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HINTERGRUND
ZU DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung einer der Aufnahme
einer fluidführenden Komponente
dienenden Verzweigung an einer Wand eines Rohrs, wobei das Verfahren
aufweist, dass in der Rohrwand eine zylindrische Öffnung eingearbeitet
wird, die einen kleineren Durchmesser als das Rohr aufweist, wobei
die Komponente anschließend an
dem Rohr derart an der Öffnung
befestigt wird, dass das Rohr und die Komponente miteinander in Strömungsverbindung
stehen, wobei zu dem Verfahren gehört, dass um das Rohr herum
ein rohrklemmenartiges Verbindungsmittel angeordnet wird, das ein
erstes Teil und ein zweites Teil aufweist, das mittels Spannmittel
gegen das erste Teil festgespannt werden kann und das eine Leitung
und einen Hülsenteil
mit einem schmäleren
ersten Abschnitt und einem breiterem zweiten Abschnitt aufweist,
und wobei der schmälere
Abschnitt in der Öffnung
eingeführt
ist und das zweite Teil gegen die Rohrwand festgespannt ist und
die Komponente an der Leitung befestigt ist.
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Die
Erfindung betrifft ferner einen Anschluss an einem Rohr, der zur
strömungsmäßigen Verbindung
des Rohrs mit einer fluidführenden
Komponente dient, wobei der Anschluss eine Öffnung, die in der Wand des
Rohrs ausgebildet ist, und ein Verbindungsteil zwischen dem Rohr
und der Komponente aufweist, wobei das Verbindungsteil ein rohrklemmenartiges
Verbindungsmittel aufweist, das ein erstes Teil und ein zweites
Teil enthält,
das mittels Spannmittel gegen das erste Teil festgespannt werden
kann und das einen Hülsen teil
und einen schmäleren
ersten Abschnitt sowie einen breiteren zweiten Abschnitt aufweist,
wobei der schmälere
Abschnitt in der Öffnung
positioniert und von der Wandung der Öffnung umgeben ist und wobei
der breitere Abschnitt außerhalb
des Rohrs angeordnet ist.
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Der
Begriff strömungsmäßige Verbindung oder
Strömungsverbindung
bezieht sich hier auf die Fähigkeit
eines Fluids, in dem Anschluss zu strömen.
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Die
Erfindung ist besonders gut auf Metallrohre anwendbar, obwohl andere
Rohrmaterialien auch möglich
sind.
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Es
gibt viele Möglichkeiten,
eine fluidführende
Komponente, z. B. ein Rohr oder ein Rohrstück, an die Wand eines anderen
Rohrs anzuschließen.
Zu einer üblichen
Art und Weise gehört,
bei dem Anschluss eine T-Kupplung einzusetzen, die in Gestalt eines
T-Stücks
ausgeführt
ist. Eine T-Kupplung weist jedoch Nachteile auf. Ein Nachteil liegt
darin, dass die Schaffung des Anschlusses zeitaufwendig ist, weil
das Rohr auf die richtige Länge
zugeschnitten werden muss, um Raum für das T-Stück zu schaffen, und das T-Stück anschließend an
seinen drei freien Enden auf eine fluiddichte Weise anzuschließen ist. Falls
der Anschluss durch Schweißen
geschaffen wird, was im Falle von unter hohem Druck stehenden Rohren
häufig
der Fall ist, erfordert der Anschluss umfangreiche Schweißarbeiten,
die die Eigenschaften des Rohrmaterials beeinträchtigen können, selbst wenn dem Schweißen optional
eine Wärmebehandlung
folgt. Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung einer T-Kupplung
besteht darin, dass das T-Stück
trotz einer relativ kleinen Rohrabmessung von beispielsweise 38
mm relativ kostspielig sein kann, insbesondere bei Anwendungen,
die hohe Drücke
umfassen.
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Wenn
an einem Rohr ein Sprühkopf
oder ein Sprinkler anzuschließen
ist, der durch einen Druck betätigt
wird, der 16 bar übersteigt,
z. B. 25 bis 300 bar beträgt,
lässt sich
der Anschluss mittels bekannter Verfahren und bekannter Komponenten
nur kostenaufwendig realisieren, da insbesondere hohe Sicherheits-
und Dichtheitsanforderungen an hochbelastete Anschlüsse gestellt
werden.
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Es
ist beispielsweise aus der GB 2 254 119 und der GB 2 125 920 bekannt,
Komponenten an ein Rohr anzuschließen, indem eine Öffnung in
der Wand des Rohrs eingearbeitet wird. Auf diese Weise ausgeführte Anschlüsse werden
mittels elastischer Dichtungen abgedichtet. Elastische Dichtungen
sind bei Hochdruckanwendungen immer schwierig, weil sie leicht einem
Druck nachgeben, was leicht zu einer Leckage führen kann. Bei der bekannten
Konstruktion gemäß der GB
2 125 920 verbleibt eine Zunge 18 in einem bestimmten Abschnitt
und verhindert, dass Fluid zu und aus dem Rohr frei strömen kann.
Je höher
der Druck des Fluids in dem Rohr ist, desto stärker ist der durch die Zunge
geschaffene Strömungswiderstand.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Zu
dem Zweck, die obigen Nachteile zu beseitigen, ist das erfindungsgemäße Verfahren
dadurch gekennzeichnet, dass durch Festspannen des zweiten Teils
der schmälere
Abschnitt des Hülsenteils
die Wandungen der Öffnung
derart plastisch verformt, dass diese Wandungen den schmäleren Abschnitt
fluiddicht umschließen.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform,
die für Hochdruck
taugliche Anschlüsse
besonders geeignet ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hülsenteil einen
Einsatz aufweist, der einen Leitungskanal, der eine Strömungsverbindung
zwischen der Leitung des zweiten Teils und dem Rohr herstellt, enthält und an dem
der schmälere
Abschnitt und der breitere Abschnitt ausgebildet sind, sowie dadurch
gekennzeichnet, dass in das Rohr und in die Leitung des zweiten
Teils ein unter hohem Druck stehendes Fluid eingeführt und
dieser Druck somit auf eine erste und eine zweite vorstehende Fläche des
Einsatzes ausgeübt
wird, um eine erste bzw. eine zweite Kraft zu erzeugen, wobei die
zweite vorstehende Fläche
größer als
die erste vorstehende Fläche
und der Leitung des zweiten Teils zugewandt ist, während die
erste vorstehende Fläche
dem Rohr zugewandt ist, wobei die erste Kraft folglich dazu neigt,
den schmäleren Abschnitt
aus der Öffnung
heraus wegzudrücken, während die
zweite Kraft, die der ersten Kraft entgegen gerichtet ist, somit
stärker
als die erste Kraft ist und dadurch den schmäleren ersten Abschnitt in die Öffnung hineindrückt und
die Wand der Öffnung
verformt. Die Verwendung eines hohen Drucks von z. B. 100 bis 300
bar führt
zu einer sehr stabilen Verbindung. Ein 16 bar übersteigender, niedrigerer
Druck, wie er gewöhnlich
bei der Verwendung des Rohres wirkt, hält den Anschluss dicht. Somit
neigt ein Druck in dem Rohr dazu, den Anschluss zu verschließen oder
abzudichten und nicht zu öffnen.
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
des Verfahrens gemäß der Erfindung
sind in den beigefügten
Ansprüchen
2 bis 5 offenbart.
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Eine
wesentliche Eigenschaft der Erfindung liegt darin, dass eine Komponente
verwendet wird, die in die Wand des Rohrs auf eine solche Weise
eingedrückt
wird, dass die Wand verformt wird.
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Der
erfindungsgemäße Anschluss
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hülsenteil einen Einsatz mit
einem Leitungskanal enthält,
der eine Strömungsverbindung
zwischen der Leitung des zweiten Teils und dem Rohr schafft, wobei
der schmälere
Abschnitt eine erste vorstehende Fläche aufweist, die dem Rohr
zugewandt ist, und der breitere Abschnitt eine zweite vorstehende
Fläche
aufweist, die in Richtung auf die Leitung des zweiten Teils zeigt,
und wobei die zweite vorstehende Fläche größer ist als die erste vorstehende
Fläche,
so dass ein gegebenenfalls in dem Rohr und in der Leitung des zweiten
Teils wirkender Fluiddruck auf die erste vorstehende Fläche eine
erste Kraft einleitet, die den schmäleren Abschnitt aus der Öffnung wegzudrücken neigt,
und auf die zweite vorstehende Fläche eine zweite Kraft ausübt, die
dazu neigt, den schmäleren
Abschnitt in Richtung auf das Rohr zu drücken, in der Weise, dass eine
Kraft wirksam ist, um den schmäleren
Abschnitt in das Loch einzuklemmen; und dadurch, dass die Wände der Öffnung plastisch
verformt werden und den schmäleren
Abschnitt fluiddicht umgeben. Die Konstruktion ist besonders für Hochdruckanwendungen
geeignet. Die Verwendung eines Einsatzes, der im Verhältnis zu
der Rohrklemme klein gestaltet und mit einer konischen Fläche zur
Anlage gegen den Rand der Öffnung
versehen ist, führt
zu einer wirtschaftlichen Lösung,
die einen Anschluss unterschiedlicher Komponenten an das Rohr ermöglicht. Ein
solcher Einsatz ist im Vergleich zu einer Lösung, bei der die Gesamtheit
des zweiten Teils der Verbindung in Form eines einheitlichen, integrierten
Teils gefertigt ist, einfach herzustellen. Ein integriertes Teil wäre sehr
schwierig, wenn nicht sogar unmöglich
mit maschi neller Bearbeitung zu fertigen und würde folglich gegossen werden
müssen.
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
des Anschlusses sind in den beigefügten Ansprüchen 7 bis 14 beschrieben.
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Die
Hauptvorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
bestehen darin, dass die Verzweigung auf einfache, schnelle und
wirtschaftliche Weise ohne elastische Dichtungen hergestellt werden
kann und dass im Ergebnis eine Verzweigung geschaffen ist, die trotz
Anwendung eines hohen Drucks dicht und zuverlässig die fluidführende Komponente
verbindet.
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Zu
den Hauptvorteilen des Anschlusses gehört, dass er dicht ist, selbst
wenn ein hoher Druck angewandt wird, dass er zuverlässig ist
und dass er auf wirtschaftliche Weise hergestellt werden kann.
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KURZBESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsformen
im Zusammenhang mit der beigefügten
Zeichnung beschrieben, in der zeigen:
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1 bis 6 eine erste Ausführungsform des Verfahrens zur
Herstellung einer Verzweigung gemäß der Erfindung,
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7 und 8 die Ergebnisse gemäß den 1 bis 6,
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9 und 10 eine zweite Ausführungsform des Verfahrens zur
Herstellung einer Zweigleitung gemäß der Erfindung, und
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11 und 12 die Ergebnisse nach 9 und 10.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Um
eine Verzweigung gemäß der Erfindung zu
schaffen, wird in einem Rohr 1, das mit der Zweigleitung
zu versehen ist, eine Öffnung
hergestellt, wie aus 1 und 2 ersichtlich, die eine Vorgehensweise zur
Einarbeitung eines Lochs oder einer Öffnung 2 in dem Rohr
veranschaulicht. Das Rohr ist durch ein Metallrohr 1 gebildet,
und das Loch 2 wird mit einem gewöhnlichem Bohrer hergestellt,
was beim Bohren durch ein rohrklemmenartiges Verbindungsmittel 3 unterstützt wird,
das das Rohr 1 umschließt. Das Verbindungsmittel 3 weist
ein unteres Teil 4 und ein oberes Teil 5 auf,
die mittels Schrauben 6 oder Bolzen gegeneinander gespannt
sind. Das obere Teil 5 ist mit einem Hülsenteil 7 versehen,
das den Bohrereinsatz während
der Bohrarbeit führt.
Alternativ kann die Öffnung 2 freihändig, d.
h. ohne eine Rohrklemme 3, gebohrt werden, jedoch wird
das Verbindungsmittel bevorzugt eingesetzt, weil es die Bohrarbeit
wesentlich erleichtert und sicherstellt, dass die Öffnung 2 exakt
an der gewünschten
Stelle positioniert ist. Anstatt zu bohren, ist es möglich, die Öffnung auf
andere Weise herzustellen.
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Nachdem
die Öffnung 2 ausgebohrt
worden ist, wird das Verbindungsmittel 3 geöffnet und
das Hülsenteil 7 durch
ein anderes Hülsenteil 8 ersetzt, siehe 3 und 4. 4 zeigt
eine Explosionsdarstellung der 3 mit
Blick von der Seite. In 4 bezeichnet
das Bezugszeichen 1 ein langes Rohr, das bei der Verwendung
der Erfindung gewöhnlich eingesetzt
wird. Zwischen dem oberen und dem unteren Teil der Rohrklemme wird
ein Einsatz 9 angeordnet. Der Einsatz 9 ist mit
einem wenigstens größtenteils
zylindrischen schmäleren
Abschnitt 10 und einem zylindrischen breiteren Abschnitt 11 versehen, wobei
eine konische Fläche 12 zwischen
den Abschnitten ausgebildet ist. Der Durchmesser des schmäleren Abschnitts 10 entspricht
im Wesentlichen dem Durchmesser der Öffnung 2. Durch den Einsatz 9 erstreckt
sich ein Leitungskanal 13 hindurch.
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Das
Hülsenteil 8 weist
eine Ausnehmung 14 zur Aufnahme des breiteren Teils 11 des
Einsatzes auf (vgl. 5).
Die Ausnehmung 14 enthält
eine Anlagefläche 15,
gegen die der obere Abschnitt 11 des Einsatzes 9 in
Anlage stehend angeordnet ist. Somit weist das Hülsenteil 8 eine Leitung
oder einen Leitungskanal 25 auf, deren bzw. dessen Durchmesser kleiner
ist als derjenige der Ausnehmung 14.
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Das
untere Ende des Hülsenteils 8 ist
mit einem flanschartigen Abschnitt 30 versehen, der unter einem
flanschartigen Klemmrahmen 31 an dem oberen Teil 5 des
Verbindungsmittels derart angeordnet ist, dass zwischen dem flanschartigen
Abschnitt 30 und dem flanschartigen Klemmrahmen 31 eine
Dichtungsfläche 32 geschaffen
ist.
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Das
obere Teil 5 des Verbindungsmittels wird mittels der Schrauben 6 gegen
das untere Teil 4 des Verbindungsmittels festgespannt siehe 5 und 6. 6 zeigt
eine Seitenansicht des Gegenstands der 5. Wenn die Schrauben 6 festgezogen
werden, drücken
das Hülsenteil 8 und
der Einsatz 9 auf das Rohr 1 nieder. Zunächst wird
zwischen dem Rohr 1 und dem oberen Teil 5 des
Verbindungsmittels 3 eine Lücke 16 gebildet, was
daher rührt,
dass der konische Teil 12 des Einsatzes gegen den oberen
Rand 17 der Öffnung
drückt.
Beim weiteren Festziehen der Schrauben 6 des Verbindungsmittels
dringt der konische Teil des Einsatzes bis zu einem gewissen Grad in
die Öffnung 2 ein
und verformt den am nächsten
an der Öffnung
angeordneten Bereich, insbesondere den oberen Rand 17 der Öffnung.
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7 und 8 zeigen eine vollendete Verbindung in
Form einer T-Kupplung, bei der der Rand 17 der Öffnung verformt
ist. Die Figuren veranschaulichen, wie ein Rohr 18 mit
einem kleineren Durchmesser als derjenige des Rohrs 1 an
das letztere Rohr angeschlossen ist. Anstelle eines geraden Rohrs kann
selbstverständlich
ein Kniestück
oder eine andere Rohrkomponente eingesetzt werden. Das Rohr 18 ist
in einer Ausnehmung 19 in dem Hülsenteil 8 angeordnet
und an dem Hülsenteil
mittels einer Kappe 20 befestigt, die ein Durchgangsloch
für das
Rohr sowie ein Gewinde 21 aufweist, das mit einem an dem
Hülsenteil
vorgesehen Gewinde 22 zusammenwirkt. Der Raum unterhalb
der Kappe 20 und die Ausnehmung 19 enthalten einen
Werkstoff 23, der sich in das Rohr 18 einschneidet
und eine dichte Verbindung zwischen dem Rohr 18 und dem
Hülsenteil 8 schafft sowie
verhindert, dass das Rohr 18 aus der Ausnehmung 14 in
axialer Richtung herausgezogen wird. Anstatt einer solchen einschneidenden
Kupplung ist es, hauptsächlich
in Ausnahmefällen,
möglich,
das Rohr 18 durch Anschweißen an dem Hülsenteil 8 zu befestigen.
Der Einsatz 9 weist an seinem breiteren Abschnitt eine
O-Ring-Dichtung 24 auf, die verhindert, dass Fluid zwischen
dem Einsatz und der Wand der Ausnehmung 14 hindurchtritt.
Eine zweite Dichtung 26 ist in dem Bereich der konischen
Fläche
des Einsatzes angeordnet. Diese Dichtung ist nicht unbedingt notwendig,
dient aber einer zusätzlichen
Sicherheit, um zu verhindern, dass Fluid in dem Rohr 1 in
einem Bereich zwischen dem Hülsenteil
und dem oberen Teil 5 der Rohrklemme aus dem Hülsenteil 8 nach
außen
dringt.
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Die
Verbindung gemäß 7 ist besonders vorteilhaft,
weil der schmälere
Abschnitt 10 des Einsatzes 9 eine Fläche 27 aufweist,
die unter Fluiddruck steht und kleiner ist als eine unter dem Fluiddruck
stehende Fläche 28 an
dessen oberen Abschnitt 11. Die Fläche 28 ist dem Fluiddruck
ausgesetzt, weil der Leitungskanal 13 des Einsatzes einen kleineren
Durchmesser als der Leitungskanal 25 des Hülsenteils 8 aufweist.
Da die Fläche 28 größer ist
als die Fläche 27,
erzeugt ein Druck in den Rohren 1, 18 eine Kraft,
die dazu neigt, den Einsatz 9 in Richtung auf das Rohr 1 zu
drücken.
Wenn eine Druckstärke von über 25 bar,
z. B. 100 bis 300 bar, verwendet wird, wird der Einsatz 9 derart
kraftvoll gegen das Rohr 1 gedrückt, dass das Rohrmaterial
in dem Bereich der Öffnung 2 plastisch
verformt wird. Der Einsatz 9 kann durch Anwendung eines
solchen Druckes stark in das Rohr 1 eingedrängt oder
geklemmt werden. Ein Druckbereich zwischen 25 und 100 bar ist ebenfalls
möglich,
jedoch ist in diesem Fall die den Einsatz klemmende Kraft naturgemäß nicht
dermaßen
wirkungsvoll. Um unter sämtlichen
Umständen eine
Stabilität
der Rohrverbindung sicherzustellen, werden nach der Druckbeanspruchung
die Schrauben 6 festgezogen. Die Flächen 27 und 28 verlaufen parallel
zueinander, was jedoch nicht unbedingt erforderlich ist, weil zur
Erreichung einer Kraft, durch die der Einsatz 9 in das
Rohr gedrängt
wird, wichtig ist, dass der Einsatz eine erste vorstehende Fläche aufweist,
die größer ist
als eine zweite vorstehende Fläche,
wobei die vorstehenden Flächen
entgegengesetzt zueinander gerichtet sind und die erste vorstehende
Fläche
derart angeordnet ist, dass sie dem Fluiddruck in dem Rohr 1 ausgesetzt
ist, um den Einsatz 9 gegen das Rohr zu drücken. Im
Prinzip können die
vorstehenden Flächen
eine beliebige Gestalt haben.
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9 bis 12 veranschaulichen eine weitere Ausführungsform
und eine weitere Anwendung des Anschlusses. Anstelle eines Rohrs
ist in den Figuren ein Sprühkopf 18' oder ein Sprenkler
an dem Rohr 1' angeschlossen. 9 und 10 zeigen eine Explosionsansicht gemäß den 3 und 4; 11 und 12 veranschaulichen den vollständig geschaffenen
Anschluss. Auf gleiche Weise verwendet diese Ausführungsform,
wie diejenige gemäß 3 bis 8, ein rohrklemmenartiges Verbindungsmittel 3' sowie einen Einsatz 9'. Das Verbindungsmittel 3' unterscheidet sich
von dem Verbindungsmittel 3 gemäß den 3 bis 8 dadurch,
dass das obere Teil des Verbindungsmittels aus zwei Teilen 5a', 5b' besteht. Der
Grund für die
Verwendung von zwei Teilen 5a', 5b' liegt darin, dass das Hülsenteil 8' zur Aufnahme
des Sprühkopfs einen
solch großen
Außendurchmesser
aufweist, dass es nicht durch den flanschartigen Innenumfangsbereich
mit dem Innendurchmesser D des in 3 veranschaulichten
Teiles 5 hindurchgeführt werden
kann. Um es mit anderen Worten zu sagen, der Einbau eines Ansatzes 37' an dem Hülsenteil 8' von der unteren
Seite wäre
angesichts des Innendurchmessers des flanschartigen Umfangsbereichs unmöglich. Das
Hülsenteil 8' kann auch von
der oberen Seite aus nicht eingesetzt werden, weil der flanschartige
Abschnitt 30' einen
Durchmesser aufweist, der größer ist
als der Innendurchmesser des flanschartigen Umfangsbereichs, was
eben falls für
die 3 bis 8 zutrifft. Die Teile 5a' und 5b' ermöglichen jedoch
eine einfache Montage.
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Das
Hülsenteil 8' weist eine
Ausnehmung 19' auf,
die dazu dient, den Sprühkopf 18' aufzunehmen. Die
Ausnehmung 19' ist
mit einem Gewinde 22' versehen,
das zum Zusammenwirken mit einem entsprechenden Gewinde 21' an dem Gehäuse 36' des Sprühkopfs eingerichtet
ist.
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Die
Teile 5a' und 5b' werden, wie
gemäß 5 und 6, mittels Schrauben gegen das Rohr 1' festgespannt.
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11 und 12 zeigen den vollendeten Anschluss,
bei dem der Einsatz 9' das
Material um die Öffnung 2' herum plastisch
verformt hat.
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Der
Einsatz 9, 9' ist
aus einem korrosionsbeständigen
Metall gefertigt, während
der Rest des rohrklemmenartigen Verbindungsmittels 3, 3' aus einem Metall
besteht, dass eine geringere Korrosionsbeständigkeit aufweist. Dies ergibt
einen preisgünstigen
Anschluss.
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Die
Erfindung ist voranstehend mit Bezug auf lediglich zwei Ausführungsformen
beschrieben worden, und es sollte deshalb betont werden, dass die Details
der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche auf
unterschiedliche Weise variieren können. Dementsprechend kann
an Stelle eines Rohrs oder eines Sprühkopfs jede beliebige fluidführende Komponente
eingesetzt werden. Ein gesonderter Einsatz 9, 9' ist in allen
Anwendungen nicht erforderlich, jedoch zu bevorzugen. Die Ausgestaltung
der Hülsen 8, 8' kann abgewandelt
werden.