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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft einen Ausrichtekern zur koaxialen Ausrichtung von Rohrabschnitten mit übereinstimmendem Innendurchmesser unter Einwirkung einer Ausrichtetemperatur.
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Beim Ausrichten von Rohrabschnitten gegeneinander können insbesondere zwei Klassen von Fehlern auftreten: Zum einen Koaxialfehler, d. h. die Rohrabschnitte sind in Bezug auf ihre Längsachsen gegeneinander verschoben. Zum anderen Winkelfehler, d. h. die Längsachsen der Rohrabschnitte sind gegeneinander verkippt.
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Ein koaxiales Ausrichten von Rohrabschnitten kann aus verschiedenen Gründen wünschenswert sein. Beispielsweise kann ein koaxial ausgerichtetes Montieren der beiden Rohrabschnitte erwünscht sein. Eine exakte Ausrichtung ist beispielsweise bei aus Rohrabschnitten zusammengesetzten Bauteilen wünschenswert, die in einem Betrieb mit hoher Drehzahl rotieren, wie beispielsweise Antriebswellen. Werden hier die Rohrabschnitte nicht genau koaxial ausgerichtet, können in Betrieb Unwuchten störend wirken. Ein koaxiales Ausrichten kann weiterhin vorteilhaft sein, wenn die beiden Rohrabschnitte mit einer äußeren Hülse verklebt werden, so dass eine bessere Kraftübertragung zwischen den Rohrabschnitten erreicht wird.
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Ein besonderes Anwendungsfeld für koaxiales Ausrichten ergibt sich daraus, dass Klebstoffkennwerte standardmäßig durch stumpfverklebte Doppelrohrproben, d. h. an ihren offenen Seiten miteinander verklebte Rohrabschnitte geprüft werden. Solche Prüfungen sind nur dann zuverlässig, wenn die verklebten Rohrabschnitte exakt koaxial zueinander ausgerichtet sind. Eine gute koaxiale Ausrichtung führt zu einem gleichmäßigen Klebespalt, der idealerweise frei von Lufteinschlüssen ist, und zu vergleichbaren sowie reproduzierbaren Prüfungsergebnissen.
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STAND DER TECHNIK
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Für das Ausrichten von Rohrabschnitten zur Prüfung von Klebstoffkennwerten sind verschiedene Vorrichtungen und Verfahren aus dem Stand der Technik bekannt.
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Gemäß DIN EN 14869-1:2011 wird eine Doppelrohrprobe zur Prüfung von Klebstoffkennwerten aufgebaut, indem Klebstoff auf die aneinander angrenzenden Stirnseiten der beiden miteinander zu verklebenden Rohrabschnitte aufgetragen wird. Anschließend werden die Rohrabschnitte miteinander verspannt, indem jeweils eine Platte auf das von dem Klebstoff freie Ende der Rohrabschnitte einwirkt und die beiden Platten mittels einer Gewindestange, die durch die Rohrabschnitte verläuft, gegeneinander beaufschlagt werden. Zum Abdichten des entstehenden Klebespalts zwischen den Rohrabschnitten kann eine Hülse aus Polytetrafluorethylen (PTFE) im Inneren der Doppelrohrprobe dienen, die einen O-Ring trägt und auf Höhe des Klebespalts in der Doppelrohrprobe angebracht wird. Nach außen wird der Klebespalt mittels eines umlaufenden Bands abgedichtet. Ein Ausrichten der Rohrabschnitte gegeneinander erfolgt hier so exakt, wie es beim freien Aufeinanderstellen der Rohrabschnitte möglich ist. Durch die Hülse aus PTFE in Höhe des Klebespalts wird eine koaxiale Anordnung in geringem Umfang unterstützt; insbesondere Winkelfehler können durch die Hülse aber nicht vermieden werden.
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Wird nach dem Stand der Technik keine exakte koaxiale Ausrichtung während des Klebens erreicht, so wird das Messergebnis der Klebstoffprüfung durch die Abweichung der Ausrichtung beeinflusst. Darüber hinaus führt jede radiale Verschiebung und jedes Verkippen der Rohrabschnitte während des Aushärtens des Klebstoffs zur Einbringung von Spannungen in die Klebstoffschicht. Besonders problematisch ist dies, wenn das Aushärten des Klebstoffs unter Temperatureinwirkung erfolgt. In diesem Fall erschweren Wärmeausdehnungen der Rohrabschnitte und der weiteren Bauteile ein fortgesetztes Ausgerichtethalten während des Aushärtens. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Rohrabschnitte auf einem Ausrichtekern geführt sind, der eine zu den Rohrabschnitten abweichende Temperaturausdehnung aufweist. Wenn diese größer ist als die Temperaturausdehnung der Rohrabschnitte, werden die Rohrabschnitte durch die Temperaturausdehnung auf dem Ausrichtekern verklemmt, der sich aber weiter ausdehnt. In diesem Fall kann das Zusammenwirken der unterschiedlichen Temperaturausdehnungen dazu führen, dass die Rohrabschnitte gegeneinander verschoben werden, was sich im Bereich des Klebespalts auswirkt. Die Rohrabschnitte können dabei soweit auseinandergedrückt werden, dass ein Spalt von mehreren Millimetern entsteht. In diesem Fall erfolgt nicht einmal mehr ein erfolgreiches Verkleben der Rohrabschnitte.
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Die US-Patentschrift
US 2,167,886 offenbart eine Vorrichtung zur Ausrichtung von zu verschweißenden Rohren. Die Vorrichtung wird so in die Rohre eingeführt, dass sie eine vorgesehene Schweißstelle zwischen den Rohren überdeckt. Mittels fluidischer Beaufschlagung einer Kolbenanordnung mit Auswirkung auf diverse mechanische Komponenten wird eine durch Dehnungsfugen vorgesehene mechanische Ausdehnung der Vorrichtung in Radialrichtung erreicht, die eine Ausrichtung der Rohre bewirkt. Indem auf Höhe der vorgesehenen Schweißstelle Kühlringe aus Kupfer an der Vorrichtung vorgesehen sind, die eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweisen als die übrigen Komponenten der Vorrichtung, wird während des Schweißens Wärme von der Schweißnaht abgeführt.
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Die US-Patentanmeldung
US 2004/0099175 A1 offenbart einen Roboter zur Reinigung von Rohren. Der Roboter weist Haltepads auf, die aus einer Formgedächtnislegierung bestehen. Die Haltepads sind einseitig befestigt, um den zylindrischen Roboterkörper gewunden und begradigen sich oberhalb einer Übergangstemperatur, sodass sie beginnen, einseitig von dem Roboterkörper abzustehen. Sofern sich der Roboter in einem Rohr befindet, wenn die Haltepads mittels einer eingebauten Heizung über die Übergangstemperatur gebracht werden, klemmen die Haltepads den Roboter durch ihre Formänderung in dem Rohr fest. Wird die Temperatur unter die Übergangstemperatur abgesenkt, kehren die Haltepads in ihre ursprüngliche Form zurück und der Roboter wird wieder freigegeben.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ausrichtekern bereitzustellen, der auch unter Einwirkung einer Temperatur ein koaxiales Ausrichten von Rohrabschnitten erlaubt. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verwendung eines solchen Ausrichtekerns vorzuschlagen, bei der keine Verschiebung der Rohrabschnitte gegeneinander unter Einwirkung einer erhöhten Temperatur erfolgt.
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LÖSUNG
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Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft einen Ausrichtekern zur koaxialen Ausrichtung eines ersten Rohrabschnitts und eines zweiten Rohrabschnitts mit übereinstimmendem Innendurchmesser unter Einwirkung einer Ausrichtetemperatur. Dazu weist der Ausrichtekern einen ersten Außendurchmesser auf, der unterhalb der Ausrichtetemperatur kleiner ist als der Innendurchmesser der Rohrabschnitte. Er weist außerdem einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten auf als die Rohrabschnitte. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Ausrichtekerns ist in Abstimmung auf den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Rohrabschnitte so gewählt, dass der erste Außendurchmesser des Ausrichtekerns bei der Ausrichtetemperatur mindestens so groß ist wie der Innendurchmesser der Rohrabschnitte. Zudem weist der Ausrichtekern ein Massivzylinderelement und ein Hohlzylinderelement auf. Das Massivzylinderelement weist einen Führungsbereich mit einem Außendurchmesser auf, der geringer ist als der erste Außendurchmesser des Ausrichtekerns, wobei auf diesem Führungsbereich das Hohlzylinderelement geführt ist.
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Der Ausrichtekern ist allgemein zylindrisch, wobei ein Außenprofil entlang der Mantelfläche des Ausrichtekerns einem Innenprofil der Rohrabschnitte entspricht. Im Allgemeinen wird es sich daher bei dem Ausrichtekern um einen Kreiszylinder handeln.
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Indem der erste Außendurchmesser unterhalb der Ausrichtetemperatur kleiner ist als der Innendurchmesser der Rohrabschnitte, ist zwischen den Rohrabschnitten und dem Ausrichtekern ein Spiel vorhanden, das es erlaubt, den Ausrichtekern leicht in die Rohrabschnitte einzuführen. Die räumliche Wärmeausdehnung des Ausrichtekerns führt dann aber dazu, dass bei der Ausrichtetemperatur beide Rohrabschnitte mit dem Ausrichtekern verpresst, d. h. radial verspannt sind. Auf diese Weise werden zwangsweise die Rohrabschnitte koaxial zueinander ausgerichtet. Dabei werden sowohl Koaxialfehler als auch Winkelfehler zwangsweise beseitigt.
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Die Ausrichtetemperatur kann frei gewählt sein oder von außen vorgegeben sein. Beispielsweise kann es sich bei der Ausrichtetemperatur um eine Aushärtetemperatur eines Klebstoffs handeln, mit dem die Rohrabschnitte miteinander verklebt werden sollen oder die Ausrichtetemperatur kann unterhalb einer solchen Temperatur, aber oberhalb einer Raumtemperatur liegen. Die Ausrichtetemperatur kann auch durch andere Temperaturen vorgegeben sein, die in einem Verfahren erreicht werden, in dem die Rohrabschnitte gegeneinander ausgerichtet werden müssen. Liegen keine solchen vorgegebenen Temperaturen vor, so kann die Ausrichtetemperatur oberhalb einer Raumtemperatur beliebig gewählt werden. Der, insbesondere räumliche, Wärmeausdehnungskoeffizient des Ausrichtekerns muss zum einen auf ein Material der Rohrabschnitte und dessen (räumlichen) Wärmeausdehnungskoeffizienten abgestimmt werden, zum anderen auf die Ausrichtetemperatur. Die Ausrichtetemperatur ist dann eine unterste Temperatur eines Temperaturbereichs, in dem der erste Außendurchmesser des Ausrichtekerns größer ist als der Innendurchmesser der Rohrabschnitte. Der Ausrichtekern und die Rohrabschnitte können somit auch auf Temperaturen oberhalb der Ausrichtetemperatur gebracht werden, wobei die koaxiale Ausrichtung erhalten bleibt.
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Da sich der Ausrichtekern aber nicht nur in radialer Ausrichtung stärker ausdehnt als die Rohrabschnitte, wie dies, wie zuvor beschrieben, erfindungsgemäß zum Ausrichten der Rohrabschnitte genutzt wird, sondern auch in axialer Richtung, könnte dies zu unerwünschten Effekten führen. Durch die erreichte Pressung zwischen dem Ausrichtekern und den Rohrabschnitten könnten mit der weiteren Temperaturausdehnung des Ausrichtekerns die Rohrabschnitte auseinandergezogen werden. Insbesondere würde dabei eine Verklebung zwischen den Rohrabschnitten gedehnt oder auseinander gerissen. Um diesen Effekt zu vermeiden, ist der erfindungsgemäße Ausrichtekern zweiteilig aufgebaut. Wenn das Hohlzylinderelement auf dem Führungsbereich des Massivzylinderelements geführt ist, hat der Ausrichtekern den einheitlichen ersten Außendurchmesser. Das Massivzylinderelement und das Hohlzylinderelement sind aber in axialer Richtung gegeneinander verschieblich, so dass durch eine Relativverschiebung des Massivzylinderelements und des Hohlzylinderelements der unerwünschte Effekt der Längenausdehnung aufgehoben werden kann. Damit dieser Effekt in besonders vorteilhafter Weise erreicht wird, kann das Hohlzylinderelement im Wesentlichen in einem der Rohrabschnitte angeordnet sein und das Massivzylinderelement (mit Ausnahme des Führungsbereichs) im Wesentlichen in dem anderen der Rohrabschnitte angeordnet sein - so dass ein Stoß zwischen den Rohrabschnitten im Bereich eines Stoßes zwischen dem Hohlzylinderelement und dem Massivzylinderelement angeordnet ist.
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Wie bereits festgestellt wurde, wird ein Material oder werden mehrere Materialien für den Ausrichtekern auf ein Material oder mehrere Materialien der Rohrabschnitte abgestimmt, wobei wesentlich ist, dass der Ausrichtekern einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als die Rohrabschnitte. Andere Eigenschaften des Ausrichtekerns, wie etwa eine Haftfähigkeit von eventuell eingesetzten Klebstoffen auf dem Ausrichtekern, können zusätzlich berücksichtigt werden. Häufig ist das Material der Rohrabschnitte Edelstahl, was der Standard bei Klebstoffprüfungen ist. Als Material für den Ausrichtekern eignet sich dann etwa Aluminium, das einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als Edelstahl.
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Der Ausrichtekern kann jedoch insbesondere im Wesentlichen aus PTFE bestehen. Dies kann konkret bedeuten, dass das Massivzylinderelement und das Hohlzylinderelement aus PTFE bestehen, wobei der Ausrichtekern weitere Komponenten aus anderen Materialien aufweisen kann. PTFE ist insbesondere dann ein geeignetes Material, wenn die Rohrabschnitte aus Edelstahl bestehen. PTFE hat zum einen einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als Edelstahl. Zudem ermöglicht PTFE ein leichtes aneinander Gleiten des Massivzylinderelements und des Hohlzylinderelements in dem Führungsbereich. Außerdem haften gängige Klebstoffe auf PTFE nicht, so dass die Rohrabschnitte nicht unerwünscht, z. B. durch austretenden Klebstoff, mit dem Ausrichtekern verklebt wird.
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Der Ausrichtekern kann auch aus mehrere Materialien zusammengesetzt sein. So ist es etwa möglich, dass der Ausrichtekern aus einem beliebigen (hitzebeständigen) Material, das auch dem Material der Rohrabschnitte entsprechen kann, und einer dieses Material umgebenden Hülse aus einem anderen Material besteht, wobei zumindest dieses eine Material einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als die Rohrabschnitte. Wenn nur die Hülse einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als die Rohrabschnitte, bewirkt nur die Hülse ein Spannen der Rohrabschnitte auf dem Ausrichtekern bei der Ausrichtetemperatur.
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Der Ausrichtekern kann auch einen Dichtring aufweisen, der auf einer durch die Differenz aus dem Außendurchmesser des Führungsbereichs und dem ersten Außendurchmesser an dem Massivzylinderelement gebildeten Stufe angeordnet ist. Um die Verschiebbarkeit des Massivzylinderelements und des Hohlzylinderelements auszunutzen, kann in der beschriebenen Weise das Hohlzylinderelement in dem einen Rohrabschnitt angeordnet und das Massivzylinderelement mit Ausnahme des Führungsbereichs in dem anderen Rohrabschnitt angeordnet sein. Wenn ein Dichtring angebracht ist, befindet sich dieser dann im Bereich eines Stoßes zwischen den Rohrabschnitten. Damit befindet er sich insbesondere auch im Bereich einer Klebestelle, wenn die Rohrabschnitte miteinander verklebt werden. Der Dichtring kann somit die Klebestelle nach innen abdichten. Als Material für den Dichtring ist daher jedes Material geeignet, das insbesondere an dem verwendeten Klebstoff nicht haftet. Der Dichtring kann daher insbesondere aus PTFE oder Silikon bestehen. Sowohl PTFE als auch Silikon sind Materialien, an denen handelsübliche Klebstoffe nicht haften.
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Der Ausrichtekern kann auch einen Sondenkanal für eine Temperatursonde aufweisen. Auf diese Weise kann eine Temperatursonde ins Innere des Ausrichtekerns eingeführt werden. Unter Umständen kann die Temperatursonde auch so eingeführt werden, dass sie eine Innentemperatur der Rohrabschnitte messen kann. Die Temperatursonde erlaubt somit insbesondere, eine Temperaturentwicklung in dem Ausrichtekern oder im Inneren der Rohrabschnitte, insbesondere auch im Bereich einer eventuellen Klebestelle, zu überwachen. Damit kann beispielsweise überwacht werden, ob eine gewählte oder notwendige Ausrichtetemperatur, insbesondere etwa auch eine Aushärtetemperatur des Klebstoffs, bereits erreicht wurde und ob diese gegebenenfalls über einen ausreichend langen Zeitraum aufrechterhalten wurde.
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Erfindungsgemäß ist auch eine Verwendung eines Ausrichtekerns wie zuvor beschrieben zur koaxialen Ausrichtung des ersten Rohrabschnitts und des zweiten Rohrabschnitts unter Einwirkung, d. h. bei Aussetzung gegenüber der Ausrichtetemperatur.
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Dazu werden der Ausrichtekern und der erste und der zweite Rohrabschnitt so angeordnet, dass das Hohlzylinderelement in dem einen Rohrabschnitt angeordnet ist und das Massivzylinderelement mit Ausnahme des Führungsbereichs in dem anderen Hohlzylinderelement angeordnet ist. Das Hohlzylinderelement und das Massivzylinderelement sind zu dem Ausrichtekern zusammengesetzt, so dass auch die beiden Rohrabschnitte aneinander angrenzen. Dazu werden in beliebiger Reihenfolge das Massivzylinderelement und das Hohlzylinderelement unter Ausbildung der Führung zusammengefügt, der erste Rohrabschnitt auf einer Aufstandsfläche aufgestellt und der Ausrichtekern in dem ersten Rohrabschnitt angeordnet und der zweite Rohrabschnitt auf den ersten Rohrabschnitt aufgestellt. Insgesamt steht somit der erste Rohrabschnitt und entweder das Hohlzylinderelement oder das Massivzylinderelement auf der Aufstandsfläche auf und der zweite Rohrabschnitt und entweder das Massivzylinderelement oder das Hohlzylinderelement stehen auf diesen auf, so dass die Führung zwischen dem Massivzylinderelement und dem Hohlzylinderelement ausgebildet ist. Dazu kann beispielsweise der Ausrichtekern auf die Aufstandsfläche aufgestellt werden und nacheinander erst der erste Rohrabschnitt und dann der zweite Rohrabschnitt auf den Ausrichtekern geführt werden. Eine Klebeverbindung kann ausgebildet werden, indem auf eine Kontaktfläche zwischen dem ersten Rohrabschnitt und dem zweiten Rohrabschnitt ein Klebstoff aufgebracht wird. Dies kann beispielsweise vor dem Führen des ersten und des zweiten Rohrabschnitts (gemeinsam) auf den Ausrichtekern oder zwischen dem Führen des ersten Rohrabschnitts auf den Ausrichtekern und dem Führen des zweiten Rohrabschnitts auf den Ausrichtekern geschehen.
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Anschließend werden die Rohrabschnitte und der darin angeordnete Ausrichtekern auf die Ausrichtetemperatur erhitzt. Dabei erfolgt wie bereits beschrieben das Ausrichten der Rohrabschnitte gegeneinander automatisch, während durch die Führung des Massivzylinderelements und des Hohlzylinderelements gegeneinander eine Ausbildung von Spannungen insbesondere einer Klebeverbindung zwischen dem ersten Rohrabschnitt und dem zweiten Rohrabschnitt vermieden wird.
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Wenn die Rohrabschnitte verklebt sind, kann die Ausrichtetemperatur in einem Aushärtetemperaturbereich des Klebstoffs oder zwischen einer Umgebungstemperatur und einem Aushärtetemperaturbereich des Klebstoffs liegen. In beiden Fällen wird in vorteilhafter Weise entweder während des Aushärtens des Klebstoffs oder bereits vor dem Beginn des Aushärtens des Klebstoffs die koaxiale Ausrichtung automatisch erreicht.
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Der erste Rohrabschnitt und der zweite Rohrabschnitt können während des Erhitzens miteinander verpresst werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn ein Verkleben des ersten Rohrabschnitts und des zweiten Rohrabschnitts erfolgt, da so ein Auseinanderdrücken der Klebestelle verhindert wird. Ein Verpressen kann, wenn beispielsweise die Aufstandsfläche auf einer Tischplatte oder anderen Platte gebildet ist, durch ein Verspannen beispielsweise mit einer Schraubzwinge zwischen der Tischplatte oder anderen Platte und einem freien oberen Ende des zweiten Rohrabschnitts erreicht werden. Insbesondere kann ein Verpressen aber auch dadurch erreicht werden, dass auf dem zweiten Rohrabschnitt oder an einem dem ersten Rohrabschnitt abgewandten Ende des zweiten Rohrabschnitts ein Gewicht angeordnet wird, mit dem die Rohrabschnitte während des Erhitzens gegeneinander verpresst werden.
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Der erste Rohrabschnitt und der zweite Rohrabschnitt können einen übereinstimmenden Außendurchmesser aufweisen. Ein Stoß zwischen dem ersten Rohrabschnitt und dem zweiten Rohrabschnitt kann dann mit einem hitzebeständigen Klebeband abgedichtet werden. Dies kann insbesondere ein Austreten eines eventuell aufgebrachten Klebstoffs nach außen verhindern. Wenn die Rohrabschnitte und der Ausrichtekern wieder unter die Ausrichtetemperatur abgekühlt sind, gibt der Ausrichtekern die Rohrabschnitte durch sein stärkeres Zusammenziehen mit fallender Temperatur wieder frei, so dass die Rohrabschnitte leicht von dem Ausrichtekern abgenommen werden können.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
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Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs „mindestens“ bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Gewicht die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Gewicht, zwei Gewichte oder mehr Gewichte vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.
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Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
- 1a zeigt eine Ausrichtung eines ersten Rohrabschnitts und eines zweiten Rohrabschnitts mit einem Koaxialfehler.
- 1b zeigt eine Ausrichtung eines ersten Rohrabschnitts und eines zweiten Rohrabschnitts mit einem Winkelfehler.
- 2 zeigt einen Längsschnitt eines Massivzylinderelements eines erfindungsgemäßen Ausrichtekerns.
- 3 zeigt eine Ansicht schräg von oben eines Massivzylinderelements gemäß 2.
- 4 zeigt einen Längsschnitt eines Hohlzylinderelements eines erfindungsgemäßen Ausrichtekerns.
- 5 zeigt eine Ansicht schräg von oben eines Hohlzylinderelements gemäß 4.
- 6 zeigt eine Ansicht schräg von oben eines Dichtungsrings für einen erfindungsgemäßen Ausrichtekern.
- 7 zeigt einen erfindungsgemäßen Ausrichtekern mit einem darauf angeordneten ersten Rohrabschnitt und zweiten Rohrabschnitt im Querschnitt.
- 8 zeigt ein Schema einer erfindungsgemäßen Verwendung.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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1a zeigt einen ersten Rohrabschnitt 1 und einen zweiten Rohrabschnitt 2, die jeweils eine Längsachse 3, 4 aufweisen, wobei die Längsachsen 3, 4 radial gegeneinander verschoben sind. Die Rohrabschnitte 1, 2 weisen daher einen Koaxialfehler gegeneinander auf.
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1b zeigt die Rohrabschnitte 1, 2 in einer Anordnung, in der die Längsachsen 3, 4 gegeneinander verkippt sind. Die Rohrabschnitte weisen gegeneinander daher einen Winkelfehler auf.
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Koaxialfehler und Winkelfehler gemäß 1a und 1b sind immer dann problematisch, wenn die Rohrabschnitte 1, 2 möglichst exakt gegeneinander ausgerichtet werden sollen oder müssen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Rohrabschnitte 1, 2 miteinander verklebt werden sollen. Dies gilt zum Beispiel insbesondere dann, wenn die koaxiale Ausrichtung der Rohrabschnitte zum Zwecke einer anschließend erfolgenden Klebstoffprüfung geschieht. Durch Koaxialfehler und Winkelfehler wird die Verklebung mit dem Klebstoff negativ beeinflusst. In einem praktischen Einsatz der Verklebung macht dies die Klebstelle instabil und für die Prüfung des Klebstoffs werden Kennwerte verfälscht. Erstrebenswert ist daher eine möglichst gute koaxiale Ausrichtung der Rohrabschnitte 1, 2 gegeneinander.
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2 und 3 zeigen ein Massivzylinderelement 5. Das Massivzylinderelement 5 weist an mindestens Teilen seiner Längserstreckung einen ersten Außendurchmesser 6 auf. Angrenzend an eines seiner Enden weist das Massivzylinderelement 5 einen Führungsabschnitt 7 mit einem zweiten Außendurchmesser 8 auf, der kleiner ist als der erste Außendurchmesser 6. In Teilen seiner Erstreckung kann das Massivzylinderelement 5 darüber hinaus auch weitere Außendurchmesser aufweisen, die kleiner sind als der erste Außendurchmesser 6. So weist das gezeigte Massivzylinderelement 5 etwa einen Bereich mit einem dritten Außendurchmesser 9 auf, der kleiner ist als der erste Außendurchmesser 6, aber größer als der zweite Außendurchmesser 8 des Führungsbereichs 7. Neben weiteren funktionalen Vorteilen, wie sie im Folgenden erläutert werden, kann diese Ausbildung mit einem teilweise geringeren Außendurchmesser 9 für die Herstellung des Massivzylinderelements 5 notwendiges Material und damit sowohl Kosten als auch Gewicht einsparen. Angrenzend an den Führungsbereich 7 ist darüber hinaus eine Stufe 10 ausgebildet, die ebenfalls einen Bereich ausbildet, in dem der Außendurchmesser größer ist als der dritte Außendurchmesser 9 des Führungsbereichs 7, aber kleiner ist als der erste Außendurchmesser 6 des Massivzylinderelements 5.
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An seinen beiden Enden weist das Massivzylinderelement 5 jeweils eine Ausnehmung 11, 12 auf, wobei optional auch nur eine oder keine Ausnehmung ausgebildet sein kann. Die Ausnehmungen 11, 12 können insbesondere zur Aufnahme eines Gewichts dienen, aber auch zur Aufnahme eines Führungsdorns.
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4 zeigt ein Hohlzylinderelement 13. Das Hohlzylinderelement 13 weist ebenso wie das Massivzylinderelement 5 mindestens bereichsweise den ersten Außendurchmesser 6 auf. Darüber hinaus weist das gezeigte Hohlzylinderelement einen vierten Außendurchmesser 14 auf, der kleiner ist als der erste Außendurchmesser 6. Der vierte Außendurchmesser 14 kann etwa dem dritten Außendurchmesser 9 entsprechen. Dadurch kann ebenso wie bei dem Massivzylinderelement 5 Material eingespart werden.
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5 zeigt das Hohlzylinderelement 13 in einer Ansicht schräg von oben, so dass erkennbar wird, dass das Hohlzylinderelement 13 einen Innendurchmesser 15 aufweist. Der Innendurchmesser 15 entspricht dem zweiten Außendurchmesser 8 des Führungsbereichs 7 des Massivzylinderelements 5 oder ist nur geringfügig größer als dieser. Erfindungsgemäß ist es zwar vorteilhaft, aber nicht erforderlich, dass das Hohlzylinderelement 13 über seine gesamte Längserstreckung hohl mit dem Innendurchmesser 15 ist. Ausreichend ist, wenn das Hohlzylinderelement 13 den Innendurchmesser 15 über einen Teil seiner Längserstreckung aufweist, dessen Länge einer Länge des Führungsbereichs 7 entspricht.
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6 zeigt einen Dichtring 16. Der Dichtring 16 kann aus demselben Material bestehen wie das Massivzylinderelement 5 und das Hohlzylinderelement 13, insbesondere wenn dieses Material PTFE ist. Der Dichtring 16 kann aber auch aus einem anderen Material bestehen als das Massivzylinderelement 5 und das Hohlzylinderelement 13. Beispielsweise können das Massivzylinderelement 5 und das Hohlzylinderelement 13 aus PTFE bestehen, der Dichtring 16 aber aus Silikon.
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7 zeigt einen Aufbau mit dem ersten Rohrabschnitt 1 und dem zweiten Rohrabschnitt 2. Der erste Rohrabschnitt 1 steht dabei auf einer Aufstandsfläche 17 auf. Der zweite Rohrabschnitt 2 steht wiederum auf dem ersten Rohrabschnitt 1 auf. Zwischen dem ersten Rohrabschnitt 1 und dem zweiten Rohrabschnitt 2 ist somit ein Stoß 18 gebildet. Durch Einbringen eines Klebstoffs 19 an dem Stoß 18 kann dabei auch eine Klebeverbindung 20 ausgebildet werden.
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In dem ersten Rohrabschnitt 1 und dem zweiten Rohrabschnitt 2 sind das Massivzylinderelement 5 und das Hohlzylinderelement 13 angeordnet. Das Massivzylinderelement 5 steht dabei ebenfalls auf der Aufstandsfläche 17 auf, wobei der Führungsbereich 7 von der Aufstandsfläche 17 abgewandt ist. Das Hohlzylinderelement 13 ist auf den Führungsbereich 7 aufgeschoben, so dass das Hohlzylinderelement 13 mit seinem einen Ende auf der Stufe 10 ruht. Auf der Stufe 10 ist der Dichtring 16 angeordnet. Mit dem Massivzylinderelement 5, dem Hohlzylinderelement 13 und dem Dichtring 16 ist somit ein Ausrichtekern 21 gebildet.
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Dabei befindet sich das Massivzylinderelement 5 mit Ausnahme des Führungsbereichs 7 im Wesentlichen innerhalb des ersten Rohrabschnitts 1 und das Hohlzylinderelement 13 befindet sich im Wesentlichen innerhalb des zweiten Rohrabschnitts 2. Der Dichtring 16 ist auf Höhe des Stoßes 18 und damit gegebenenfalls auf Höhe der Klebeverbindung 20 angeordnet. Der Dichtring 16 kann somit die Klebeverbindung 20 abdichten, so dass der Klebstoff 19 nicht ins Innere der Rohrabschnitte 1, 2 eintreten kann. Nach außen kann die Klebeverbindung 20 beispielsweise mit einem hitzebeständigen Klebeband (nicht dargestellt) abgedichtet werden.
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Mit einer Ausnehmung 11 kann das Massivzylinderelement 5 auf einem Führungsdorn der Aufstandsfläche 17 aufstehen, so dass ein fester und kippsicherer Stand der Anordnung aus den Rohrabschnitten 1, 2 und dem Ausrichtekern 21 ermöglicht ist. In der zweiten Ausnehmung 12 ist ein Gewicht 31 angeordnet, das ein Verpressen des zweiten Rohrabschnitts 2 mit dem ersten Rohrabschnitt 1 ermöglicht.
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Der Ausrichtekern 21 weist darüber hinaus, hier im Bereich des Massivzylinderelements 5, einen Sondenkanal 22 auf, über den beispielsweise eine Temperatursonde (nicht dargestellt) in den Ausrichtekern 21 eingebracht werden kann. Mit der Temperatursonde kann so eine Innentemperatur des Ausrichtekerns 21 und ggf. der Rohrabschnitte 1, 2 überwacht werden. Der Sondenkanal 22 endet zu diesem Zweck besonders vorteilhaft in einem Bereich, in dem das Massivzylinderelement 5 den dritten Außendurchmesser 9 aufweist, d. h. in einem Hohlraum, der zwischen dem Massivzylinderelement 5 und dem zweiten Rohrabschnitt 2 gebildet ist.
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8 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Verwendung 23 des erfindungsgemäßen Ausrichtekerns 21.
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In einem Schritt 24 werden das Massivzylinderelement 5 und das Hohlzylinderelement 13 zusammengefügt, indem das Hohlzylinderelement 13 über den Führungsabschnitt 7 gestülpt und auf diesem geführt wird, so dass eine Spielpassung zwischen dem Massivzylinderelement 5 und dem Hohlzylinderelement 13 ausgebildet wird. In einem nächsten Schritt 25 wird der erste Rohrabschnitt 1 auf die Aufstandsfläche 17 aufgestellt. In einem weiteren Schritt 26 wird der Ausrichtekern 21 in dem ersten Rohrabschnitt 1 angeordnet und so selbst auf die Aufstandsfläche 17 aufgestellt. In einem weiteren Schritt 27 wird der zweite Rohrabschnitt 2 auf den ersten Rohrabschnitt 1 aufgestellt. In einem optionalen Schritt 28 wird Klebstoff 19 im Bereich des Stoßes 18 auf den ersten Rohrabschnitt 1 oder den zweiten Rohrabschnitt 2 oder beide Rohrabschnitte 1, 2 aufgebracht. In einem optionalen Schritt 29 wird der Stoß 18 mit einem hitzebeständigem Klebeband abgedichtet. Die Schritte 24 bis 29 können in beliebiger sinnvoller Reihenfolge vorgenommen werden.
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Im Anschluss an das Anordnen der Rohrabschnitte 1, 2 und des Ausrichtekerns 21 werden die Rohrabschnitte 1, 2 und der Ausrichtekern 21 in einem Schritt 30 auf eine Ausrichtetemperatur erhitzt. Bei der Ausrichtetemperatur kann es sich um eine Aushärtetemperatur des Klebstoffs 19 handeln, um eine in einem weiteren Verfahren, das die koaxiale Ausrichtung der Rohrabschnitte 1, 2 erfordert, erreichte Verfahrenstemperatur oder um eine unterhalb der Aushärtetemperatur oder Verfahrenstemperatur liegende Temperatur oder um eine freigewählte Temperatur oberhalb einer Umgebungstemperatur handeln.
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Während des Erhitzens dehnt sich der Ausrichtekern 21 stärker aus als die Rohrabschnitte 1, 2. Dies betrifft zum einen die Ausdehnung in radialer Richtung, so dass im Verlaufe des Erhitzens die Rohrabschnitte 1, 2 auf dem Ausrichtekern 21 verpresst werden. Dies betrifft aber auch die Ausdehnung entlang der Längsachsen 3, 4 der Rohrabschnitte 1, 2 und des Ausrichtekerns 21, was zu einer Verschiebung der auf dem Ausrichtekern 21 verpressten Rohrabschnitte 1, 2 gegeneinander im Bereich des Stoßes 18 führen könnte. Ein solches Verschieben wird aber vermieden, in dem das Hohlzylinderelement 13 auf dem Führungsbereich 7 des Massivzylinderelements 5 abgleiten kann. Die Ausdehnung des Ausrichtekerns 21 entlang der Längsachse wird damit ausgeglichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erster Rohrabschnitt
- 2
- zweiter Rohrabschnitt
- 3
- Längsachse
- 4
- Längsachse
- 5
- Massivzylinderelement
- 6
- erster Außendurchmesser
- 7
- Führungsbereich
- 8
- zweiter Außendurchmesser
- 9
- dritter Außendurchmesser
- 10
- Stufe
- 11
- Ausnehmung
- 12
- Ausnehmung
- 13
- Hohlzylinderelement
- 14
- vierter Außendurchmesser
- 15
- Innendurchmesser
- 16
- Dichtring
- 17
- Aufstandsfläche
- 18
- Stoß
- 19
- Klebstoff
- 20
- Klebeverbindung
- 21
- Ausrichtekern
- 22
- Sondenkanal
- 23
- Verwendung
- 24
- Schritt
- 25
- Schritt
- 26
- Schritt
- 27
- Schritt
- 28
- Schritt
- 29
- Schritt
- 30
- Schritt
- 31
- Gewicht
