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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Installationswerkzeug und insbesondere
ein Verfahren und ein Werkzeug zum Umleiten eines Fluids in einem durchgeschnittenen
Rohr, damit ein Anschlussstück an
das durchgeschnittene Rohr angelötet
werden kann.
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Das
Löten eines
Rohres zur Befestigung von Anschlussstücken in einem Installationssystem
ist ein einfacher und effektiver Vorgang. Solche Reparaturen können jedoch
nicht in Gegenwart von Wasser stattfinden. Selbst sehr geringe Mengen
Wasser, die während
des Lötvorgangs
in dem Rohr bleiben oder durch das Anschlussstück laufen, können die
Bildung einer korrekt gelöteten
Verbindung verhindern. Eine solche Fluidströmung ist in einer Reparatursituation besonders
problematisch.
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Normalerweise
ist es notwendig, das Installationssystem, in dem ein Anschlussstück angebracht
oder ein beschädigtes
Rohr repariert werden soll, vollständig zu entleeren. In einer
Haushaltssituation ist dies ein ineffizienter, ansonsten aber akzeptabler
Vorgang, weil die in den Rohren des Systems vorhandene Wassermenge
relativ klein ist. Selbst in dieser Haushaltssituation können jedoch
geringe Mengen Wasser weiterhin durch das Rohr laufen, sogar nachdem
der Großteil
an Wasser vollständig
abgelassen wurde.
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In
einem größeren Installationssystem,
zum Beispiel in einem Bürogebäude, ist
es wegen der beteiligten großen
Wassermengen und der Störung
des normalen Arbeitsbetriebs in dem Gebäude höchst unpraktisch, das System
zu entleeren.
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Ein
herkömmliches
Verfahren zum Minimieren der Zeit und der Unannehmlichkeiten bei
der Durchführung
einer solchen Reparatur besteht in der Verwendung eines Stopfens.
Das System wird zumindest teilweise entleert, und der Stopfen wird
dann eingesetzt, um die Strömung
von Restwasser zu verhindern. Der Stopfen ist normalerweise ein
wasserlösliches
Element, welches das Rohr vorübergehend sperrt,
bis die Reparatur abgeschlossen ist. Nach einer gewissen Zeit löst sich
der Stopfen auf, und das Rohr wird für den normalen Betrieb freigegeben. Nachteiligerweise
ist dies ein zeitraubendes Verfahren, da das System zumindest teilweise
entleert werden muss. Außerdem
löst sich
der Stopfen vielleicht nicht vollständig auf und kann schließlich das
System beschädigen.
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Ein
weiteres herkömmliches
Verfahren besteht darin, einen herausnehmbaren Stopfen zu verwenden.
Nachteiligerweise ist dieses Verfahren schwierig, da sich hinter
dem Stopfen ein relativ großer
Druck aufbauen kann. Vor allem in großen Systemen kann der Druckaufbau
sogar zu einem Sicherheitsproblem werden. Auch hier wird das System wieder
normalerweise vor dem Einsetzen des Stopfens zumindest teilweise
entleert, um die Probleme wegen einer Druckentwicklung zu minimieren.
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Demzufolge
ist es wünschenswert,
ein Installationswerkzeug bereitzustellen, welches das Löten eines
Anschlussstückes
an ein Rohr selbst in Gegenwart von Wasser in kurzer Zeit ermöglicht.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Das
Installationswerkzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung stellt einen langgestreckten hohlen Schaft bereit. Ein
elastisches Element ist angrenzend an ein Schaftende an dem Schaft
befestigt. Das elastische Element erstreckt sich radial nach außen und ist
so dimensioniert, dass es genau in einen Rohrinnendurchmesser passt.
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Das
elastische Element wird durch zwei mit einem Gewinde versehene Befestigungselemente
an dem Schaft festgehalten. Um die Möglichkeit einer Beschädigung des
elastischen Elements zu minimieren, umfassen die mit einem Gewinde
versehenen Befestigungselemente gerundete Außenseiten. Das heißt, die
mit einem Gewinde versehenen Befestigungselemente vermeiden scharfe
Konturen, die das elastische Element beschädigen können. Um das elastische Element
weiter zu schützen,
ist ein Abstandshalter zwischen jedem mit einem Gewinde versehenen
Befestigungselement und dem elastischen Element angeordnet. Jeder
Abstandshalter ist ein ringförmiges
Element, das aus einem nichtmetallischen Material hergestellt ist.
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Wie
allgemein bekannt ist, wird das Rohr im Falle einer Undichtigkeit
normalerweise durchgeschnitten, um ein axiales Rohrende zu bilden.
Das Rohr kann jedoch immer noch eine Leitung sein, damit Fluid aus
einer Fluidquelle stromaufwärts
von dem durchgeschnittenen Rohrende entweichen kann. Außerdem kann
das Fluid unter einem Druck stehen, der zu einer beachtlichen Fluidströmung aus dem
Rohrende führen
kann.
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Sobald
das Rohr durchgeschnitten ist, wird das Werkzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung in das Rohrende gedrückt,
und das elastische Element passt genau in den Innendurchmesser des
Rohres, um den Fluidstrom abzusperren. Da der Schaft hohl ist, wird
der Fluidstrom durch den Schaft umgeleitet. Druck, der sich andernfalls
stromaufwärts
von dem elastischen Element bilden kann, wird dadurch im Wesentlichen
abgeschwächt.
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Sobald
das Werkzeug in das Rohr eingesetzt wurde, wird Fluid durch das
Werkzeug umgelenkt und weg von dem Innendurchmesser des Rohres im Bereich
des Rohrendes. Dann wird ein Ventil über das Werkzeug geschoben,
um an dem Rohrende anzugreifen. Wenn das Fluid durch das Werkzeug
umgeleitet wird, wird dann das Ventil an das Rohr gelötet, ohne
dass es wegen des Wärmesenkeneffekts des
durch das Rohr strömenden
Fluids Probleme gibt. Unabhängig
davon, ob relativ große
oder kleine Mengen an Wasser in dem Rohr bleiben und/oder durch
das Rohr laufen, ist eine korrekt gelötete Verbindung gewährleistet,
da das Rohrende gegen Fluid isoliert ist, das nun durch das Werkzeug
läuft.
Sobald das Ventil korrekt an das Rohrende gelötet wurde, wird das Werkzeug
einfach durch das Ventil gezogen und entfernt. Das elastische Element
biegt sich, um durch die Verengung in dem Ventil zu gelangen, und das
Werkzeug lässt
sich ungehindert entnehmen. Nach Entnahme des Werkzeugs wird das
Ventil geschlossen, und es werden alle sonstigen Reparaturen an
dem Rohr und dem Installationssystem vorgenommen. Das Abdecken des
Rohrendes wird daher bei minimaler Unterbrechung für die Benutzer
rasch erreicht.
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Ein
weiteres Installationswerkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung
stellt einen langgestreckten hohlen Schaft bereit, der abgewinkelt
ist, um den Zugang zu schwierigen Bereichen zu ermöglichen.
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Ein
weiteres Installationswerkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung
stellt einen Behälter
bereit und ist aus Materialien hergestellt, die gegen Gefahrstoffe
beständig
sind.
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Ein
weiteres Installationswerkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung
stellt abnehmbare Kopfabschnitte bereit, um Lagerung und Transport
einer Vielzahl solcher Werkzeuge zu vereinfachen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt daher ein Installationswerkzeug zum
raschen Löten
eines Anschlussstückes
an ein Rohr sogar in Gegenwart von Wasser oder einer gefährlichen
Flüssigkeit
bereit.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden für den Fachmann
aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsform offensichtlich.
Die der ausführlichen
Beschreibung beigefügten
Zeichnungen lassen sich kurz wie folgt beschreiben:
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1A ist
eine insgesamt auseinandergezogene Ansicht eines gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruierten Installationswerkzeugs;
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1B ist
eine insgesamt perspektivische Ansicht des Installationswerkzeugs;
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2A ist
eine Schnittansicht des Installationswerkzeugs in einer ersten Stellung
relativ zu einem Rohr;
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2B ist
eine Schnittansicht des in ein Rohr eingesetzten Installationswerkzeugs;
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2C ist
eine Schnittansicht des Installationswerkzeugs in einer dritten
Stellung mit einem an das Rohr angrenzenden Ventil;
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2D ist
eine Schnittansicht des Installationswerkzeugs mit einem an das
Rohr gelöteten
Ventil;
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2E ist
eine Schnittansicht des Installationswerkzeugs, wie es durch das
angelötete
Ventil entfernt wird;
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3 ist
eine Schnittansicht des reparierten Rohres;
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4 ist
eine insgesamt perspektivische Ansicht eines weiteren Installationswerkzeugs;
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5 ist
eine insgesamt perspektivische Ansicht eines weiteren Installationswerkzeugs;
und
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6 ist
eine insgesamt perspektivische Ansicht eines weiteren Installationswerkzeugs.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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1A veranschaulicht
eine insgesamt perspektivische Ansicht eines Installationswerkzeugs 10.
Das Werkzeug 10 umfasst einen langgestreckten hohlen Schaft 12,
der eine Achse A bildet. Der Schaft 12 ist vorzugsweise
eine Gewindestange oder ein sonstiges starres oder halbstarres Element,
das für axiale
Steifigkeit sorgt. Es versteht sich, dass der Schaft 12 insoweit
halbflexibel sein kann, als der Schaft 12 von der Achse
A weg flexibel sein kann, während
er beim Zusammendrücken
und Ausfahren längs
der Achse A immer noch axiale Steifigkeit bietet.
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Der
Schaft 12 besitzt eine rutschfeste Außenseite 14, wie zum
Beispiel eine mit einem Gewinde versehene, gerändelte oder sonstige unregelmäßige Oberfläche, die
die Handhabung des Werkzeugs 10 verbessert. Es versteht
sich, dass auch andere Greifflächen
oder ein sonstiger Fortsatz, der sich von der Achse A weg erstrecken
kann, von der vorliegenden Erfindung profitieren werden.
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Ein
elastisches Element 16 ist an dem Schaft 12 angrenzend
an ein Schaftende 12a befestigt. Andere Befestigungsorte
werden ebenfalls von der vorliegenden Erfindung profitieren. Das
elastische Element 16 erstreckt sich relativ zur Achse
A radial nach außen.
Vorzugsweise ist das elastische Element 16 ein im Wesentlichen
ringförmiges
Element, das aus Gummi, Kunststoff oder einem sonstigen flexiblen Material
hergestellt ist. Das elastische Element 16 bildet einen
Innendurchmesser 18, der um die Außenseite 14 des Schaftes 12 herumpasst,
und einen Außendurchmesser 20 des
elastischen Elements. Der Außendurchmesser 20 ist
so bemessen, dass er genau in einen Rohrinnendurchmesser 22 eines
Rohres 24 passt (2B), wie
noch näher
beschrieben wird.
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Das
elastische Element 16 wird an dem Schaft 12 durch
zwei mit einem Gewinde versehene Befestigungselemente 26 festgehalten,
die an der Außenseite 14 angreifen.
Indem eine Außenseite 14 bereitgestellt
wird, die mit einem Gewinde versehen ist, um die mit einem Gewinde
versehenen Befestigungselemente 26 aufzunehmen, funktioniert
die Außenseite
sowohl als rutschfeste Fläche
als auch als Aufnahme für
die mit einem Gewinde versehenen Befestigungselemente 26,
um dadurch Bearbeitungsvorgänge
an dem Werkzeug 10 zu minimieren. Es versteht sich, dass,
obwohl mit einem Gewinde versehene Befestigungselemente bei der
dargestellten Ausführungsform
offenbart sind, auch andere Befestigungsvorrichtungen wie zum Beispiel
Schweißnähte oder
dergleichen von der vorliegenden Erfindung profitieren werden.
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Um
die Möglichkeit
einer Beschädigung
des elastischen Elements 16 zu minimieren, umfassen die
mit einem Gewinde versehenen Befestigungselemente 26 gerundete
Außenseiten 28.
Das heißt,
die mit einem Gewinde versehenen Befestigungselemente 26 vermeiden
vorzugsweise scharfe Konturen, die das elastische Element 16 beschädigen können. Um
das elastische Element 16 weiter zu schützen, ist ein Abstandshalter 30 vorzugsweise
zwischen jedem mit einem Gewinde versehenen Befestigungselement 26 und
dem elastischen Element 16 angeordnet. Jeder Abstandshalter 30 ist
ein ringförmiges
Element, das aus einem nichtmetallischen Material wie zum Beispiel
Teflon, Kunststoff oder dergleichen hergestellt ist. Der Abstandshalter 30 bildet
einen Abstandshalteraußendurchmesser 32,
der etwas größer ist
als ein Gewindeelementaußendurchmesser 34,
um das elastische Element 16 weiter zu isolieren (1B).
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Mit
Bezug auf 2A wird ein Verfahren zum Verwenden
des Werkzeugs 10 weiter offenbart. Das Rohr 24 ist
normalerweise ein Wasserrohr in einem Wohngebäude, einem Geschäftsgebäude, einem
Fahrzeug oder einer sonstigen Anwendung, wo das Rohr aus metallischem
Material hergestellt sein kann. Wenngleich das Rohr 24 in
einer speziellen Ausrichtung offenbart ist, versteht es sich, dass
die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt sein soll, da das Werkzeug 10 in
jeder Ausrichtung wirksam arbeitet. Das Rohr 24 hat normalerweise
einen Durchmesser von 1/2 Inch, 3/4 Inch oder 1 Inch, doch kann
das Werkzeug 10 durch die entsprechende Dimensionierung
für Rohre
von jedem gewünschten Durchmesser
bereitgestellt werden.
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Wie
allgemein bekannt ist, wird das Rohr 24 im Falle einer
Undichtigkeit normalerweise durchgeschnitten, um ein axiales Rohrende
E zu bilden. Das Rohr 24 kann jedoch immer noch eine Leitung
zur Fluidableitung L von einer Fluidquelle stromaufwärts von
dem Rohrende E sein. Darüber
hinaus kann das Fluid unter einem Druck stehen, was zu einem beträchtlichen
Fluidstrom aus dem Rohrende E führen kann.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht
die Reparatur des Rohres 24, ohne wie bisher das gesamte Fluidsystem
entleeren zu müssen.
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Das
Werkzeug 10 ist vorzugsweise auf ein spezielles Rohr 24 ausgelegt
und umfasst vorzugsweise ein Markierungs- oder Farbcodierungssystem, das
die rasche Identifizierung erlaubt, z.B. Rot für ein Rohr mit einem Durchmesser
von 1/2 Inch, Weiß für ein Rohr
mit einem Durchmesser von 3/4 Inch und Blau für ein Rohr mit einem Durchmesser
von 1 Inch. Andere Identifikationssysteme werden ebenfalls von der
vorliegenden Erfindung profitieren. Das Werkzeug 10 ist
in erster Linie auf den Außendurchmesser 20 des
elastischen Elements 16 und den Durchmesser des Schaftes 12 ausgelegt.
Das elastische Element 16 ist so dimensioniert, dass es
genau in den Rohrinnendurchmesser 22 passt, um den Fluidstrom zu
verhindern. Das elastische Element ist außerdem so dimensioniert, dass
es (infolge seiner Flexibilität) den
Durchgang durch eine Verengung gewährleistet, die kleiner ist
als der Rohrinnendurchmesser 22, wie dies bei einem Ventil
V wie zum Beispiel einem Kugelventil üblich ist (2E).
Der Schaft 12 ist so dimensionert, dass er durch das Ventil
V passt (2C); während er gleichzeitig einen
Fluidstrom durch dieses ermöglicht.
Im Allgemeinen kann man sagen, je größer das Rohr 24, umso
größer der Schaft 12.
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Gemäß 2B wird,
sobald das Rohr 24 durchgeschnitten ist, das Werkzeug 10 in
das Rohrende E gedrückt
(schematisch dargestellt durch den Pfeil I). Das elastische Element 16 passt
genau in den Rohrinnendurchmesser 22, um den Fluidstrom zu
blockieren. Da der Schaft 12 hohl ist, wird der Fluidstrom
durch den Schaft 12 umgeleitet. Druck, der sich andernfalls
stromaufwärts
von dem elastischen Element 16 bilden kann, wird dadurch
wesentlich abgeschwächt.
Da das Fluid durch den Schaft 12 umgeleitet wird, erfordert
außerdem
das Einsetzen des Werkzeugs 10 in das Rohr 24 relativ
wenig Mühe. Wenn
das Werkzeug 10 eingesetzt wird, kann das elastische Element 16 ferner
eine trichterartige Form bilden, die dazu beiträgt, im Wesentlichen an dem Rohrinnendurchmesser 22 entlangzustreifen,
um restliches Fluid im Bereich des Rohrendes E zu minimieren.
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Sobald
das Werkzeug 10 in das Rohr 24 eingesetzt ist,
wird gemäß 2C Fluid
vom Rohrinnendurchmesser 22 im Bereich des Rohrendes E
weggelenkt. Infolge des Fluidstroms oder durch leichtes Ziehen an
dem Werkzeug 10 entgegen der Einsetzrichtung kann das elastische
Element 16 eine leicht konische oder trichterartige Form
entgegengesetzt zu der in 2B gezeigten
Form in dem Rohr 24 bilden. Die trichterartige Form lenkt
das Fluid besser in den Schaft 12 und unterstützt die
Abdichtung des Werkzeugs gegen den Innendurchmesser 22 des
Rohres 24. Es versteht sich jedoch, dass das elastische
Element 16 nicht auf lediglich ein Element beschränkt ist,
das eine solche trichterartige Form bereitstellt, und elastische
Elemente von minimaler Flexibilität werden ebenfalls von der
vorliegenden Erfindung profitieren.
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Das
Ventil V wird dann über
das Werkzeug 10 geschoben, um an dem Rohrende E anzugreifen (2D).
Da das Fluid durch das Werkzeug 10 umgeleitet wird, wird
das Ventil V dann an das Rohr 24 gelötet, ohne dass es wegen des
Wärmesenkeneffekts
des durch das Rohr 24 strömenden Fluids zu Problemen
kommt. Unabhängig
davon, ob relativ große
oder kleine Mengen Wasser in dem Rohr 24 bleiben und/oder
durch das Rohr 24 laufen, ist eine korrekt gelötete Verbindung
gewährleistet,
da die Grenzfläche
zwischen dem Rohrende E und dem Ventil V gegen Fluid isoliert ist,
das nun durch das Werkzeug 10 läuft. Weiterhin kann praktischerweise ein
Schlauch 36 an ein Ende des Schaftes 12 gegenüber dem
flexiblen Element 16 angeschlossen werden. Der Schlauch 36 ermöglicht eine
zusätzliche Flexibilität beim Umlenken
des Fluids, beispielsweise zu einem Eimer oder einem Auslass. Bei
einer anderen Anordnung ist ein Behälter 39 (4)
direkt am Ende des Schaftes 12 ähnlich wie an dem Schlauch 36 montierbar.
Vorzugsweise sind die Komponenten des Werkzeugs 10 aus
einem Material hergestellt, das beständig ist gegen gefährliche
Flüssigkeiten
wie zum Beispiel Brennstoffe und andere korrodierende Fluide. Der
Behälter 39 wird
vorzugsweise zur Aufnahme von Fluiden verwendet, die nachteilige
Folgen haben, wenn sie in einen Auslass entsorgt werden.
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Gemäß 2D umfasst
das Ventil V, zum Beispiel ein Kugelventil, normalerweise einen
beweglichen Abschnitt, wie zum Beispiel eine rotierende Kugel B,
die das Ventil öffnet
und schließt.
Die Kugel B ist eine Verengung, die kleiner ist als der Rohrinnendurchmesser 22.
Sobald das Ventil V korrekt an das Rohrende E gelötet wurde,
wird das Werkzeug 10 einfach durch das Ventil V gezogen
und entfernt (2E). Das elastische Element 16 biegt
sich einfach, um durch die Verengung zu gelangen, und das Werkzeug 10 lässt sich
ungehindert entnehmen. Nach Entnahme des Werkzeugs 10 wird
das Ventil V geschlossen, und es werden alle sonstigen Reparaturen
an dem Rohr 24 und dem Installationssystem vorgenommen
(3). Die Abdeckung des Rohrendes E mit dem Ventil
V wird daher bei minimaler Unterbrechung für die Benutzer rasch erreicht.
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Die
vorliegende Erfindung funktioniert auch bei nichtmetallischen Rohren,
die mit einem Kleber aneinander befestigt werden müssen. Wenngleich der
Kleber normalerweise in Gegenwart von etwas Fluid haftet, sollte
Fluid im Bereich der Verbindung vorzugsweise entfernt werden. Die
Abstreifwirkung des Werkzeugs 10 beim Einsetzen (2B)
und das Umleiten von Fluid weg von dem aushärtenden Kleber sind daher besonders
nützlich.
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Gemäß 5 umfasst
ein weiteres Installationswerkzeug 10A einen langgestreckten
hohlen Schaft 12A, der einen abgewinkelten Abschnitt 12A' umfasst, der
von der Achse A abgewinkelt ist. Der abgewinkelte Abschnitt 12A' vereinfacht
das Erreichen ansonsten unzugänglicher
Bereiche, die bei Installationsarbeiten häufig sind. Es versteht sich,
dass jeder Winkel von der vorliegenden Erfindung profitieren wird
und der Winkel nicht auf die bei der veranschaulichten Ausführungsform
offenbarte 90-Grad-Biegung beschränkt sein soll. Ferner versteht
es sich, dass ein Gelenk J verwendet werden kann, um den abgewinkelten
Abschnitt 12A' oder
dergleichen anzubringen.
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Gemäß 6 umfasst
ein weiteres Installationswerkzeug 10B einen langgestreckten
hohlen Schaft 12B, der einen abnehmbaren Kopfabschnitt
H umfasst. Der Kopfabschnitt H ist auswechselbar, so dass jeder
Kopfabschnitt H ein elastisches Element 16a–16c einer bestimmten
Größe trägt. Das
heißt,
einer von mehreren Kopfabschnitten H wird über einen Verbindungsbereich
C wie zum Beispiel eine Schraubverbindung, Schnappschlösser und/oder
andere Verbindungselemente wahlweise an dem Schaft 12B befestigt,
was eine Vielzahl von Rohrdurchmessern möglich macht. Eine solche Anordnung
minimiert den Platzbedarf in einem Werkzeugkasten oder dergleichen,
indem es nicht mehr notwendig ist, mehrere Werkzeuge mit relativ
langem Griff mitzuführen.
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Die
vorstehende Beschreibung ist beispielhaft und nicht definiert durch
die darin enthaltenen Einschränkungen.
Viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung
sind angesichts der obigen Lehre möglich. Die bevorzugten Ausführungsformen
dieser Erfindung wurden zwar offenbart, doch würde ein Durchschnittsfachmann
erkennen, dass bestimmte Modifikationen in den Rahmen dieser Erfindung
fallen würden.
Es versteht sich daher, dass die Erfindung im Rahmen der beigefügten Ansprüche auch
anders als speziell beschrieben praktiziert werden kann. Aus diesem
Grund sollten die folgenden Ansprüche studiert werden, um den
wahren Umfang und Inhalt dieser Erfindung zu ermitteln.