesetzt werden müssen, um die Armatur mit dem Wellrohr zu verbinden. Diese Anzahl von Teilen führt zu verschiedenen Nachteilen einschließlich komplizierter Anordnung und der Notwendigkeit, Extrateile mitzuführen, um verlorene oder beschädigte Teile zu ersetzen.
Die US-A-2323912 offenbart eine Rohrarmatur, die einen ersten Körper mit einer Mehrzahl von radial angeordneten Fingern aufweist, die unter Verwendung einer Presse in einer Nut an einem Wellrohr zusammengezogen werden. Das Presswerkzeug wird dann entfernt und der erste Körper wird auf einen Adapter gezogen. Diese Armatur hat gewisse Nachteile.
Das nächstkommende Dokument zum Stand der Technik US-A-4250348 offenbart eine Klammervorrichtung für Kabel, bei der eine Mehrzahl von Klemmfingern radial um einen ersten Körper angeordnet ist und in Richtung einer Mittelachse des ersten Körpers durch eine konische Fläche abgelenkt wird, die in einem zweiten Körper ausgebildet ist, um die Finger fest gegen ein Kabel zu drücken.
Die voranstehend erwähnten und anderen Nachteile und Defizite des Standes der Technik werden überwunden oder erleichtert durch eine Armatur gemäß der in Anspruch 1 vorliegenden definierten Erfindung. Aus einer Richtung be trachtet sieht die vorliegende Erfindung eine Armatur vor, die einen ersten Körper mit einem ersten inneren Kanal durch sich und einer ersten Mittelachse umfasst. Der erste Körper weist eine Mehrzahl von mit dem ersten Körper einstückigen Fingern auf. Die Finger sind radial über einen Umfang des ersten Körpers positioniert und jeder der Finger ist von einem nächstliegenden Finger durch einen Zwischenraum getrennt. Ein zweiter Körper, der mit dem ersten Körper zusammenpasst, weist einen zweiten inneren Kanal durch sich und eine zweite Mittelachse auf. Der zweite Körper weist eine Fingerablenkungsfläche zum Kontaktieren der Finger und zum Ablenken der Finger in Richtung der ersten Mittelachse auf. Der erste Körper weist erste Gewindegänge auf und der zweite Körper weist zweite Gewindegänge zum Eingreifen in die ersten Gewindegänge und Verbinden des ersten Körpers mit dem zweiten Körper auf. Die Armatur ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Körper eine Dichtungsfläche umfasst, wobei jeder der Finger und die Dichtungsfläche das Wellrohr zusammendrücken.
Die voranstehend diskutierten und andere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden vom Fachmann durch die folgende detaillierte Erklärung und Zeichnungen und Ausführungen der Erfindung, die durch Beispiele beschrieben werden, gewürdigt und verstanden werden.
Nun wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, bei denen gleiche Elemente in den verschiedenen Figuren gleich numeriert sind:
1 zeigt eine Frontalansicht eines ersten Körpers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt eine Seitenansicht des ersten Körpers in teilweiser Querschnittsansicht.
3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs der 2.
4 zeigt eine Frontalansicht eines zweiten Körpers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
5 zeigt eine Seitenansicht des zweiten Körpers in teilweiser Querschnittsansicht.
6 zeigt eine Querschnittsansicht eines Teils von 5.
7 zeigt eine Perspektivansicht einer Anordnungshülse.
8 zeigt eine Seitenansicht der Anordnungshülse.
9 zeigt eine Seitenansicht des ersten Körpers in teilweiser Querschnittsansicht, der teilweise mit dem zweiten Körper in Verbindung steht, und
10 zeigt eine Seitenansicht des ersten Körpers in teilweiser Querschnittsansicht, der vollständig mit dem zweiten Körper in Verbindung steht.
Die dargestellte Armatur gemäß der vorliegenden Erfindung ist aus einem ersten Körper und einem zweiten Körper zusammengesetzt. 1 ist eine Frontalansicht eines ersten Körpers 100 und 2 ist eine Seitenansicht des ersten Körpers 100 in teilweiser Querschnittsansicht. Der erste Körper 100 umfasst einen zentralen Kanal 102 und externe Gewindegänge 104 zum Eingreifen mit Gewindegängen an dem zweiten Körper 200. Eine Mehrzahl von Fingern 110 ist mit dem ersten Körper 100 einstückig ausgebildet und radial um den ersten Körper 100 angeordnet. Benachbarte Finger 110 sind durch einen Zwischenraum 112 voneinander getrennt. 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Fingers 110. Der Finger 110 umfasst eine Außenfläche 114, eine Innenfläche 116 und eine Stirnseite 118. Der Außendurchmesser der Gewindegänge 104 ist größer als der Außendurchmesser der Finger 110.
Der Finger 110 weist eine sich von der Stirnseite 118 zu der Basis 120, bei der der Finger 110 auf den Rest des ersten Körpers 100 trifft, hin ändernde Dicke auf. Der Finger 110 ist an der Stirnseite 118 am dicksten, und die Dicke verringert sich mit Annäherung der Innenfläche 116 an die Basis 120. Die Innenfläche 116 steht in einem Winkel α relativ zu der Außenfläche 114 und relativ zu der Mittelachse des ersten Körpers 100. In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt α 40°. Eine Fingeranschlagfläche 122 ist an der Innenseite des Körpers 100 gegenüber der Innenfläche 116 vorgesehen. Wie hier beschrieben, wird der Finger 110 während der Installation einwärts in Richtung der Mittelachse des Körpers 100 gebogen. Die Fingeranschlagfläche 122 dient dazu, die Ablenkung des Fingers 110 über einen bestimmten Punkt hinaus zu stoppen. Die Fingeranschlagfläche 122 steht in einem Winkel β relativ zu der Innenfläche 116. In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt β 30°.
Wie in 1 dargestellt ist, ist die Stirnseite 118 jedes Fingers 110 trapezförmig. Die Grundseite des Trapezes ist in Richtung der Außenseite des Körpers 100 angeordnet. Wenn die Finger 110 während der Installation einwärts gebogen werden, kontaktiert die Grundseite der trapezförmigen Stirnseite 118 die Basis einer Stirnseite eines benachbarten Fingers. Dies erzeugt einen kontinuierlichen Ring, um eine wie hier beschriebene Dichtungsfläche bereitzustellen.
4 zeigt eine Kopfansicht eines zweiten Körpers 200 und 5 zeigt eine Seitenansicht des zweiten Körpers 200 in teilweiser Querschnittsansicht. Der zweite Körper 200 umfasst einen zentralen Kanal 202, der mit dem Kanal 102 in Verbindung steht, um Gas zu ermöglichen, durch die Armatur zu gelangen. Der zweite Körper 200 umfasst innere Gewindegänge 204, die in äußere Gewindegänge 104 des ersten Körpers 100 eingreifen. Die Innenfläche des zweiten Körpers 200 umfasst eine Fingerablenkungsfläche 206 und eine Dichtungsfläche 208. Wie in 6 dargestellt ist, ist die Fingerablenkungsfläche 206 kegelstumpfförmig und steht in einem Winkel γ relativ zu der Mittelachse des zweiten Körpers 200. In einer beispielhaften Ausführung beträgt γ 15°. Die Fingerablenkungsfläche 206 weist einen größten Innendurchmesser auf, der größer ist als der äußere Durchmesser der Finger 210. Die inneren Gewindegänge 204 haben einen Innendurchmesser, der größer ist als der größte Innendurchmesser der Fingerablenkungsfläche 206. Die Fingerablenkungsfläche 206 kontaktiert die Finger 110 und lenkt die Finger 110 in Richtung der Mittelachse des ersten Körpers 100 ab. Die Dichtungsfläche 208 wird zum Abdichten des Wellrohres verwendet, wie hier bezugnehmend auf die 9 bis 11 beschrieben ist. Die Dichtungsfläche 208 steht in einem Winkel Δ relativ zu einer Normalen der Mittelachse des zweiten Körpers 200. In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt Δ 15°.
Der zweite Körper 200 umfasst außerdem einen Randanschlag 212, der durch einen Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser 210 in dem inneren Kanal 202 ausgebildet ist. Der Randanschlag 212 dient als ein Anschlag zur Positionierung einer Anordnungshülse 300 (7 und 8) relativ zu einem zweiten Körper 200. Die Anordnungshülse ist ähnlich mit der in dem US-Patent 5 799 989 offenbarten, dessen Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist, und mit der in der anhän gigen US-Anmeldung 08/905 373 (EP-A-0929769) offenbarten, deren Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist. Die Anordnungshülse 300 ist in den zweiten Körper 200 pressgepasst. Alternativ kann die Anordnungshülse 300 einstückig mit dem zweiten Körper 200 ausgebildet sein. Die Anordnungshülse 300 ist im allgemeinen zylindrisch und kann einen konischen Teil umfassen, um das Einsetzen zu erleichtern. Wie hierin beschrieben, hilft die Anordnungshülse bei der Positionierung des Wellrohres bei der Installation der Armatur.
Die Installation der Armatur wird nun mit Bezug auf die 9 und 10 beschrieben. Wie in 9 dargestellt können der erste Körper 100 und der zweite Körper 200 teilweise durch Verbinden der Gewindegänge 104 mit den Gewindegängen 204 zusammengefügt werden. Das Wellrohr 400 wird in einem Tal abgeschnitten und wird in den ersten Körper 100 eingeschnappt, so dass die Finger 110 in dem ersten Tal nächstliegend zu dem abgeschnittenen Ende des Rohres 400 positioniert sind. Der kleinste innere Durchmesser der Finger 110 ist kleiner als der äußere Durchmesser der Hochpunkte bzw. Gipfel an dem Wellrohr, aber größer als der äußere Durchmesser der Tiefpunkte bzw. Täler des Wellrohres. Wenn entsprechend das Wellrohr 400 in den ersten Körper 100 eingefügt wird, gelangt ein Hochpunkt des Wellrohres 400 mit den Fingern 110 in Eingriff. Die Finger 110 sind elastisch und spreizen sich etwas nach außen, um dem Hochpunkt des Wellrohres zu ermöglichen, die Finger 110 durchzulassen bzw. freizugeben. Wenn der Hochpunkt des Rohres 400 die Finger 110 einmal durchgelassen hat, kehren die Finger 110 in ihre ursprüngliche Position zurück und ruhen in einem Tal des Rohres. Dieses Zusammenwirken zwischen Fingern 110 und dem Rohr 400 sichert den ersten Körper 100 an dem Rohr 400.
Der äußere Durchmesser der Gewindegänge 104 und der entsprechende Innendurchmesser der Gewindegänge 204 sieht eine Aussparung bzw. lichte Weite 240 zwischen den Gewindegängen 204 und den Fingern 110 vor. Diese Aussparung ermöglicht den Fingern 110, von der Mittelachse des ersten Körpers 100 ohne Beeinträchtigung durch den zweiten Körper 200 weggebogen zu werden. Dies ermöglicht dem ersten Körper 100 und dem zweiten Körper 200 teilweise miteinander in Eingriff zu stehen, wenn das Wellrohr 400 in dem ersten Körper 100 einschnappt. Dies erleichtert die Installation dadurch, dass der erste Körper 100 sich teilweise in Eingriff mit dem zweiten Körper 200 befindet, wodurch dem Installateur eine einzelne Komponente bereitgestellt wird.
Der zweite Schritt besteht darin, eine Dichtung zu erzeugen, indem der zweite Körper 200 relativ zu dem ersten Körper 100 rotiert wird und dadurch den ersten Körper 100 in den zweiten Körper 200 zieht. Wenn der erste Körper 100 in den zweiten Körper 200 eintritt, trifft die Außenfläche 114 der Finger 110 auf die Fingerablenkungsfläche 206. Wenn die Finger 110 sich entlang der Fingerablenkungsfläche 206 bewegen, werden die Finger 110 einwärts in Richtung des Wellrohres 400 gebogen. Die Anordnungshülse 300 tritt ebenfalls in das Rohr 400 ein, um das Rohr 400 relativ zu dem zweiten Körper anzuordnen.
Der erste Körper 100 und der zweite Körper 200 werden weiter zusammengezogen, bis eine Dichtung erzielt wird, wie in 10 dargestellt ist. Die Finger 110 wurden einwärts gebogen und zwei Schichten des Wellrohres 400 sind zwischen der Stirnseite 118 jedes Fingers 110 und der Dichtungsfläche 208 zusammengepresst. Die zwei Schichten des Rohres, oder auch Doppel-Flare, stellen eine Metall-zu-Metall-Dichtung bereit, die Leckagen vorbeugt.

Claims

Armatur zur Verwendung mit Wellrohren, mit: einem einen ersten inneren Kanal (102) durch sich und eine erste Mittelachse aufweisenden ersten Körper (100), der eine Mehrzahl von mit dem ersten Körper (100) einstückigen Fingern (110) aufweist, wobei die Finger (110) radial über einen Umfang des ersten Körpers (100) positioniert sind und jeder der Finger (110) durch einen Zwischenraum (112) von einem nächstliegenden Finger (110) getrennt ist, und der erste Körper (100) erste Gewindegänge (104) aufweist, und einem zweiten Körper (200), der mit dem ersten Körper (100) zusammenpasst, wobei der zweite Körper (200) einen zweiten inneren Kanal (202) durch sich und eine zweite Mittelachse aufweist und der zweite Körper (200) eine Fingerablenkungsfläche (206) zum Kontaktieren der Finger (110) und zum Umlenken der Finger (110) in Richtung der ersten Mittelachse aufweist, und der zweite Körper (200) zweite Gewindegänge (204) zum Eingreifen in die ersten Gewindegänge (104) aufweist, um den ersten Körper (100) und den zweiten Körper (200) zu koppeln, dadurch gekennzeichnet, dass: der zweite Körper (200) eine Dichtungsfläche (208) umfasst, wobei jeder der Finger (110) und die Dichtungsfläche (208) das Wellrohr zusammendrücken.
Armatur nach Anspruch 1 wobei: jeder der Finger (110) eine Außenfläche (114) und eine Innenfläche (116) aufweist, und die Innenfläche (116) in einem ersten Winkel (α) relativ zu der ersten Mittelachse steht.
Armatur nach Anspruch 1 oder 2, wobei: jeder der Finger (110) einen Sockel (120) an der Übergangsstelle eines Fingers (110) und eines Rests des ersten Körpers (100) und eine Stirnseite (118) aufweist und eine Dicke jedes Fingers (110) sich von der Stirnseite (118) zu dem Sockel (120) ändert.
Armatur nach Anspruch 1,2 oder 3, wobei: die Finger (110) einen inneren Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als ein maximaler äußerer Durchmesser des Wellrohres.
Armatur nach Anspruch 2, wobei: der erste Körper eine gegenüber der Innenfläche (116) positionierte Fingeranschlagfläche (122) umfasst und die Fingeranschlagfläche (122) in einem zweiten Winkel (β) relativ zu der Innenfläche (116) steht.
Armatur nach einem der voranstehenden Ansprüche, des weiteren mit: einer mit dem zweiten Körper (200) verbundenen Anordnungshülse (300) zum Eindringen in das Wellrohr und Ausrichten des zweiten Körpers (200) auf das Wellrohr.
Armatur nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei: die Fingerablenkungsfläche (206) eine kegelstumpfförmige Fläche ist, die in einem dritten Winkel (γ) relativ zu der zweiten Mittelachse steht.
Armatur nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei: die Dichtungsfläche (208) in einem vierten Winkel (Δ) relativ zu einer Normalen der zweiten Mittelachse steht.
Armatur nach Anspruch 8, wobei: der dritte Winkel (γ) gleich dem vierten Winkel (Δ) ist.
Armatur nach Anspruch 6, wobei: die Anordnungshülse (300) in den zweiten Körper (200) pressgepasst ist.