DE102005047726A1

DE102005047726A1 - Verfahren und Anordnung zum Verbinden von Kanalmodulen oder -abschnitten für gasförmige Medien

Info

Publication number: DE102005047726A1
Application number: DE200510047726
Authority: DE
Inventors: Heinrich Meyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2007-04-12
Also published as: DE202005021845U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Verbinden von Flansche aufweisenden, mit Abgasen, Dämpfen und Kondensaten beaufschlagten Kanalmodulen oder -abschnitten unterschiedlicher Querschnittsformen aus dünnem Stahl-, Aluminium- oder Kupferblech oder Blech aus deren Legierungen, Kunststoff o. dgl. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zum Verbinden von Kanalmodulen oder -abschnitten der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die Verbindung zwischen den Kanalmodulen oder -abschnitten eine hohe Korrosionsfestigkeit bei gleichzeitiger Dichtheit gegenüber Abgasen, Dämpfen und Kondensaten erreicht, billig herstellbar ist und montagefreundlich bleibt. DOLLAR A Diese Aufgabe wird durch ein gas- und flüssigkeitsdichtes Verbinden der Kanalmodule oder -abschnitte durch eine Klebung ihrer Flansche aus einem im Wesentlichen bestehenden Zwei-Komponenten-Klebstoff auf Reaktionskleber-Basis gelöst, die durch Schraub- und/oder Klemm-Mittel nur noch punktuell am Umfang der Flansche zusätzlich wird. DOLLAR A Die Aufgabe wird weiter dadurch gelöst, dass die Stoßflächen (13) der aneinanderstoßenden Flansche (3, 4; 17, 18) mittels einer flächig auf die Stoßflächen (13) aufgebrachten Klebung miteinander stoffschlüssig verbunden werden, wobei zur zusätzlichen Stabilisierung der Klebverbindung mindestens zwei die Flansche (3, 4; 17, 18) an ihrem Umfang gleichmäßig voneinander verteilt angeordnete Schraubmittel (10) und/oder Klemm-Mittel ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Flansche aufweisenden, mit Abgasen, Dämpfen und Kondensaten beaufschlagten Kanalmodulen oder -abschnitten unterschiedlicher Querschnittsformen aus Stahl-, Aluminium- oder Kupferblech oder Blech aus deren Legierungen, Kunststoff o. dgl., bei den die Kanalmodule oder -abschnitte durch Schraub- und/oder Klemm-Mittel aneinander gehalten sind.
Die Erfindung betrifft des weiteren eine Anordnung zum flüssigkeitsdichten Verbinden von Flansche aufweisenden, mit Abgasen, Dämpfen und Kondensaten beaufschlagten Kanalmodulen oder -abschnitten unterschiedlicher Querschnittsform aus Stahl-, Aluminium- oder Kupferblech oder Blech aus deren Legierungen, Kunststoff o. dgl., mit an den Flanschen angeordneten, die Stoßflächen der Flansche zusammenhaltenden Schraub- und/oder Klemm-Mitteln.
Aus der DE 40 23 470 C2 ist eine Stoßverbindung zwischen zwei runden, flachovalen oder rechteckigen Luftkanalabschnitten aus, wobei am Ende jedes Kanalabschnitts ein Flanschrahmen befestigt ist, der in Umfangsrichtung des Flanschrahmens einander gegenüberliegende Flanschenden aufweist, die durch Zwischenverbinder gehalten sind und dessen Profil im wesentlichen L-förmiges ist und aus einem etwa senkrecht von der Kanalwandung nach außen ragenden äußeren Flanschschenkel und einen etwa parallel zur Kanalwandung angeordneten, an deren Innenseite anliegenden inneren Flanschschenkel besteht, und wobei Durchbrüche der Flanschrahmen und/oder Zwischenverbinder durchsetzende Schraubbolzen als Verbindungseinrichtungen zum dichten Aneinanderfügen der beiden Flanschrahmen vorgesehen sind.
Der für eine ganze Reihe von Veröffentlichungen ( DE 1 212 356 , DE 103 24 160 A1 , DE 102 23 429 C1 , DE 24 14 815 A1 ) stehende Stand der Technik nach DE 23 53 625 A1 offenbart eine Stoßvorrichtung für Kanalabschnitten aus Blech, insbesondere Kanalabschnitte für Lüftungsanlagen, die aus winklig gebogenen Blechtafeln gebildet sind und mit den Enden der Kanalabschnitte verbundene Flansche aus Profilschienen aufweisen, welche der Länge der Seiten des Querschnitts der Kanalabschnitte entsprechend bemessen sind und im Querschnitt aus zwei rechtwinklig zueinander gebogenen Schenkeln bestehen, von denen der eine Schenkel der Verbindung mit den Rändern der Flächenteile der Kanalabschnitte dient, und der andere, senkrecht zur Kanalachse sich erstreckende Schenkel der Kopplung der Kanalabschnitte dient und zwecks rahmenförmigen Zusammenfügens der Profilschienen Eckwinkelstücke aufweist.
Aus der DE 37 04 633 A1 ist ein Leitungselement für einen Flachkanal von gasförmigen Medien mit einer Kanalwand, insbesondere aus Metallblech, bekannt, welches zumindest im Bereich einer Ecke einstückig ausgebildet ist und wenigstens eine achsparallele verlaufende Verbindungskante zum umfangsseitigen Schließen der Kanalwand über abgekantete Randstreifen aufweist, und mit umlaufenden Stirnflanschen zur Herstellung einer Verbindung mit einem anschließenden Leitungselement.
Des weiteren ist aus der DE 38 43 717 A1 ein Leitungselement für einen Rundkanal zur Leitung von gasförmigen Medien bekannt, das eine Kanalwand aus in Zylinderform gebogenem Flachmaterial, insbesondere Metallblech, dessen umfangsseitige Ränder an einer achsparallelen Verbindungsnaht miteinander gasdicht verbunden sind, und je einen endseitigen umlaufenden Stirnflansch zur Herstellung einer Verbindung mit einem anschließenden Leitungselement aufweist.
Die Verbindung benachbarter Leitungselemente zur Bildung des Flachkanals bzw. Rundkanals erfolgt durch Schrauben, mit denen die aneinanderstoßenden Flansche zusammengehalten sind.
Alle diese bekannten Stoßverbindungen unterliegen insbesondere bei säureführenden Abgasen, Dämpfen und Kondensaten eines ständig Korrosionsangriffes, der zur Undichtigkeit der Verbindung führt. Deshalb werden die beiden Flanschrahmen regelmäßig dichtgeschweißt, was zusätzlichen Aufwand für die Schweißnahtvorbereitung, die Entfernung von Schweißnahtrückständen, der nachträglichen Oberflächenbehandlung der Schweißnaht und den Korrosionsschutzanstrich nach sich zieht.
Bei Luftkanalabschnitten aus dünnem verzinkten Stahlblech führt das Dichtschweißen unweigerlich zur Zerstörung der äußeren und auch der inneren Korrosionsschutzschicht aus Zink, wodurch in kurzer Zeit der Kanal wieder undicht wird, so dass aufwendige Nacharbeiten erforderlich werden.
Des weiteren verursacht die Dichtschweißung infolge des hohen Wärmeeintrags in das dünne Blech sehr häufig einen Verzug der Flanschrahmen, wodurch ein zusätzlicher Richtaufwand entsteht.
Darüber hinaus ist die Montage der bekannten Leitungselemente zu einem Flach- oder Rundkanal sehr aufwendig und materialintensiv, weil infolge der beträchtlichen Dimensionen der Module eine erhebliche Anzahl von Schraubverbindungen entlang der Flansche gesetzt werden müssen, um Dichtheit zu erreichen. Trotzdem bleibt die Dichtheit der Stoßflächen der Verbindungsflansche gerade bei aggressiven Gasen immer ein Problem, was eine ständige Wartung und Kontrolle erfordert.
Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zum Verbinden von Kanalmodulen oder -abschnitten der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die Verbindung zwischen den Modulen oder Abschnitten eine hohe Korrosionsfestigkeit bei gleichzeitiger Dichtheit gegenüber Abgasen, Dämpfen und Kondensaten erreicht, billig herstellbar und montagefreundlich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch eine Klebung aus, die eine stoffschlüssige flächige Verbindung zwischen den Flanschen der zu verbindenden Kanalmodule oder -abschnitte ermöglicht, welche korrosionsfest ist und solch eine mechanische Stand-, Scher- und Stauchfestigkeit erreicht, die die bei Über- und Unterdruck entstehenden Zug- und Druckkräfte aufzunehmen vermag, ohne die Verbindung zwischen den Flanschen zu zerstören.
Die Klebung hat den Vorteil, dass die Flanschverbindung zwischen den Kanalmodulen oder -abschnitten dicht gegenüber Flüssigkeiten und Gasen bleibt und die Korrosionsschutzschichten weder auf den Flanschen noch auf der Wandung der Module oder Abschnitte geschwächt oder beeinträchtigt werden.
Das Aufbringen der Verbindungsschicht ist einfach, kostengünstig und erfordert keine Spezialwerkzeuge. Durch die erfindungsgemäß geschaffene Möglichkeit, die Kanalmodule oder -abschnitte einfach an ihren Flanschen durch eine Klebung direkt miteinander zu verbinden, können insbesondere Druckstöße gut aufgenommen werden. Des weiteren entsteht der Vorteil, dass die Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung zwischen den Flanschen keine aufwendige Vorbehandlung der zu verbindenden Oberflächen erfordert. Oftmals reicht eine leichte Aufrauung der Oberflächen aus. Es lassen sich sogar leicht verölte Oberflächen miteinander verkleben.
Die erfindungsgemäße Lösung ist trotz ihrer Einfachheit montagefreundlich, wartungsarm und sicher und hat den Vorteil, dass eine hohe Korrosionsfestigkeit und absolute Dichtheit der Verbindungsstellen erreicht wird. Aufwendige Schraubarbeiten entfallen weitgehend.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Kanalabschnittes,
2 eine Darstellung der Verbindung der zusammengefügten Kanalabschnitte,
3 einen Schnitt entlang der Linie A-A der 2,
4 eine perspektivische Ansicht eines aus mehreren großformatigen Kanalmodulen durch Klebung zusammengesetztes Leitungselement,
5 eine Einzelheit X der Klebverbindung mit zusätzlicher Klemmung nach 4 und
6 ein Spannung/Dehnungsdiagram der erfindungsgemäß hergestellten Verbindungsschicht.
Die 1 zeigt perspektivisch die erfindungsgemäß zu verbindenden quadratischen Kanalabschnitte 1 und 2. Jeder Kanalabschnitt 1 und 2 besitzt endseitige Flansche 3 und 4, die jeweils ein von der Wandung 5 des entsprechenden Kanalabschnitts senkrecht aufragendes L-förmiges Profil 6 bilden. An den vier Ecken eines jeden Flansches 3 und 4 sind Bohrungen 7 eingebracht, die zur Aufnahme von aus Schraube 8 und Mutter 9 bestehenden Schraubmitteln 10 vorgesehen sind. Der Steg 11 des zum Flansch 3 und 4 gehörenden L-förmigen Profils 4 besitzt Ausklinkungen 9 zum Aufschieben von Federklammern 12.
Die hochfeste stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden jeweilig zu verbindenden Flanschen 3 und 4 der Kanalabschnitte 1 und 2 wird wie folgt hergestellt.
Auf die beiden Stoßflächen 13 der Flansche 3 und 4 wird eine hochviskose Schicht aus Reaktionskleber aufgetragen, der aus 4 Gewichtsanteilen Epoxidharz mit Thixotropiezusatz und 1 Gewichtsanteil Aminhärter bei Raumtemperatur zubereitet wurde. Der Auftrag des Reaktionsklebers erfolgt durch Aufspachteln, Streichen, Rollen oder Aufspritzen mittels Kartusche. Die Stoßflächen 13 werden anschließend so aufeinandergesetzt, dass die Bohrungen 7 in Flanschen 3 und 4 an allen vier Ecken zueinander fluchten.
Die Schrauben 8 werden in die Bohrungen 7 eingesetzt, die Muttern 9 auf die Schraubenbolzen 8 aufgeschraubt und soweit angezogen, dass der aufgebrachte Reaktionskleber gleichmäßig aus dem Spalt der aufeinanderliegenden Stoßflächen 13 der Flansche 3 und 4 austritt. Die Verbindungsmittel dienen somit auch gleichzeitig als Fixiermittel für die Verklebung. Es ist soviel Reaktionskleber aufzutragen, dass die Verbindungsschicht 14 zwischen den beiden Stoßflächen 13 der Flansche 3 und 4 an jeder Stelle mindestens eine Schichtdicke von 400 μm erreicht (siehe 2 und 3).
Nach einer Zeit von ca. 40 bis 45 min beginnt die Vernetzungs- bzw. Aushärtereaktion, die nach einer Aushärtezeit vom 24 h abgeschlossen ist. Die beiden Flansche 3 und 4 sind durch eine hochfeste Verbindungsschicht miteinander verbunden.
Die Verbindungsschicht erreicht neben exzellenten mechanischen Eigenschaften eine hohe Beständigkeit gegen verdünnte Säuren, Laugen und Lösungsmittel unterschiedlichster Art. Die Bindefestigkeit der Verbindung wird auch nach längerer Einwirkung kaum beeinträchtigt.
Die 4 zeigt die erfindungsgemäß hergestellte Verbindung zweier großformatiger Kanalmodule 15 und 16, deren endseitige Flansche 17 und 18 durch Klebung miteinander verbunden sind.
Die Ecken der Flansche 17 und 18 der Module 15 und 16 werden durch jeweils eine Verschraubung 19 oder durch Klemm-Mittel fixiert, die nachfolgend näher erläutert werden.
Wie in 5 gezeigt, werden die Flansche 17 und 18 entlang ihres Umfanges durch wenige leicht zu montierende Klemm-Mittel zusätzlich fixiert. In die in die Flansche 17 und 18 eingebrachten, zueinander fluchtenden Löcher 20 ist jeweils ein bolzenartiges Halteteil 21 mit Schaft 22 eingesteckt. Das Halteteil 21 besitzt einen Kopf 23, der am Flansch 17 oder 18 auflagert. In den Schaft 22 ist ein längs der Schaftachse A-A sich erstreckender Einsteckschlitz 24 eingearbeitet, so dass ein keilförmiges, gegen den jeweilig anderen Flansch 18 oder 17 drückenden Rastsück 25 einschiebbar ist. Die Verbindung ist fixiert und kann durch Herausschlagen des Raststückes auch wieder demontiert werden.
Die 6 zeigt als Beispiel das Spannungs-Dehnungsdiagramm der erfindungsgemäßen Verbindungsschicht 14. Die Verbindungsschicht hat eine Temperaturbeständigkeit von bis zu 120 °C und besitzt eine Scherfestigkeit von 7,2 N/mm².

1, 2: Kanalabschnitt
3, 4: Flansch
5: Wandung
6: L-förmiges Profil
7: Bohrung
8: Schraubbolzen
9: Mutter
10: Schraubmittel
11: Steg
12: Federklammer
13: Stoßflächen
14: Verbindungsschicht
15, 16: Kanalmodul
17, 18: Flansche von 15, 16
19: Verschraubung
20: Löcher in 17, 18
21: Halteteil
22: Schaft von 21
23: Kopf von 21
24: Einsteckschlitz von 21
25: Raststück
A-A: Achse des Schaftes 22

Claims

Verfahren zum Verbinden von Flansche aufweisenden, mit Abgasen, Dämpfen und Kondensaten beaufschlagten Kanalmodulen oder -abschnitten unterschiedlicher Querschnittsformen aus dünnem Stahl-, Aluminium- oder Kupferblech oder Blech aus deren Legierungen, Kunststoff o. dgl., bei dem die Kanalmodule oder -abschnitte durch Schraub- und/oder Klemm-Mittel aneinander gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass zum flüssigkeits- und gasdichten Verbinden der einzelnen Flansche der Kanalmodule oder -abschnitte im wesentlichen ein Zwei-Komponenten-Klebstoff auf Reaktionskleber-Basis verwendet wird, der durch die Schraub- und/oder Klemm-Mittel nur noch punktuell zusätzlich fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Reaktionskleber-Basis aus einem reinen Epoxidharz oder einem Gemisch aus Epoxidharz und Säureanhydride bzw. Epoxidharz und Aminhärter oder Cyanacrylate oder Methacrylate oder Polyester und deren Gemische mit Styrol bzw. Methacrylate oder Phenol-Formaldehyd-Harze zusammensetzt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionskleber-Basis aus 50,0 Gew.-% bis 80,0 Gew.-% Epoxidharz einschließlich Thixotropiemittel und 20,0 Gew.-% bis 50,0 Gew.-% Aminhärter formuliert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionskleber-Basis auf die unbehandelten Stoßflächen der Flansche in einer Mindestschichtdicke von 400 bis 1000 μm bei Raumtemperatur aufgetragen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aminhärter etwa 10 bis 25 Gew.-% Benzylalkohol, 10 bis 25 Gew.-% Isophorondiamin, 2,5 bis 10 Gew.-% 3,6-Diazaoctan-1,8-diamin bzw. Triethylentretramin, 1 bis 2,5 Gew.-% 4,4'-Isopropylidendiphenol, 1 bis 2,5 Gew.-% m-Xylilendiamin, 2,5 bis 19 Gew.-% Polyaminamid, 1 bis 2,5 Gew.-% Salicylsäure, 2,5 bis 10 p-tert-Butylphenol, Rest ungefährliche Beimengen enthält.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Epoxidharz Beimengungen aus 10 bis 25 Gew.-% Bisphenol-A-Epichlorhydrinharze, 2,5 bis 10 Gew.-% Glycidether, 2,5 bis 10 Gew.-% Bispehnol-F-Epichlorhydrinharze und 2,5 bis 10 Gew.-% p-tert-Butylphenylglycidether enthält.
Anordnung zum Verbinden von Flansche aufweisenden, mit Abgasen, Dämpfen und Kondensaten beaufschlagten Kanalmodulen (15, 16) oder -abschnitten (1; 2) unterschiedlicher Querschnittsform aus dünnem Stahl-, Aluminium- oder Kupferblech oder Blech aus deren Legierungen, Kunststoff o. dgl., mit an den Flanschen angeordneten, die Stoßflächen der Flansche (3, 4; 17, 18) pressend zusammenhaltenden Schraub- und/oder Klemm-Mitteln, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßflächen (13) der aneinanderstoßenden Flansche (3; 4) durch eine flächig auf die Stoßflächen (13) aufgebrachte Klebung miteinander stoffschlüssig verbunden sind, wobei zur zusätzlichen Stabilisierung der Klebverbindung mindestens zwei die Flansche (3, 4; 17, 18) an ihrem Umfang gleichmäßig voneinander verteilt angeordnete Schraubmittel (10) und/oder Klemm-Mittel (12; 21, 25) vorgesehen sind.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebverbindung der Flansche (3, 4; 17, 18) aus einem Reaktionskleber besteht.
Anordnung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionskleber aus einem reinen Epoxidharz oder einem Gemisch aus Epoxidharz und Säureanhydride bzw. Epoxidharz und Aminhärter oder Cyanacrylate oder Methacrylate oder Polyester und deren Gemische mit Styrol bzw. Methacrylate oder Phenol-Formaldehyd-Harze besteht.
Anordnung nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsschicht zwischen den Flanschen aus einem Gemisch aus 50,0 Gew.-% bis 80,0 Gew.-% Epoxidharz und 20,0 Gew.-% bis 50,0 Gew.-% Aminhärter besteht.
Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsschicht (14) mindestens eine Schichtdicke von 400 μm bis 1000 μm hat.
Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraub- und/oder Klemm-Mittel (10; 12) bei einem rechteckigen oder quadratischen Querschnitt der Kanalmodule oder -abschnitte vorrangig an oder nahe der Eckbereiche angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Klemm-Mittel die verklebten Flasche außen umgreifenden Federklammern (12) vorgesehen sind.
Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemm-Mittel aus einem, in fluchtende Löcher (20) der Flansche (17, 18) einsteckbares bolzenartiges Halteteil (21) mit Schaft (22) gebildet ist, das mit seinem Kopf (23) am jeweiligen Flansch auflagert und in dem Schaft ein Einsteckschlitz (24) zum Einschieben eines keilförmigen, gegen den anderen Flansch drückenden Rastsückes (25) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraub- (19) und Klemm-Mittel (10, 12; 21, 25) eine Fixierhilfe für die Klebung sind.