DE102021100738A1

DE102021100738A1 - Beschichtetes Fitting zum Verbinden mit mindestens eines Rohres sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Fittings

Info

Publication number: DE102021100738A1
Application number: DE102021100738.0A
Authority: DE
Inventors: Laurent Repond
Original assignee: FIPE AG
Current assignee: FIPE AG
Priority date: 2021-01-15
Filing date: 2021-01-15
Publication date: 2022-07-21
Also published as: CH718239A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fitting (4) aus Metall mit einem ersten Bereich (5) zur Aufnahme eines Rohrendes eines ersten Rohres (2) und einem zweiten Bereich (6) zur Aufnahme eines Rohrendes eines zweiten Rohres (3), wobei der erste Bereich (5) und der zweite Bereich (6) jeweils eine auf der Oberfläche der Innenseite des Fittings (4) umlaufende Rippe (7, 8) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die jeweilige Rippe (7, 8) eine metallische Beschichtung (11) aufweist, welche durch thermisches Spritzen aufgebracht ist.

Description

Zur Installation von Rohrleitungssystemen, in denen ein Fluid unter Druck geführt wird, ist es bekannt, Rohre mittels eines Fittings und Pressringen zu verbinden. Ein Fitting ist hierbei als ein Verbindungsstück ausgebildet, so dass die Rohrenden der zu verbindenden Rohre in das Fitting eingebracht werden können. Hierzu weist das Fitting einen ersten Bereich zur Aufnahme eines Rohrendes eines ersten Rohrs und einen zweiten Bereich zur Aufnahme eines Rohrendes eines zweiten Rohrs auf. Der erste Bereich und der zweite Bereich weisen jeweils auf der Oberfläche der Innenseite des Fittings umlaufende Rippen auf. Durch einen Pressring wird das Fitting an das Rohr angepresst. Hierbei pressen sich die Rippen des Fittings in die Mantelfläche des Rohrendes hinein. Der Pressring als solcher hat einen Durchmesser, der etwas kleiner ist als der Außendurchmesser des Fittings.
Das Fitting, welches als Verbindungsstück ausgebildet ist, kann eine gerade Verbindung zweier Rohrenden herstellen, es ist jedoch auch möglich, dass durch entsprechende Ausformung des Fittings ein Richtungswechsel z. B. in Form von Rohrbögen, Reduzierstücken, Abzweigen, Biegestücke oder Kreuzungen erzielt werden kann. Es ist auch bekannt, dass ein Fitting nur einen Bereich zur Aufnahme eines Rohrendes aufweist, wobei das Fitting einen Anschluss z. B. für eine Armatur wie ein Manometer haben kann.
Für die Verbindung der Rohrenden mit dem Fitting wird zumindest ein Pressring axial auf das Fitting gepresst, so dass die auf der Oberfläche der Innenseite des Fittings umlaufende Rippe an die Außenwand des Rohrendes gepresst wird, um eine dauerhafte und dichte Verbindung herzustellen.
Problematisch bei derartigen Verbindungen ist, dass in Abhängigkeit von der Anwendung durch die Pressverbindung eine nicht hinreichend hohe Torsionsfestigkeit erreicht wird. Dieses Problem ist bekannt und es sind bereits Vorschläge bekannt, wonach eine auf der Oberfläche der Innenseite des Fittings ausgebildete Rippe mit einer Rändelung versehen ist, so dass durch die Rändelung Verdrehmomente aufgenommen werden können. Es ist auch bekannt, dass ein Fitting mit zusätzlichen sich in axialer Richtung erstreckenden Zähnen oder Vorsprüngen an der Oberfläche der Innenseite des Fittings ausgebildet sein kann.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Zielsetzung zugrunde, ein Fitting sowie ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Fittings anzugeben, durch welches eine erhöhte Torsionsfestigkeit der Verbindung des Fittings mit wenigstens einem Rohr erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Abhängige Ansprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen gerichtet, Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängigen Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
Das erfindungsgemäße metallische Fitting weist einen ersten Bereich zur Aufnahme eines Rohrendes eines ersten Rohrs auf. Bei dem Rohr handelt es sich um ein Rohr aus Metall. Der erste Bereich weist eine auf der Oberfläche der Innenseite des Fittings umlaufende Rippe auf. Die Rippe ist mit einer metallischen Beschichtung versehen, wobei die metallische Beschichtung durch thermisches Spritzen aufgebracht ist.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass die Pressverbindung, wenn bei einem Fitting und dessen einer Rippe eine durch thermisches Spritzen hergestellte metallische Beschichtung aufgebracht worden ist, im montierten Zustand, das heißt wenn das Fitting mit den Pressringen und dem Rohr verpresst wird, erheblich höhere Drehmomente aufnehmen kann. Die Beschichtung kann durch Drahtflammspritzen aufgebracht werden. Beim Flammspritzen wird ein drahtförmiger Werkstoff in eine Flamme, die aus Sauerstoff und einem Brenngas wie z. B. Acetylen besteht, zugeführt. Der drahtförmige Werkstoff wird in der Flamme an- und/oder aufgeschmolzen. Mittels eines zusätzlich eingeleiteten Gases werden die Tröpfchen oder Partikel auf die umlaufende Rippe gespritzt. Das Drahtlammspritzen stellt eine kostengünstige Möglichkeit dar, eine Beschichtung aufzubringen.
Vorzugsweise wird die Beschichtung jedoch durch Lichtbogenspritzen aufgebracht. Beim Lichtbogenspritzen werden zwei elektrisch leitende Spritzwerkstoffe kontinuierlich unter einem bestimmten Winkel aufeinander zugeführt. Zwischen den Spritzdrähten (Elektroden) brennt nach dem Zünden ein Lichtbogen mit einer Temperatur von ca. 4000°C und schmilzt den Spritzwerkstoff ab. Ein starker Druckluftstrom zerstäubt das Schmelzgut und beschleunigt die Spritzpartikel auf die Werkstückoberfläche.
Bei der Beschichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Aluminium- oder Aluminium enthaltende Beschichtung.
Das Fitting kann auch einem zweiten Bereich zur Aufnahme eines Rohrendes eines zweiten Rohres aufweisen, wobei der zweite Bereich eine auf der Oberfläche der Innenseite des Fittings umlaufende Rippe aufweist, wobei auch diese Rippe eine metallische Beschichtung aufweist, welche durch thermisches Spritzen, insbesondere Lichtbogenspritzen aufgebracht ist. Darüber hinaus kann ein Fitting auch mehr als eine Rippe in einem Bereich aufweisen. Sind mehrere Rippen vorgesehen, so ist eine jede Rippe mit einer Beschichtung versehen. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, lediglich eine vorbestimmte Anzahl der vorhandenen Rippen mit einer Beschichtung zu versehen.
Versuche haben ergeben, dass in Abhängigkeit von der Fittinggröße die Drehmomentfestigkeit einer Verbindung mittels des erfindungsgemäßen Fittings gegenüber einem Fitting ohne metallische Beschichtung erheblich höher ist, wie dies aus der nachstehenden Tabelle ersichtlich ist.

Außendurchmesser Rohr [mm (inch)] Drehmoment ohne Beschichtung [Nm] Drehmoment mit Beschichtung [Nm] Erhöhung [%]

60,32 (2") 500 1450 290

88,9 (3") 1500 5700 380
Die Beschichtung ist durch Lichtbogenspritzen hergestellt worden. Ein drahtförmiger Werkstoff AL99.5 EAN AW 1050 mit einem Durchmesser von 2 mm ist dabei mittels eines Lichtbogens geschmolzen und aufgespritzt worden.
Es hat sich herausgestellt, dass die Torsionsfestigkeit der Verbindung besonders vorteilhafte Eigenschaften aufweist, wenn das Verhältnis der Rippenbreite zu der Schichtdicke zwischen 3 und 15, insbesondere zwischen 4 und 12 liegt.
Im Hinblick darauf, dass ein Fitting zur Verbindung von druckführenden Rohren genutzt wird, ist es erforderlich, dass die hergestellte Verbindung fluiddicht ist. Die in das Fitting hineinragenden Rohrenden müssen eine gewisse Oberflächenqualität aufweisen. Das Rohrende darf bspw. keine Kratzer, Dellen, Riefen, vorstehende Schweißnähte oder Schweißraupen, um einige Faktoren aufzuzählen, haben. Es ist daher notwendig, dass bspw. das Rohrende geschliffen wird, um die erforderliche Oberflächenqualität zu erhalten. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass ein Fitting, welches eine metallische Beschichtung auf zumindest einer Rippe aufweist, die durch thermisches Spritzen, insbesondere Lichtbogenspritzen aufgebracht wurde, niedrigere Qualitätsansprüche bspw. hinsichtlich der Oberflächenrauigkeit des Rohrendes ermöglicht. Obwohl die Oberflächenqualität des Rohrendes geringer sein kann als bei den herkömmlichen Fittings, wird bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen Fittings eine Fluiddichtigkeit erreicht.
Als ein weiterer Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Fittings aus Metall mit einem ersten Bereich zur Aufnahme eines Rohrendes eines ersten Rohrs und einem zweiten Bereich zur Aufnahme eines Rohrendes eines zweiten Rohrs vorgestellt. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine metallische Beschichtung zumindest auf eine Rippe, die auf einer Innenseite der Oberfläche der Innenseite des Fittings ausgebildet ist, durch thermisches Spritzen, vorzugsweise durch Lichtbogenspritzen, aufgebracht.
Vorzugsweise wird eine Aluminium enthaltende Beschichtung auf die Rippe aufgebracht. Besonders bevorzugt ist hierbei ein Verfahren, bei dem die Beschichtung derart aufgebracht wird, dass das Verhältnis der Rippenbreite zur Dicke der Beschichtung zwischen 3 und 15, insbesondere zwischen 4 und 12 liegt.
Die Erfindung und das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Die Figuren zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel auf, das die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Es zeigen:

1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Fittings mit Rohren
2 vergrößert eine Einzelheit X des Fittings nach 1 und
3 schematisch eine Beschichtung.

In der 1 ist eine Anordnung schematisch dargestellt, mittels derer ein erstes Rohr 2 mit einem zweiten Rohr 3 verbunden ist. Die Anordnung 1 umfasst:

ein Fitting 4 mit einem ersten Bereich 5 zur Aufnahme eines Rohrendes des ersten Rohrs 2 und
einen zweiten Bereich 6 zur Aufnahme eines Rohrendes des zweiten Rohrs 3.

Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass sowohl der erste Bereich 5 als auch der zweite Bereich 6 jeweils eine auf der Oberfläche der Innenseite des Fittings 4 umlaufende Rippe 7, 8 aufweisen.
Es ist ein erster Pressring 9 zur Fixierung des Fittings 4 am ersten Rohr 2 und ein zweiter Pressring 10 zur Fixierung des Fittings 4 am zweiten Rohr 3 vorgesehen.
Der erste Pressring 9 wird in axialer Richtung auf das Fitting 4 gepresst. Auch der zweite Pressring 10 wird in axialer Richtung auf das Fitting 4 gepresst. Hierdurch werden die Rippen 7, 8 des Fittings 4 gegen die Mantelfläche der Rohrenden gepresst, wodurch eine Verbindung der Rohre unter Zwischenschaltung des Fittings erreicht wird.
2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Einzelheit X des Fittings. Der vergrößerte Ausschnitt zeigt im Querschnitt eine Rippe 8. Die Rippe weist eine Breite B auf. Die Breite B der Rippe 8 erstreckt sich in axialer Richtung des Fittings. Aus der Darstellung ist auch ersichtlich, dass die Rippe 8 und der der Rippe 8 benachbarte Bereich mit einer Beschichtung 11 versehen sind. Die Beschichtung 11 ist durch thermisches Spritzen, insbesondere Lichtbogenspritzen aufgebracht worden. Die Beschichtung enthält Aluminium und weist eine Dicke zwischen 0,1 und 0,3 mm auf. Das Verhältnis von Rippenbreite B zur Dicke der Beschichtung liegt zwischen 3 und 15, insbesondere zwischen 4 und 12.
Schematisch ist in der 3 eine Beschichtung 11 dargestellt. Die Beschichtung 11 ist durch thermisches Spritzen aufgebracht. Beim thermischen Spritzen, insbesondere Lichtbogenspritzen wird das aufzubringende Material kontinuierlich geschmolzen und mit einer entsprechenden Geschwindigkeit auf die Werkstückoberfläche gespritzt. Das Material bildet dabei nebeneinander und aufeinanderliegende Lagen, die die Beschichtung darstellen. Die Lagen können als erstarrte Tröpfchen 12 des aufzubringenden Materials betrachtet werden. Die Beschichtung 11 setzt sich zusammen aus nebeneinander und aufeinanderliegenden erstarrten Tröpfchen 12. Innerhalb der Beschichtung 11 können auch Poren 13 vorhanden sein, so dass die Beschichtung 11 als eine inhomogene Beschichtung bezeichnet wird.
Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Fitting sowie das Fitting als solches haben den Vorteil, dass die Verbindung insbesondere zweier Rohre mittels des Fittings und der Pressringe eine hohe Torsionsfestigkeit aufweist. Ein weiterer Vorteil ist, dass auch eine relativ hohe Fluiddichtigkeit erreicht wird.
Bezugszeichenliste

1: Anordnung
2: erstes Rohr
3: zweites Rohr
4: Fitting
5: erster Bereich
6: zweiter Bereich
7: Rippe
8: Rippe
9: erster Pressring
10: zweiter Pressring
11: Beschichtung
12: Tröpfchen
13: Poren

Claims

Fitting (4) aus Metall mit einem ersten Bereich (5) zur Aufnahme eines Rohrendes eines ersten Rohres (2) und einem zweiten Bereich (6) zur Aufnahme eines Rohrendes eines zweiten Rohres (3), wobei der erste Bereich (5) eine auf der Oberfläche der Innenseite des Fittings (4) umlaufende Rippe (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Rippe (7, 8) eine metallische Beschichtung (11) aufweist, welche durch thermisches Spritzen aufgebracht ist.
Fitting nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung (11) durch Lichtbogenspritzen aufgebracht ist.
Fitting nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beschichtung (11) eine Aluminium enthaltende Beschichtung ist.
Fitting nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Beschichtung (11) eine Härte zwischen 25 und 45 HV aufweist.
Fitting nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verhältnis von der Rippenbreite (B) zur Dicke der Beschichtung zwischen 3 und 15, insbesondere zwischen 4 und 12 liegt.
Fitting nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Fitting (4) einem zweiten Bereich (6) zur Aufnahme eines Rohrendes eines zweiten Rohres (3) aufweist, wobei der zweite Bereich (6) eine auf der Oberfläche der Innenseite des Fittings (4) umlaufende Rippe (8) aufweist, wobei auch diese Rippe (8) eine metallische Beschichtung (11) aufweist, welche durch thermisches Spritzen aufgebracht ist.
Fitting nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste und/oder der zweite Bereich (5, 6) wenigstens zwei Rippen aufweist, wobei wenigstens eine der zu einem Bereich (5, 6) zugehörige Rippe eine metallische Beschichtung aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Fitting (4) aus Metall, umfassend ein Bereitstellen eines Fittings (4), der einen ersten Bereich (5) zur Aufnahme eines Rohrendes eines ersten Rohres (2) aufweist, wobei der erste Bereich (5) eine auf der Oberfläche der Innenseite des Fittings (4) umlaufende Rippe (7) hat und ein thermisches Spritzen des Fittings (4), zur Ausbildung einer metallischen Beschichtung (11) auf der Rippe (7)
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Beschichtung (11) durch Lichtbogenspritzen aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei eine Aluminium enthaltende Beschichtung aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei eine Beschichtung (11) aufgebracht wird, deren Verhältnis von der Rippenbreite zur Dicke der Beschichtung zwischen 3 und 15, insbesondere zwischen 4 und 12 liegt.