-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, um in dichter Weise ein rohrförmiges Ansatzstück an die Wand einer Transportleitung für ein Fluid anzuschließen, ebenso wie ein System zur Durchführung dieses Verfahrens.
-
Das Problem des dichten Anschließens eines rohrförmigen Ansatzstücks an der Wand einer Leitung zum Transport oder zur Zirkulation eines Fluids (flüssig oder gasförmig) ist für sich genommen nicht neu. Wenn die Leitung und das Ansatzstück metallisch sind, wird herkömmlicherweise ein Ende des Ansatzstücks mit einer in die Wand der Leitung geschaffenen, z. B. gebohrten Öffnung in Eingriff gebracht und dann durch einen Löt- oder Schweißvorgang befestigt, welcher gleichzeitig die Dichtigkeit der Verbindung sicherstellt.
-
Konkret hängt die Qualität der dichten Verbindung zwischen dem Ansatzstück und der Leitung von der Qualität des Löt- oder Schweißvorgangs ab. Nun ist aber das Ergebnis eines derartigen Vorgangs nicht direkt überprüfbar, so dass man die Qualität des Vorgangs nicht auf einer Stufe beherrscht, welche zur Vermeidung eines Risikos eines potenziellen Lecks nötig wäre. Eine Lösung besteht darin, an qualifiziertes Personal zu appellieren, um die mechanische Widerstandsfähigkeit und die Dichtigkeit der Verbindung zu gewährleisten.
-
Aus der
FR 2 603 683 ist eine Vorrichtung zum Koppeln eines Rohrs oder einer Röhre bekannt. Aus der
FR 2.177.187 ist eine Vorrichtung zum Befestigen zylindrischer Elemente an einer Struktur bekannt.
-
Die
EP 0 731 309 A1 beschreibt eine Komponente zum Anschließen an Kühlschränke, die einen rohrförmigen Kanal, eine Dichtlippe und Vorsprünge aufweist, die durch Drehung in Eingriff mit einer Wand gebracht werden können. Dadurch wird eine axiale Verbindung zwischen der Komponente und einer Öffnung der Wand hergestellt.
-
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, sich bestmöglich von diesen Problemen des Lötens oder des Schweißens zu befreien, indem ein Verfahren zum Verbinden bereitgestellt wird, welches die Mittel, welche die mechanische Widerstandsfähigkeit sicherstellen, von denjenigen, welche die Dichtigkeit sicherstellen, trennt, wobei die erhaltenen Ergebnisse kontrollierbar sein sollen.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein System zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 21. Die abhängigen Ansprüche definieren vorteilhafte oder bevorzugte Ausführungsbeispiele des Verfahrens bzw. des Systems.
-
Die Erfindung schlägt ein Verfahren zum Anschließen eines röhrenförmigen Ansatzstücks an der Wand einer Transportleitung eines Fluids in dichter Weise vor, welches umfasst, eine Öffnung in der Leitung zu schaffen, beispielsweise durch Bohren, Durchstoßen der Leitung oder Durchbrechen der Leitung, ein Ende oder einen Fuß des Ansatzstücks in die Öffnung der Leitung mit einer dazwischen angeordneten Dichtung einzubringen und das Ansatzstück durch ein Verriegelungsorgan, welches frei auf der Leitung aufgebracht wird und durch Drehung an dieser befestigt wird, in Position zu blockieren.
-
In allgemeiner Weise umfasst das Verriegelungsorgan einen Körper, welcher einen zentralen inneren Gang mit einer Achse X-X aufweist, welche durch zwei gegenüberliegende Endflächen des Körpers hindurchgeht, eine dritte Fläche oder obere Fläche, welche sich senkrecht zu den zwei Endflächen erstreckt und von einer Öffnung durchdrungen ist, welche in den inneren Gang mündet und ausgelegt ist, den Fuß des Ansatzstücks aufzunehmen, und zwei gebogene Ausschnitte, welche von einer der dritten Fläche gegenüberliegenden vierten Fläche oder unteren Fläche ausgehen und welche sich jeweils mit einer der Endflächen des Körpers vereinigen, um zwei laterale Gänge zu bilden, welche nach außen und in den zentralen Gang münden.
-
Im Übrigen kann eine Endfläche des Verriegelungsorgans zumindest eine Klemmklammer oder einen Klemmring umfassen, welche ausgestaltet sind, in Eingriff mit der Leitung zu gelangen.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel bilden das Ansatzstück und das Verriegelungsorgan nur ein einziges Teil, welches an der Leitung angebracht wird, indem dieses Teil auf die Leitung aufgebracht wird, wobei der Fuß des Ansatzstücks in die Öffnung der Leitung positioniert wird und das Verriegelungsorgan einer Drehung unterworfen wird, bis die Klammer oder der Ring in Kontakt mit der Leitung kommt.
-
Als Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels werden das Ansatzstück und das Verriegelungsorgan auf der Leitung durch Kombination einer Translationsbewegung und einer Drehbewegung des Teils angebracht.
-
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel bilden das Ansatzstück und das Verriegelungsorgan zwei getrennte Teile, wobei der Fuß des Ansatzstücks folgend einer Translationsbewegung mit dem Inneren der Öffnung der Leitung in Eingriff gebracht wird und das Verriegelungsorgan dann auf das Ansatzstück aufgebracht wird, bis es mit der Leitung in Kontakt kommt, und dann in Drehung versetzt wird, um die Klammer oder den Ring auf der Leitung zu positionieren.
-
Allgemein wird eine Dichtung zwischen dem Fuß des Ansatzstückes und der zentralen Öffnung des Verriegelungsorgans angeordnet, wobei diese Dichtung aus einem Elastomermaterial oder aus einem metallischen deformierbaren oder nichtdeformierbaren Material sein kann.
-
Schließlich können Mittel zur Verbesserung der Verbindung zwischen dem Ansatzstück und der Leitung ebenso wie der Qualität der Dichtigkeit vorgesehen sein, indem der Fuß des Ansatzstücks deformiert wird.
-
Die Erfindung hat zudem ein System zur Durchführung des Verfahrens zum Gegenstand.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System zum Anschließen finden auf zahlreichen Gebieten der Industrie Anwendung, unter welchen man insbesondere das Gebiet der Automobile, der Haushaltsgeräte oder der Gebäude anführen kann, das heißt alle Gebiete, auf denen ein dichter Anschluss zwischen zwei rohrförmigen Elementen folgend einer T-förmigen Montage bewerkstelligt werden muss.
-
Abhängig von dem entsprechenden Gebiet kann das Ansatzstück, welches an der Leitung angeschlossen wird, spezifisch für eine gegebene Anwendung sein und kann ein Teil einer Komponente sein, welche eine bestimmte Rolle spielt.
-
Beispielsweise wird ein Kreislauf, welcher die Zirkulation eines Fluids (flüssig oder gasförmig) sicherstellt, wie ein Ölkreislauf, ein Klimakreislauf oder ein Kühlmittelkreislauf auf dem Gebiet der Automobilindustrie, über ein Ventil befüllt oder aufgefüllt, welches an eine Leitung des Kreislaufs angeschlossen ist.
-
Ein derartiges Füllventil kann gemäß dem Verfahren und/oder dem System entsprechend der Erfindung angeschlossen werden, wobei zu bemerken ist, dass in diesem Fall das Ansatzstück durch den Körper des Ventils gebildet wird.
-
Andere Vorteile, Eigenschaften und Details der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, welche als Beispiel dient und in welcher.
-
1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Systems zur Befestigung eines rohrförmigen Ansatzstückes an einer Transportleitung für ein Fluid ist,
-
2 eine Querschnittsansicht des an der Leitung angebrachten Befestigungssystems aus 1 ist,
-
3 eine Ansicht folgend einem Pfeil III der 2 ist,
-
4 eine perspektivische Ansicht einer Abwandlung des in 1 dargestellten Befestigungssystems ist,
-
5 eine Querschnittsansicht des an der Leitung angebrachten Befestigungssystems aus 4 ist,
-
6 und 7 perspektivische Ansichten eines anderen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Befestigungssystems sind,
-
8 eine Querschnittsansicht des Befestigungssystem der 6 und 7 ist,
-
9 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Befestigungssystems ist,
-
10 eine Seitenansicht des Befestigungssystems aus 9 ist,
-
11 eine Querschnittsansicht des Befestigungssystems aus 10 ist,
-
12 bis 16 Halbschnittansichten sind, welche Mittel veranschaulichen, um einen Griff des Befestigungssystems zu verstärken, und
-
17 bis 19 vereinfachte Ansichten sind, um andere Mittel zum zum Verstärken des Griffs des Befestigungssystems darzustellen.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein rohrförmiges Ansatzstück E in dichter Weise an eine Öffnung 10 anzuschließen, welche in der Wand einer Leitung C zum Transport oder zur Zirkulation eines Fluids, welches sowohl eine Flüssigkeit als auch ein Gas sein kann, vorgesehen ist.
-
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, welches in 1 bis 3 dargestellt ist, weist das rohrförmige Ansatzstück E einen Körper 12 mit einem inneren Durchgang bzw. Gang 14 (2) auf, welcher diesen Körper 12 durchquert und welcher an einem Ende in einem Fuß 16 (1), welcher einen etwas größeren Durchmesser als derjenige des Körpers 12 aufweist, endet, wobei ein äußerer Vorsprung 18 zwischen dem Körper 12 und dem Fuß 16 angeordnet ist.
-
Ein Rohrabschnitt 20 verlängert den inneren Gang 14 des Körpers 12 des Ansatzstücks E und mündet in die Endoberfläche des Fußes 16, wobei dieser Rohrabschnitt 20 dazu bestimmt ist, mit der Öffnung 10 der Leitung C (2) in Eingriff zu gelangen.
-
Das Befestigungssystem umfasst zudem ein Verriegelungsorgan 22, welches ausgelegt ist, frei mit dem Körper 12 des Ansatzstücks E in Eingriff gebracht zu werden, bis es frei gegen die Leitung C stößt, und das Ansatzstück E an der Leitung C nach Drehung des Verriegelungsorgans 22 in Position zu blockieren bzw. zu fixieren.
-
Genauer gesagt besteht das Verriegelungsorgan 22 aus einem Körper 25, welches einen zentralen inneren Gang 27 mit einer Achse X-X, welche durch zwei gegenüberliegende Endflächen des Körpers 25 hindurchgeht, aufweist. Eine dritte Fläche oder obere Fläche des Körpers 25 erstreckt sich senkrecht zu den Endflächen und ist von einer Öffnung 30 durchdrungen, welche in den inneren Gang 27 mündet, wobei diese Öffnung 30 ausgelegt ist, den Durchgang des Rohrabschnitts 20 des Fußes 16 des Ansatzstücks E zu ermöglichen. Zwei gekrümmte Ausschnitte 32 und 34 gehen von einem offenen zentralen Gebiet 36 einer vierten Fläche oder unteren Fläche des Körpers 25 aus, wobei dieses zentrale Gebiet der Öffnung 30 gegenüberliegt, und erstrecken sich folgend der Achse der Öffnung 30 und verlängern sich dann im Wesentlichen in einem Winkel von 90° in zwei gegenüberliegende Richtungen, um sich jeweils mit einer der zwei Endflächen des Körpers 25 zu vereinen, wobei sie zwei laterale Gänge bilden, welche auf der Ebene von zwei lateralen Seiten des Körpers 25 nach außen und in den zentralen Gang 27 münden.
-
Jede Endfläche des Körpers 25 weist eine Klemmklammer 40 auf, wobei die zwei Klammern 40 diametral gegenüberliegend angeordnet sind und ausgestaltet sind, mit der Leitung C in Eingriff zu gelangen, wobei zu bemerken ist, dass auch nur eine einzige Klemmklammer an einer der zwei Endflächen des Körpers 25 vorgesehen sein kann.
-
Im Folgenden wird die Montage dieses Befestigungssystems beschrieben.
-
Der Körper 12 des Ansatzstücks E wird einer Translationsbewegung folgend in einer Weise positioniert, dass der Rohrabschnitt 20 mit der Öffnung 10 der Leitung C in Eingriff gelangt.
-
Anschließend wird das Verriegelungsorgan 22 entlang des Ansatzstücks E durch seine Öffnungen 30 und 36 mit dem Ansatzstück E in Eingriff gebracht, wobei die Achse X-X des Verriegelungsorgans 22 allgemein um einen Winkel kleiner oder höchstens gleich 90° bezüglich der Achse der Leitung C verschoben ist, und dann wird das Verriegelungsorgan einer Drehung um etwa 90° unterworfen, um die zwei Klammern 40 in Kontakt mit der Leitung C zu bringen. Während dieser Drehbewegung geht die Leitung C durch die zwei Ausschnitte 32 und 34 des Verriegelungsorgans 22 hindurch.
-
Die Klammern 40 machen so das Verriegelungsorgan 22 auf der Leitung C unbeweglich, und das Ansatzstück E wird axial durch einen inneren Vorsprung 45 gehalten, welcher in dem Verriegelungsorgan 22 (2) angeordnet ist und welcher nach der Drehung gegen den Vorsprung 18 des Fußes 16 des Ansatzstücks E stößt.
-
Gemäß einer Abwandlung dieses ersten Ausführungsbeispiels, wie sie in den 4 und 5 dargestellt ist, sind die zwei Schließklammern 40 durch zwei Zwingen bzw. Klemmringe 46 ersetzt, welche jeweils auf die zwei Endwände des Verriegelungsorgans 22 aufgeschraubt werden und welche durch Reibung mit der Leitung C zusammenwirken, um das Organ 22 an der Leitung C festzuziehen.
-
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des Verriegelungssystems, welches in 6 bis 8 dargestellt ist, sind das Ansatzstück E und das Verriegelungsorgan 22 einstückig als ein Teil ausgebildet. Dieses Teil wird durch eine Translationsbewegung mittels seiner Öffnung 36 und seinen zwei Ausschnitten 32 und 34 folgend einer Achse senkrecht zur Leitung C mit dieser in einer Weise in Eingriff gebracht, dass die Mündung des Rohrs 20 des Ansatzstücks E in der Öffnung 10 der Leitung positioniert wird, wobei die Achse X-X des Verriegelungsorgans 22 einen Winkel kleiner oder höchstens gleich 90° mit der Achse der Leitung C bildet, und dann werden durch eine Drehbewegung des Stücks die zwei Klemmklammern 40 gegen die Leitung C gedrückt. Als Abwandlung dieses zweiten Ausführungsbeispiels können die zwei Klemmklammern 40 durch zwei Zwingen bzw. Klemmringe ersetzt werden.
-
Schließlich bilden gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel des Befestigungssystems, welches in 9, 10 und 11 dargestellt ist, das Ansatzstück E und das Verriegelungsorgan 22 nicht immer ein einziges Teil, werden aber durch eine Translationsbewegung und eine Drehbewegung, welche kombiniert sind, montiert. Diese Kombination der Bewegungen wird erhalten, indem die Formen der zwei gekrümmten Ausschnitte 32 und 34 angepasst werden, und die Drehbewegung ist höchstens gleich 180°.
-
Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist zu bemerken, dass mindestens ein Dichtring bzw. eine Dichtung 50 vorhanden ist, welche zwischen die Mündung des Rohrs 20 des Ansatzstücks E und der Öffnung 10 der Leitung C angebracht wird. Diese Dichtung 50 kann aus einem Elastomermaterial, wenn das Ansatzstück E und das Verriegelungsorgan 22 zwei verschiedene Teile sind, oder aus einem metallischen Material, welches deformierbar oder nichtdeformierbar sein kann, beispielsweise aus Kupfer, wenn das Ansatzstück E und das Verriegelungsorgan 22 ein einziges Stück bilden, gefertigt sein.
-
In allgemeiner Weise kann das erfindungsgemäße Befestigungssystem durch Mittel vervollständigt oder ergänzt werden, welche die Befestigung des Ansatzstücks E an der Leitung C ebenso wie die Dichtigkeit verstärken.
-
Diese Mittel können durch eine mechanische Deformation des Endabschnitts des Rohrabschnitts 20, welcher an der Endoberfläche des Fußes 16 des Ansatzstücks E herauskommt, gebildet werden, wie dies in den 12 und 13 dargestellt ist.
-
Genauer gesagt bildet der Rohrabschnitt 20 des Ansatzstücks E einen Mantel 60, welcher zumindest an einem Abschnitt seiner Höhe eine Verringerung seines Innendurchmessers aufweist, um eine im Inneren des Mantels 60 hervorstehende Ausstülpung oder Rippe 60a zu bilden. Um die Dichtigkeit sicherzustellen, wird eine ringförmige Vertiefung G1 an der Endoberfläche des Körpers 12 des Ansatzstücks E um den Mantel 60 ausgebildet, um dort eine torische Dichtung 62 beispielsweise aus einem Elastomermaterial aufzunehmen.
-
In einem ersten in 12 dargestellten Schritt wird das Ansatzstück E positioniert, indem der Mantel 60 mit der Öffnung 10, welche vorher in der Wand der Leitung C geschaffen wurde, in Eingriff gebracht wird. Der Mantel 60 ragt daher um eine Länge in das Innere der Leitung C, welche selbstverständlich kleiner als der Innendurchmesser der Leitung C ist, wobei gleichzeitig die Dichtung 62 zusammengedrückt wird.
-
Anschließend wird ein Werkzeug O1 frei beweglich in das Innere des zentralen Gangs 14 des Ansatzstücks E in einer Weise eingebracht, dass die mechanische Deformation des Mantels 60 des Ansatzstücks E hervorgerufen wird. Dieses Werkzeug O1 kann die Form eines Schafts mit passendem Durchmesser haben, welcher aufgrund des Vorhandenseins der Ausstülpung 60a im Inneren des zentralen Gangs 14 des Ansatzstücks E eine trichterförmige Erweiterung und dann ein Nachgeben bzw. eine Faltung des Mantels 60 in Richtung der inneren Wand der Leitung C hervorrufen wird.
-
Der Deformationsvorgang des Mantels 60 des Ansatzstücks E, welcher mittels des in den zentralen Gang 14 des Ansatzstücks E eingebrachten Werkzeugs O1 bewerkstelligt wird, kann mit Anwesenheit eines Konterwerkzeugs O2 realisiert werden, welches vorher in das Innere der Leitung C eingeführt wird, wobei dieses Konterwerkzeug O2 in angepasster Form schematisch gestrichelt in 12 dargestellt ist. Die Anwesenheit dieses Konterwerkzeugs O2 kann nicht nur dazu dienen, die Deformation des Mantels 60 des Ansatzstücks E zu erleichtern, sondern zudem, um eine mögliche Verformung der Leitung C in ein Oval während der Deformation des Mantels 60 zu vermeiden.
-
Die Qualität der mechanischen Verbindungen und die Dichtigkeit des Anschlusses können durch den Bediener überwacht werden. Diese Überwachung kann abhängig von der Länge der Verschiebung des Werkzeugs O1 im Inneren des Ansatzstücks E vorgenommen werden, wobei eine derartige Verschiebung vorgegeben sein kann und beispielsweise auf optischem Weg überprüft werden kann.
-
In allgemeiner Weise ist das Ansatzstück E steif oder halbsteif, so dass es eine mechanische Deformation erfahren kann, während die Leitung C nicht notwendigerweise derartig ist.
-
In dem Fall, in dem die Leitung C steif oder halbsteif ist, kann vorteilhafterweise eine Abflachung um die Öffnung 10 der Leitung C realisiert werden, um eine bessere Kontaktschnittstelle zwischen dem Ansatzstück E und der äußeren Oberfläche der Wand der Leitung C zu erhalten. Daraus ergibt sich zudem eine bessere Dichtigkeit auf Ebene der Dichtung 62.
-
Gemäß einem anderen in 14 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Mantel 60 eine Verringerung seines Innendurchmessers über seine gesamte Höhe auf. Allgemein ist der Mantel 60 nicht notwendigerweise zylindrisch ausgebildet, sondern kann eine kegelstumpfartige Form wie in diesem anderen Ausführungsbeispiel der 14 aufweisen. Im Übrigen kann dem Mantel 60, um seine mechanische Deformation zu erleichtern, an seinem freien Ende, welches den externen Rand 60a nach der Deformation des Mantels 60 bildet, eine aufgeweitete Form gegeben werden.
-
Als Abwandlung dieser zwei Ausführungsbeispiele kann der Mantel 60 eine unterbrochene Hülle bilden, indem axiale Spalte gebildet werden, um eine Mehrzahl von Laschen zu bilden, welche dann gegen die innere Wand der Leitung C abgebogen werden.
-
Gemäß noch einem anderen in 15 und 16 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Deformation des Mantels 60 aus 14 mittels einer Druckhülse bzw. eines Rings 61, welcher gleitend im Inneren des inneren Gangs 14 des Körpers 12 des Ansatzstücks E angebracht ist, durchgeführt. Wie in 15 dargestellt, weist der Ring 61 an einem dem Mantel 60 gegenüberliegenden Ende einen elastisch deformierbaren äußeren Rand 64 auf, welcher einen größeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Gangs 14 aufweist, wobei dieser Rand 64 dazu gelangt, in einer äußeren Vertiefung 66 beherbergt zu sein, welche in dem Gang 14 angeordnet ist, um den Ring 61 in fixierter Position zu blockieren (16). Bevor diese Blockierposition erreicht wird, hat der Ring 61 den Mantel 60 deformiert, indem der externe Rand 60a oder die externen Ränder 60a seines freien Endes gegen die innere Wand der Leitung C gebogen oder gefaltet werden.
-
Wenn das Ansatzstück E und das Verriegelungsorgan 22 zwei getrennte Teile bilden, kann eine bestimmte Montage des Ansatzstücks E in der Öffnung 10 der Leitung C für die Fälle vorgesehen sein, in denen diese Öffnung 10 keine kreisförmige Form hat. Konkret hat die Öffnung 10, wie dies in 17 dargestellt ist, allgemein eine langgestreckte Form, beispielsweise eine elliptische Form. Der Rohrabschnitt 20 am Ende des Ansatzstücks E endet in einem ringförmigen radialen externen Vorsprung 70, welcher eine Form aufweist, welche im Wesentlichen komplementär zu derjenigen der Öffnung 10 aufweist, aber mit etwas kleineren Abmessungen. So ist es möglich, den Rohrabschnitt 20 frei mit der Öffnung 10 in Eingriff zu bringen und dann das Ansatzstück E um einen Winkel beispielsweise von maximal 90° zu drehen, um das Ansatzstück E axial in der Leitung C zu blockieren, wie dies schematisch in 18 mit zwei Ellipsen e1 und e2 dargestellt ist, welche zueinander um 90° verschoben sind. Als Abwandlung kann, wie dies schematisch in 19 dargestellt ist, dasselbe Ergebnis mit quadratischen Formen c1 und c2 erhalten werden, wobei die Drehbewegung dann auf 45° begrenzt ist. Im Übrigen kann die Drehbewegung des Ansatzstücks E zudem von einer Deformation des Vorsprungs 70 des Ansatzstücks E begleitet werden. Es ist zu beachten, dass danach das Verriegelungsorgan 22 montiert wird.
-
In allgemeiner Weise kann das Ansatzstück E eine Ableitungsfunktion für den Eingang und/oder den Ausgang eines Fluids je nach der gewünschten Anwendung sicherstellen und kann den Körper eines Bauteils, beispielsweise den Körper eines Füllventils in einem Klimakreislauf eines Automobils oder den Körper einer Messvorrichtung, beispielsweise eines Drucksensors für das Fluid im Inneren der Leitung C, oder ein Ableitungsrohr darstellen.
