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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspannen der Anschlussenden eines Betonförderrohres gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Für die Errichtung und den Bau von Häusern, Brücken und anderen Gebäuden wird sehr häufig Beton als Baumaterial verwendet. An heutigen Baustellen erfolgt der Transport von Beton nahezu standardmäßig mittels Dickstoffpumpen, sogenannten Betonpumpen. Dabei wird der von Fahrmischer angelieferte Beton, von Betonpumpen durch ein geschlossenes Rohrleitungssystem, der sogenannten Betonförderleitung zu einem oft weit entlegenen Einbringort gefördert. Für derartige mobile Einsätze erfolgt die Verlegung der Betonförderleitung regelmäßig manuell auf der Baustelle, wobei ihr Verlauf den lokalen Bedingungen angepasst werden muss.
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Zur Vereinfachung und Rationalisierung der Montage der Betonförderleitung wird diese an der Baustelle aus standardisierten Betonförderrohren gebildet, die an ihren beiden Endseiten mit Flansche bestückt sind, über die eine gemeinsame Dichtung gestülpt wird und mit einer beide Flansche greifende Schalenkupplung verbunden werden, so dass zwei Rohrstücke mittels eines solchem speziellen Flanschsystems miteinander verbunden werden können. Dazu werden herkömmlicher Weise Flansche verwendet, die durch thermische Verfahren wie Schweißen mit dem entsprechenden Betonförderrohr verbunden sind. Die bei der Montage der Betonförderleitung verwendeten Betonförderrohre sind standartmäßig in Rohrlängen von drei, zwei, eins und einem halben Meter vorgefertigt und werden entsprechend dem vorgegebenen Rohrverlauf miteinander kombiniert und verbunden. In den meisten Fällen ist es jedoch erforderlich Ausgleichsstücke in die Rohrleitung einzusetzen deren Längen von den Standartlängen abweichen. Diese Ausgleichsstücke müssen entweder an der Baustelle gefertigt oder bei dem entsprechenden Rohrlieferanten separat bestellt werden. Aufgrund der in dem Beton enthaltenen Körnung, welche vorwiegend aus gebrochenem oder glattem Gestein besteht, ist die Betonförderleitung an ihrer Innenseite sehr starkem Abrieb unterworfen. Um dem entgegen zu wirken werden diese Betonförderleitungen einlagig aus verschleißfestem Stahl gefertigt oder zweilagig mit einer Außenlage aus Stahl und einer Innenlage aus besonderem, verschleißfestem Material ausgeführt. Bei beiden Ausführungen besteht für die Fertigung von Ausgleichsstücken an der Baustelle das Problem, dass eine Schweißung der eingesetzten hochfesten Werkstoffe sehr aufwändig und zeitintensiv ist, da die Verschleißbeständigkeit durch die eingebrachte Thermik verringert wird und nach dem Verschweißen erneut hergestellt werden muss. Eine Alternative ist die Fertigung der erforderlichen Rohrstücke bei dem Hersteller, doch auch die Herstellung und Nachlieferung derart angepasster Rohrstücke kann gleichfalls oft nicht binnen kurzer Zeit erfolgen, so dass sich die Montagezeiten für die Rohrleitung auch bei dieser Vorgehensweise verlängern.
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Anzustreben ist daher die Schaffung einer Rohrverbindung für eine Betonförderleitung ohne ein Verfahren zum thermischen Fügen zu verwenden. Dazu könnte auf ein bereits bekanntes System zurückgegriffen werden, wie das in vielen Bereichen der Fluidtechnik angewendetes System der Schneidringverschraubung. Bei diesem System wird eine Rohrverbindung durch die Verwendung eines Anpressringes und eines Anschlussringes erreicht, die durch eine kegelstumpfförmige innere Ausbildung des Anschlussringes, bei Verschraubung miteinander einen zwischen ihnen befindlichen Schneidring derart mit dem in den Anschlussring eingeführten Rohr verpressen, dass eine sichere und dichte Verbindung erreicht wird.
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Allerdings wird diese Art der Rohrverbindung nur für Rohre mit einem Außendurchmesser bis zu 60 mm verwendet und auch nur mit Rohrwerkstoffe, die keine besondere Härte aufweisen, wie beispielsweise St 37, Kupfer oder Edelstahl und daher für eine Rohrförderung des abrasiven Betons nicht geeignet sind. Erstaunlicherweise hat die Fachwelt des Bereichs der Betonförderung nicht zur An- und Verwendung dieser Art von Rohrverbindungen gefunden. In diesem Bereich traute man sich nicht, das System auf Betonförderrohre anzuwenden, deren Außendurchmesser größer als 100 mm ist, bis zu 150 mm betragen kann und die einem Innendruck von bis zu 85 bar standhalten müssen. Der Grund hierfür lag darin, dass in der Fachwelt einhellig die Meinung bestand, die zum Verschrauben der Komponenten aufzubringenden Anziehkräfte seien manuell nicht zu händeln, und der oder die verwendeten Schneidringe könne nicht fest genug in der Verbindung verspannt werden, so dass der Schneidring nicht das harte Material der Betonförderrohre wie beispielsweise St 52 in den vorgenannten Durchmessern ausreichend einschneiden könnte. Versuche haben jedoch ergeben, dass bei Auswahl entsprechend harter Werkstoffe für den Schneidring, wie beispielsweise Hartmetall und geeigneter Ausbildung eines Kraftübertragungssystem von einem Montagewerkzeug auf die Elemente Anpressring und Anschlussring auch ausreichend große Kräfte übertragen werden können um eine zuverlässige Dichtung für Betonförderrohre zu erreichen. Wobei es insbesondere gilt, die Rohrverbindung so auszubilden, dass die Flansche dieser Verbindung mit den Flanschen der zu verwendenden Betonförderleitung kommunizieren.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Einspannen der Anschlussenden eines Betonförderrohres bereitzustellen, welche zuverlässig dichtet und ohne Verwendung eines thermischen Fügeverfahrens schnell, kostengünstig und einfach an der Montagestelle herzustellen ist, um dort gleich an die Betonförderrohrstücke montiert zu werden und direkt mit der zu verwendenden Betonförderleitung verbunden werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einspannen der Anschlussenden eines Betonförderrohres, die einen Anpressring und einen Anschlussring mit zwischengefasstem Schneidring aufweist, weist der Anschlussring einen Flansch für die Verbindung mit weiteren Betonförderrohren auf. Dadurch kann das Anschlussende mit einem, an der Montagestelle gekürzten, Betonförderrohr verbunden werden und so einen Gegenflansch für das verwendetet Verbindungssystem bestehend aus je zwei Flansche, einer Schalenkupplung und einer zugehörigen Dichtung bereit stellen.
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Zweckmäßig ist dabei, dass der Flansch dafür an einem seiner stirnseitigen Enden eine Stoßfläche aufweist, die mit einer ihr gegenüberliegenden Stoßfläche eines Flansches eines weiteren Betonförderrohres korrespondiert, womit eine für die Verbindung der beiden Betonförderrohre erforderliche Anschlussebene geschaffen wird.
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Für die Abdichtung der Betonförderleitung weisen die Flansche in ihrer Anschlussebene eine Dichtung auf, und werden zum Zwecke einer schnellen Montage mittels einer Schalenkupplung miteinander verbunden.
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In vorteilhafter Weise ist der Anschlussring mindestens einstückig ausgeführt, um somit eine für das Montagepersonal überschaubare Teilemenge zu gewährleisten.
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Vorzugsweise wird als Material des Anschlussrings Stahl verwendet um keinerlei unterschiedlicher Werkstoffpaarungen bei den Verbindungen der Betonförderrohre zu generieren und so bei den Standartwerkstoffen zu verbleiben. Damit wird eine Teilevielfalt vermieden und eine Bevorratung der Montageteile vereinfacht.
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Von Vorteil ist es, den Anschlussring so auszubilden, dass sein Innendurchmesser dem Innendurchmesser des Betonförderrohres entspricht. Dadurch wird der Strömungsweg in diesem Bereich nicht verändert und keine störenden Verwirbelungen, die zu einem drastischen lokalen Anstieg des Abriebes führen würden, treten in dem Betonvolumenstrom auf.
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Als Vorteil der Erfindung hat sich erwiesen, die Innenfläche des Anschlussringes mindestens über die Länge seines Innendurchmessers bereits bei seiner Fertigung zu härten um auch in diesem Bereich dem Abrieb durch den zu fördernden Beton zu widerstehen. Damit entfällt zugleich auch die Notwendigkeit, den Anschlussring nach der Montage einem separaten Härtungsprozess zu unterziehen.
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Besonders Vorteilhaft ist die Herstellung des Schneidrings aus einem Hartmetallwerkstoff, der eine größere Härte aufweist als das Material des Betonförderrohres. Da ein Schneidring aus diesem Werkstoff das harte Material der Betonförderrohre wie beispielsweise St 52 ausreichend einschneiden kann um die erforderliche Dichtigkeit der Anschlussenden zu bewirken.
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Bevorzugt weist der Anpressring auf seinem äußeren Umfang eine Rändelung für einen Formschlüssigen Eingriff eines Werkzeuges auf. Bewehrt hat sich dabei, dass auch der Anschlussring auf seinem äußeren Umfang eine Rändelung für einen Formschlüssigen Eingriff eines Werkzeuges aufweist. Unter gemeinsamer Verwendung zweier Werkzeuge können somit über diese sehr große Kräfte auf das Gewinde übertragen und von diesem auf den Schneidring ausgeübt werden um die an der Schneidringkannte benötigten Kräfte für das Einschneiden in das Rohrmaterial des Betonförderrohres zu erlangen.
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Die nachstehenden Zeichnungen zeigen eine bevorzugte Ausführungsform, die im Folgenden näher beschrieben wird. Es zeigen:
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1: einen Längsschnitt zweier Betonförderrohre mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einspannen der Anschlussenden;
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2: eine Seitenansicht von rechts eines Anpressringes mit umlaufender Rändelung am Außenkranz.
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1 zeigt einen Längsschnitt durch den Anschlussbereich zweier Betonförderrohre (1), wobei der des rechten Betonförderrohres (1) gemäß dem Stand der Technik ausgeführt ist und der Linke eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einspannen der Anschlussenden aufweist. Zur Veranschaulichung wird die Vorrichtung im unteren Teil der Figur im ungespannten Zustand und im oberen Teil im gespannten Zustand dargestellt. Über das stirnseitige Ende des Betonförderrohres (1) ist ein Anpressring (2) gestülpt, der über seine Länge mit zwei unterschiedlich abgestuften Innendurchmessern derart ausgeführt ist, dass der zum nahegelegenen Rohrende weisenden stirnseitige Innendurchmesser größer ist und ein Innengewinde (2a) aufweist, das sich bis zu dem zweiten Bereich erstreckt, der bis zu der gegenüberliegenden Stirnseite verläuft, wobei der Übergang vom Innengewinde (2a) zum zweiten Bereich kegelstumpfförmig verläuft. In diesem zweiten Bereich weist der Anpressring (2) einen Innendurchmesser auf, der dem Außendurchmesser (DR) des Betonförderrohres (1) derart entspricht, dass eine Spielpassung vorliegt. Der Anpressring (2) weist über den Umfang seines äußeren Durchmessers eine Rändelung (9) auf, die eine Vielfachverzahnung für den Eingriff eines entsprechenden Werkzeuges (10) darstellt.
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Auf das stirnseitige Ende des Betonförderrohres (1) ist ein Anschlussring (3) gestülpt, der ebenfalls zwei unterschiedlich abgestuften Innendurchmesser über seine axiale Länge aufweist, wobei der Innendurchmesser des über das Rohrende gestülpten Bereichs dem Außendurchmesser (DR) des Betonförderrohres (1) entspricht und der Anschlussring (3) in diesem Bereich einen kegelstumpfförmigen Einstich aufweist. Der weitere Bereich in Längsrichtung des Anschlussrings (3) ist mit einem Innendurchmesser (DA) versehen, der dem Innendurchmesser (D) des Betonförderrohres (1) entspricht, so dass ein Versatz in dem Anschlussring (3) gebildet wird, gegen den die Stirnseite des Betonförderrohres (1) stößt. Die beiden gleichen Innendurchmesser in diesem Abschnitt dienen dazu, dass hierin konstante Strömungsverhältnisse für den zu fördernden Beton erhalten bleiben.
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Die Außenfläche des Anschlussrings (3) weist in dem Bereich ihrer Überdeckung mit dem Betonförderrohr (1) ein Außengewinde (3a) auf, welches mit dem Innengewinde (2a) des Anpressrings (2) korrespondiert, so dass beide miteinander verschraubt werden können. Daran schließt sich ein Bereich an, bei dem der äußere Durchmesser des Anschlussrings (3) über seinen Außenumfang ebenfalls eine Rändelung (9) für den Eingriff eines entsprechenden Werkzeuges (10) aufweist. Anschließend an die Rändelung (9) weist der Anschlussring (3) einen Bereich mit einem geringeren Außendurchmesser auf, dem sich wiederum ein Bereich anschließt, der einen größeren Durchmesser aufweist und das Ende des Anschlussringes (3) bildet, der sogenannte Flanschbereich (5a). Die stirnseitige Fläche, die sogenannte stirnseitige Stoßfläche (6), dieses Endes des Anschlussringes (3) ist hierbei so geformt, dass sie mit der stirnseitige Stoßfläche (6) des Flansches (5) des anbindenden Betonförderrohres (1) kommuniziert, d. h. sie kann plan sein, aber auch in geläufiger Nut- und Federausführung ausgebildet sein.
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Zwischen dem Anpressring (2) und dem Anschlussring (3) befindet sich ein Schneidring (4), dessen Innendurchmesser, in dem Bereich der zum Anpressring (2) weisenden Stirnseite, über einen Teil seiner axialen Länge, dem Außendurchmesser der Betonförderleitung (DR) entspricht, wobei diese Stirnseite kegelstumpfförmig, entsprechend der Ausformung der Innenseite des Anpressrings (2), ausgebildet ist. Die andere Stirnseite des Schneidrings (4) weist auch eine Kegelstumpfform auf, die mit dem Einstich des Anschlussringes (3) korrespondiert, wobei der Innendurchmesser in axialer Richtung über die Länge des Kegelstumpfes größer ist als der des Bereiches seiner Gegenstirnseite, so dass zwischen den beiden Innenringbereichen ein Versatz gebildet wird.
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Wie im oberen Teil der 1 dargestellt ist, wird der Schneidring (4) durch Verschrauben des Anpressrings (2) mit dem Anschlussring (3) in den kegelstumpfförmigen Einstich des Anschlussringes (3) gepresst. Hierdurch führt die innere Kegelstumpfform des Anschlussrings (3) den Schneidring (4) in Richtung Rohraußenwand (1a), bis der Schneidring (4) mit mindestens einer Schneidkannte in die Rohraußenwand (1a) einschneidet, wobei das durch den Schneidring (4) aufgeworfene Material zwischen der Rohraußenwand (1a) des Betonförderrohrs (1) und der Umhüllung des Anschlussrings (3) verpresst wird und damit die erforderliche Festigkeit und Dichtheit der Vorrichtung bewirkt.
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Die Verbindung des erfindungsgemäßen Anschlussendes mit einem weiteren Betonförderrohr wird dadurch realisiert, dass die beiden stirnseitigen Stoßflächen (6) der Flansche (5) fluchtend zueinander positioniert werden um dann von einer Dichtung (7) umfasst zu werden die wiederum von einer Schalenkupplung umfasst wird, welche die beiden Flasche (5) zusammen hält. Eine weitere, nicht dargestellte, mögliche Verbindungsform bei Betonförderrohren (1) ist beispielsweise die Ausbildung der stirnseitigen Stoßflächen (6) der Flansche (5) mit einem Nut- und Federsystem und einer in die Nut eingelegten Ringdichtung.
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2 zeigt die Seitenansicht von rechts eines in der vorherigen Figur dargestellten Anpressringes (2) mit umlaufender Rändelung (9) am Außenkranz. Diese Rändelung (9) bestehen aus einer den äußeren Umfang des Anpressrings (2) umfassenden Mehrzahl von Ausnehmungen mit gleicher Verteilung, die ein Zackenprofil bilden, dessen Länge sich über die Breite des Anpressrings (2) erstreckt. Besonders anschaulich ist hierin die Position und Lage der Rändelung (9) dargestellt, die in entsprechendem Eingriff mit den Ausnehmungen eines zum Anziehen von Anpressring (2) und Anschlussring (3) dienenden Werkzeuges (10) ausgebildet sind. Die Nutzung dieses Werkzeuges (10) ist erforderlich, weil unter Verwendung eines herkömmlichen Hakenschlüssels hier kein ausreichend gleichmäßiger Kraftfluss über den gesamten Umfang des Anpressringes (2) erreicht werden kann, der für die sichere Führung des Schneidrings (4) allerdings unerlässlich ist.
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Wie in 3 dargestellt, wird das Werkzeug (10) aus einer Zange gebildet, die aus zwei halbkreisförmigen Greifschalen (12) besteht, die in ihrem Innenumfang eine Verzahnung aufweisen, die der Rändelung (9) des Anpress- oder Anschlussringes (2, 3) entspricht, die sogenannte Innenrändelung (11). An ihrem einen Ende sind die beiden Greifschalen (12) jeweils mit einem Gelenkpunkt (13) ausgestattet und an ihrem gegenüberliegenden Ende weist jede Greifschale (12) einen, radial von der Halbschale fortweisenden Greifhebel (15) auf. Die beiden Greifschalen (12) werden an ihren Gelenkpunkten (13) mittels eines Bolzens (14) miteinander verbunden. Dadurch, dass das Innere des Greifbereichs in der vorbeschriebenen Weise an die Außenkontur des anzuziehenden Anpress- oder Anschlussringes (2, 3) angepasst ist, kann der Anpressring (2) über seinen gesamten Umfang mit dem Werkzeug (10) formschlüssig verbunden werden. Diese formschlüssige Verbindung bewirkt, dass Anpress- oder Anschlussring (2, 3) und Werkzeug (10) drehfest miteinander verbunden sind wenn das Werkzeug (10) um die Rändelung (9) des Anpressrings (2) geschlossen wird.
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Durch auseinanderbewegen der beiden Greifhebel (15) erfolgt eine Spreizung des Werkzeuges (10) um den Gelenkpunk (13), so dass die beiden Greifschalen (12) dermaßen geöffnet sind, dass das Werkzeug (10) über den entsprechenden Anpress- oder Anschlussring (2, 3) gestülpt werden kann. In dieser Position wird das Werkzeug (10) durch zusammenbewegen der Griffe über den jeweiligen Anpress- oder Anschlussring (2, 3) gespannt, um so die formschlüssige Verbindung zwischen der Innenrändelung (11) des Werkzeugs (10) und der Rändelung (9) des Anpress- oder Anschlussringes (2, 3) herzustellen. Die beiden Greifhebel (15) liegen dabei derart parallel zueinander, dass sie von einer Hand einer Montageperson umfasst werden können. Dies ist erforderlich, damit eine Montageperson mit zwei Händen jeweils zwei dieser Werkzeuge (10) gleichzeitig bedienen kann. Zum Anziehen des Schneidringes (4) werden die beiden Werkzeuge (10) dann entsprechend des Gewindelaufes gegenläufig zueinander bewegt, bis der Schneidring (4) über die Drehbewegung des entsprechenden Anpressringes (2) in die Rohraußenwand (1a) eingedrungen ist und die Schneidringverbindung sicher hergestellt ist.
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Um größere Anzugsmoment auf das System übertragen zu können, besteht die Möglichkeit gegeben, in bekannter Weise durch Überstülpen eines Rohres über die beiden Greifhebel (15) des Werkzeuges (10) den Hebel des Werkzeuges (10) zu verlängern um damit bei gleicher Kraftzufuhr ein größeres Anzugsmoment in das System einbringen zu können.
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Damit das Werkzeug (10) einfacher in die Rändelung (9) des entsprechenden Anpress- oder Anschlussringes (2, 3) einfassen kann, hat sich als vorteilhaft erwiesen, die beiden Rändelungen (9, 11) und auch die Innenrändelung (11), wie dargestellt, mit einem trapezförmigen Profil auszuführen, wobei sich die entsprechenden Zähne der Rändelungen (9) in radialer Richtung nach außen verjüngen bzw. die Zähne der Innenrändelung (11) sich zum Mittelpunkt der beiden Greifschalen (12) nach inne verjüngen. Durch diese Formanpassung wird dem Montagepersonal die Handhabung des Werkzeuges (10) beim Auflegen auf den betreffenden Anpress- oder Anschlussring (2, 3) deutlich erleichtert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Betonförderrohr
- 1a
- Rohraußenwand
- 1b
- Rohrinnenwand
- 2
- Anpressring
- 2a
- Innengewinde
- 3
- Anschlussring
- 3a
- Außengewinde
- 4
- Schneidring
- 5
- Flansch
- 5a
- Flanschbereich
- 6
- stirnseitige Stoßflächen
- 7
- Dichtung
- 8
- Schalenkupplung
- 9
- Rändelung
- 10
- Werkzeug
- 11
- Innenrändelung
- 12
- Greifschalen
- 13
- Gelenkpunkt
- 14
- Bolzen
- 15
- Greifhebel
- DR
- Außendurchmesser Betonförderrohr
- DA
- Innendurchmesser Anschlussring
- D
- Innendurchmesser Betonförderrohr
