DE102010055854B4

DE102010055854B4 - Sattelformteil

Info

Publication number: DE102010055854B4
Application number: DE102010055854A
Authority: DE
Inventors: Steffen Demmerle; Simon Schwartz
Original assignee: Friatec AG
Current assignee: Friatec AG
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2013-11-07
Anticipated expiration: 2030-12-23
Also published as: DE102010055854A1

Abstract

Sattelformteil, mit: – einem Sattelkörper (10), der eine Innenfläche (12) und eine davon beabstandete Außenfläche (14) aufweist, wobei der Sattelkörper (10) an seiner Innenfläche (12) eine vorab festgelegte Krümmung mit einem ersten Krümmungsradius (r) und einer Krümmungsachse (A) aufweist, und – einer mechanisch wirkenden Aufweiteinrichtung (20), die bei Betätigung eine Kraft auf den Sattelkörper (10) ausübt, welche an dessen Innenfläche (12) einen zweiten Krümmungsradius erzeugt, der größer als der erste Krümmungsradius ist; dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Aufweiteinrichtung an der der Außenfläche (14) des Sattelkörpers (10) durch Zug angreift.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sattelformteil, insbesondere ein Sattelformteil zum Aufsetzen auf ein Rohr mit großem Durchmesser, mit dem es durch Elektroschweißen verbunden werden soll, wobei d7as Sattelformteil einen Sattelkörper, der eine Innenfläche und eine davon beabstandete Außenfläche aufweist, umfasst, wobei der Sattelkörper an seiner Innenfläche eine vorab festgelegte Krümmung mit einem ersten Krümmungsradius und einer Krümmungsachse aufweist. Die vorab festgelegte Krümmung entspricht im Wesentlichen der Krümmung des Rohres oder eines anderen Bauteils, auf das das Sattelformteil aufgesetzt werden soll. Bei einem Sattelformteil liegt die Krümmungsachse in der Regel senkrecht zu seiner Längsabmessung. In praktischer Hinsicht wird die vorab festgelegte Krümmung im Wesentlichen durch den Rohrdurchmesser gemäß Norm oder gemäß Kundenwunsch bestimmt oder durch den Durchmesser eines anderen Bauteils, wie eines Formteils, eines Halbrohres oder dergleichen.
Es ist bekannt, Sattelformteile mit Hilfe der Vakuumspanntechnik auf ein Bauteil aufzuspannen, so dass es anschließend mit diesem, beispielsweise mittels der Heizwendelschweißtechnik, verschweißt werden kann. So beschreibt die WO 03/076840 A1 eine Vorrichtung zum Verbinden eines Sattelformteiles mit einem Rohr oder einem anderen Bauteil, bei der zwischen Sattelformteil und Bauteil ein Unterdruck erzeugt wird, der das Sattelformteil bezüglich des Bauteils fixiert, wobei der Unterdruck in vorteilhafter Weise während der Herstellung der Schweißverbindung zwischen dem Sattelformteil und dem Bauteil aufrecht erhalten wird. Hierzu ist ein Bauelement vorgesehen, welches bevorzugt als eine flexible Matte ausgebildet ist, die das Sattelformteil vollständig übergreift und mit ihrem Randbereich dichtend auf der Außenfläche des Bauteils aufliegt. Dabei ist an dem Sattelformteil ein Dichtelement unmittelbar auf der Sattelfläche angebracht, das das Erzeugen des Vakuums unterstützen soll. Die Vakuummatte stellt ein zusätzlich notwendig gewordenes Werkzeug dar, welches die Verschweißung von Sattelformteilen komplexer und damit aufwendiger macht.
Die DE 20 2008 012 094 U1 stellt ein Sattelformteil bereit, bei dem die Anwendung der Vakuumspanntechnik auf möglichst effektive und technisch einfache Art und Weise unterstützt wird, indem die einem beispielsweise rohrförmigen Bauteil zugewandte Sattelfläche an der äußeren Berandung ein umlaufendes Dichtelement aufweist, das beim Aufsetzen des Übergangssattels auf das rohrförmige Bauteil radial nach außen aufweicht und zwischen der gesamten Sattelfläche und der Oberfläche des rohrförmigen Bauteils einen Füllraum ausbildet, in dem ein Vakuum erzeugt werden kann.
Die Erzeugung eines Vakuums, ohne zusätzliche Aufprägung durch eine externe Montagekraft des Sattelformteils auf das Rohr, wird maßgeblich von der Überbrückbarkeit der Toleranzen zwischen Sattelformteil und Rohr durch das Dichtprofil bestimmt. Dieses Toleranzband wird insbesondere bei Relining-Rohren, die zur Rehabilitation einer Rohrleitung durch Einziehen eines Rohres aus Polyethylen in eine schadhafte Leitung eingesetzt werden, noch vergrößert. Der Spalt zwischen Sattelformteil und Rohr muss so klein gehalten werden, damit die Dichtung eventuelle Maßabweichungen oder Ovalitäten am Rohr ausgleichen kann und die Erzeugung eines Vakuums ermöglicht, das letztlich für das Aufspannen des Sattelformteils auf das Rohr sorgt, woraufhin dann die Verschweißung erfolgen kann.
Dem Problem, ein Sattelformteil beispielsweise auf einer Rohrleitung zu montieren, ist insbesondere für Rohrleitungen mit großem Rohrdurchmesser seit langem durch den Einsatz von Spanneinrichtungen begegnet worden. Ein Beispiel zeigt die US 5,360,241 A , bei der das Sattelformteil unter Zuhilfenahme der Spanneinrichtung an unterschiedliche Rohrdurchmesser angepasst werden kann.
Die DE 195 29 191 C1 beschreibt eine Montagevorrichtung, bei der ein Sattelstück oder ein ein solches enthaltendes Bauteil während des Schweißens erwärmt und an die Außenfläche eines Bauteils gepresst wird, wobei aufgrund des einwirkenden Anpressdrucks mittels der Montagevorrichtung eine Anpassung der Innenfläche des Sattelstücks an die Außenfläche des Bauteils, mit welchem es verschweißt wird, erreicht wird.
Aus der DE 20 2007 011 638 U1 ist ein Reparatur-Formstück bekannt, welches mittels Vakuum auf einem Bauteil aufgespannt werden kann. Es ist vorgesehen, dass die Reparatur-Formstücke eine Krümmung aufweisen, die im Wesentlichen der Krümmung der Außenfläche des Bauteils entspricht, mit welchem das Formstück verschweißt werden soll. Für den Ausgleich von Qualitäten sind Nuten vorgesehen, welche die Biegesteifigkeit des Formstücks verringern.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Sattelformteil der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, mit dem ein Toleranzausgleich zwischen dem Sattelformteil und dem damit verbindenden Bauteil sichergestellt wird, so dass die Vakuumtechnik zum Einsatz kommen kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Sattelformteil nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist bei einem Sattelformteil mit einem Sattelkörper, der eine Innenfläche und eine davon beabstandete Außenfläche aufweist, wobei der Sattelkörper an seiner Innenfläche eine vorab festgelegte Krümmung mit einem ersten Krümmungsradius und einer Krümmungsachse aufweist, eine mechanisch wirkende Aufweiteinrichtung vorgesehen, die bei Betätigung eine Kraft auf den Sattelkörper ausübt, welche an dessen Innenfläche einen zweiten Krümmungsradius erzeugt, der größer als der erste Krümmungsradius ist. Das erfindungsgemäße Sattelformteil ist dadurch gekennzeichnet, dass es an der Außenfläche des Sattelkörpers durch Zug angreift. Die mechanisch wirkende Aufweiteinrichtung bewirkt damit eine Anpassung an die Krümmung des Bauteils, so dass das Toleranzband zwischen dem Dichtprofil und dem Bauteil überbrückt und ein Vakuum zum Aufspannen des Sattelformteils aufgebaut werden kann.
Das erfindungsgemäße Sattelformteil kann insbesondere dann eingesetzt werden, wenn es auf ein Relining-Rohr aufgespannt und mit diesem verschweißt werden soll, auch wenn bei tiefen Temperaturen gearbeitet werden muss, bei denen die Abnahme der Flexibilität von Poylethylen merkbar wird, ist das Sattelformteil vorteilhaft einsetzbar. Dies betrifft auch die Korrektur des Krümmungsradius des Sattelformteils bei baustellenbedingten Abplattungen oder Ovalitäten des zu verbindenden Bauteils. Außerdem bietet das Sattelbauteil gemäß der vorliegenden Erfindung Vorteile bei der nachträglichen Anbindung an bestehende Rohre, bei denen meist hohe Qualitäten vorliegen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Aufweiteinrichtung mindestens zwei Ankerstangen auf, die einander gegenüberstehend an der Außenfläche des Sattelkörpers festgelegt sind. Eine Spannvorrichtung ist vorgesehen, welche durch Zug an den Ankerstangen angreift. Die Ankerstangen sind vorzugsweise parallel zur Krümmungsachse angeordnet.
Nach einem ersten Aspekt weist die Spannvorrichtung mindestens einen Spanngurt auf, der um jede der Ankerstangen gelegt ist.
Nach einem zweiten Aspekt weist die Spannvorrichtung mindestens ein Paar Spannbacken auf, wobei jede der Spannbacken an einer der Ankerstangen angreift. Die Spannbacken können durch ein Hebewerk aufeinander zu bewegt werden, um die erforderliche Zugkraft zu erzeugen.
Weiter vorteilhaft weist der Sattelkörper mindestens zwei Nuten auf, deren Querschnitt zumindest eine Hinterschneidung umfasst, wobei in die Nuten komplementär ausgebildete Befestigungselemente für die Ankerstangen eingreifen.
Um die Vakuumspanntechnik ausführen zu können, weist der Sattelkörper an seiner Innenfläche vorteilhaft eine im Umfangsbereich umlaufende Vakuumdichtung auf.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines Sattelformteils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Seitenansicht eines Sattelformteils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das auf ein Rohr aufgesetzt ist;
3 eine Seitenansicht entsprechend der 2 nach dem Betätigen der Aufweiteinrichtung;
4 eine Draufsicht auf ein Sattelformteil gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
5 eine perspektivische Ansicht eines Sattelformteils gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei
6 eine Detaildarstellung der 5 darstellt.
1 zeigt ein Sattelformteil mit einem Sattelkörper 10, der eine Innenfläche 12 und eine davon beabstandete Außenfläche 14 aufweist und eine im Wesentlichen rechteckige Außenkontur hat. Der Sattelkörper 10 besteht aus thermoplastischem Kunststoff, beispielsweise aus Polyethylen, so wie PE-80, PE 100 oder PE-X. Er weist an seiner Innenfläche 12 eine vorab festgelegte Krümmung auf, die durch einen Krümmungsradius r und eine Krümmungsachse A definiert ist. An der Innenfläche 12 ist eine im Umfangsbereich umlaufende Vakuumdichtung 30 vorgesehen. Nicht dargestellt sind Heizelemente, die mit elektrischem Strom zu beaufschlagen sind, um das Material des Sattelkörpers 10 und des zu verbindenden Bauteils teilweise aufzuschmelzen, so dass beim Abkühlen ein unlösbarer Verbund zwischen Sattelkörper 10 und Bauteil entsteht. Eine an der Außenfläche 14 des Sattelkörpers 10 angreifende mechanisch wirkende Aufweiteinrichtung 20 umfasst zwei Ankerstangen 22, 24, die einander gegenüberstehend an der Außenfläche 14 des Sattelkörpers 10 festgelegt sind. Dazu sind im Sattelkörper 10 zwei Nuten 16, 18 ausgebildet, die im Querschnitt T-förmig sind und zu mindestens einer Seitenfläche des Sattelkörpers 10 offen sind. Auch andere Querschnittsformen sind denkbar, beispielsweise eine schwalbenschwanzförmige Ausgestaltung, es ist nur wesentlich, dass der Querschnitt zumindest eine Hinterschneidung umfasst, damit komplementär ausgebildete Befestigungselemente 38 für die Ankerstangen in diese Nut eingreifen können und in ihr sicher gehalten werden. Die Aufweiteinrichtung 20 umfasst weiterhin zwei Spanngurte 26, 28, wobei jeder Spanngurt 26, 28 um beide Ankerstangen 22, 24 gelegt ist.
Durch Anziehen der Spanngurte 26, 28 kann nun die Krümmung des Sattelformteils aufgeweitet werden, bis sie der Krümmung des Bauteiles entspricht, mit dem es verschweißt werden soll, und die Vakuumdichtung 30 dichtend an dem Bauteil anliegt, so dass ein Vakuum aufgebaut werden kann, welches das Sattelformteil in nahezu formschlüssige Anlage an das Bauteil bringt.
2 zeigt in einer Seitenansicht die Situation, bevor die Spanngurte 26, 28 angezogen werden. Das erfindungsgemäße Sattelformteil ist auf das zu verschweißende Bauteil, in diesem Fall ein Rohr 50, gelegt, so dass dessen Innenfläche 12 der Außenfläche des Rohres zugewandt ist. Zwischen der Innenfläche 12 des Sattelkörpers 10 und der Außenfläche des Rohres kann ein Spalt S auftreten, der zu überbrücken ist.
3 zeigt die Situation, nachdem die Anpassung der Krümmungsradien von Sattelformteil 10 und Rohr mit Hilfe der Aufweiteinrichtung 20 erfolgt ist. Die Vakuumdichtung 30 ist im Eingriff mit der Außenfläche des Rohres, so dass durch Abpumpen über den Nippel 44 ein Vakuum aufgebaut werden kann, das für die endgültige Aufspannung des Sattelformteiles auf das Rohr sorgt, so dass anschließend die Verschweißung erfolgen kann. Nach dem Verschweißen kann die Aufweiteinrichtung 20 grundsätzlich auf dem Sattelkörper 10 verbleiben. Aus praktischen Erwägungen werden aber zumindest die Spanngurte 26, 28 demontiert. Durch Lösen der Befestigungselemente 38 und durch Verschieben der Ankerstangen 22, 24 in Querrichtung des Sattelkörpers 10 derart, dass die Befestigungselemente 38 durch das offene Ende der jeweiligen Nut 16, 18 treten können, werden auch diese vom Sattelkörper 10 demontiert und können erneut bei einem anderen Sattelformteil verwendet werden.
4 zeigt eine Draufsicht auf ein Sattelformteil gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Ankerstangen 22, 24 erstrecken sich nahezu über die gesamte Breite des Sattelkörpers 10 und sind mittels der Befestigungselemente 38 derart an dem Sattelkörper 10 verankert, dass die durch die Spanngurte 26, 28 ausgeübte Kraft gleichmäßig auf den Sattelkörper 10 wirkt, so dass wiederum eine gleichmäßige Aufweitung des Sattelformteils erfolgt. Obwohl grundsätzlich nur ein Spanngurt erforderlich wäre, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, mindestens zwei Spanngurte 26, 28 voneinander beabstandet nahe der Längskante des Sattelkörpers 10 vorzusehen, damit die Kraft gleichmäßig ausgeübt werden kann.
Dazu werden vorteilhaft die beiden Spanngurte 26, 28 so miteinander verbunden, dass gewährleistet ist, dass auf jeden der Spanngurte 26, 28 praktisch dieselbe Kraft ausgeübt wird.
Eine Möglichkeit, dies zu realisieren, ist in der 5 dargestellt. Ein überbrückender Spanngurt 32 ist mit jedem Spanngurt 26, 28 so verbunden, dass, sobald eine Zugkraft auf den überbrückenden Spanngurt 32 ausgeübt wird, sich diese auf die Spanngurte 26, 28 überträgt, so dass drei Angriffsorte für die Kraft gegeben sind, nämlich außen bei den Ankerstangen 34, 36 bzw. 40, 42 und mittig, wodurch eine gleichmäßige Aufweitung über die Sattelfläche erfolgt. Es hat sich gezeigt, dass ein Aufbringen der Kraft nur im Außenbereich deutlich schlechtere Aufweitergebnisse liefert.
Anders als bei der Ausführungsform gemäß 4 sind hier auf jeder Querseite anstelle einer durchgehenden Ankerstange zwei kürzere Ankerstangen 34, 36 bzw. 40, 42 vorgesehen, wobei einer der Spanngurte 26 um die Ankerstange 34 und um die Ankerstange 40 gelegt ist, der andere der Spanngurte 28 um die Ankerstange 36 und um die Ankerstange 42. Eine Detailansicht der Anordnung ist in 6 gezeigt. Die Ankerstange 34 ist mit zwei Befestigungselementen 38 an dem Sattelkörper verankert, wobei der Spanngurt 26 die Ankerstange 34 umlaufend geführt ist.

Claims

Sattelformteil, mit: – einem Sattelkörper (10), der eine Innenfläche (12) und eine davon beabstandete Außenfläche (14) aufweist, wobei der Sattelkörper (10) an seiner Innenfläche (12) eine vorab festgelegte Krümmung mit einem ersten Krümmungsradius (r) und einer Krümmungsachse (A) aufweist, und – einer mechanisch wirkenden Aufweiteinrichtung (20), die bei Betätigung eine Kraft auf den Sattelkörper (10) ausübt, welche an dessen Innenfläche (12) einen zweiten Krümmungsradius erzeugt, der größer als der erste Krümmungsradius ist; dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Aufweiteinrichtung an der der Außenfläche (14) des Sattelkörpers (10) durch Zug angreift.
Sattelformteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufweiteinrichtung mindestens zwei Ankerstangen (22, 24, 34, 36, 40, 42) aufweist, die einander gegenüberstehend an der Außenfläche (14) des Sattelkörpers (10) festgelegt sind, und dass eine Spannvorrichtung vorgesehen ist, welche durch Zug an den Ankerstangen (22, 24, 34, 36, 40, 42) angreift.
Sattelformteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerstangen (22, 24, 34, 36, 40, 42) parallel zur Krümmungsachse (A) angeordnet sind.
Sattelformteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Spannvorrichtung mindestens einen Spanngurt (26, 28) aufweist, der um jede der Ankerstangen (22, 24, 34, 36, 40, 42) gelegt ist.
Sattelformteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung mindestens ein Paar Spannbacken aufweist, wobei jede der Spannbacken an einer der Ankerstangen (22, 24, 34, 36, 40, 42) angreift.
Sattelformteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sattelkörper (10) mindestens zwei Nuten (16, 18), deren Querschnitt zumindest eine Hinterschneidung umfasst, aufweist, wobei in die Nuten (16, 18) komplementär ausgebildete Befestigungselemente (38) für die Ankerstangen (22, 24, 34, 36, 40, 42) eingreifen.