DE1937814B2 - Isolierfitting und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

40

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Isolierfittings zum elektrischen Trennen metallischer Rohrleitungen, wie es im Oberbegriff des Anspruch 1 beschrieben und beispielsweise aus der CH-PS 4 35 886 bekannt ist.

Bei der Herstellung des in der CH-PS 4 35 88(5 beschriebenen Isolierfittings muß nach dem Zusammenfügen der beiden an den Berührungsstellen aufgerauhten oder randrierten metallischen Anschlußteile unter Zwischenlage eines Isolierstoffkörpers wenigstens das Muffenteil so konisch hinterschnitten verformt werden, daß eine flüssigkeitsdichte Verbindung entsteht. Hierzu sind relativ aufwendige Werkzeuge und hohe Preßdrükke erforderlich. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß keine maßhaltigen Abmessungen der fertigen Isolierfittings erhalten werden.

Die US-PS 33 72 452 beschreibt ein Verfahren, um Rohre in Zylinderbohrungen bei Verbrennungskraftmaschinen, Pumpen od. dgl. druckdicht einzusetzen. Die relativ langen Rohrenden werden im wesentlichen durch eine Temperaturbehandlung der Teile in die Zylinderbohrungen eingeschrumpft.

Um auch ein Herausziehen der Rohre aus der Bohrung mit Sicherheit zu verhindern, erhält das hintere t>5 Ende der Bohrung eine Ausweitung und das letzte Ende des Rohres eine sich zum Ende hin verjüngende Innenkontur, so daß mit einem entsprechenden Preßstempel das Rohrende aufgeweitet werden kann. Diese Literaturstelle konnte den Fachmann jedoch nicht dazu anregen, die Herstellung einer elektrisch isolierenden Rohrkupplung zu verbessern.

Der Erfindung liegt, abgesehen von der Forderung nach einer guten elektrischen Isolation der zu verbindenden Teile, die Aufgabe zugrunde, unter erheblicher Verringerung der erforderlichen PreCstükke das Herstellungsverfahren eines Isolierfittings zu vereinfachen, hierbei maßhaltige Teile zu erhalten und der Verbindung gleichzeitig eine große Sicherheit bezüglich Dichtheit zu verleihen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Hierbei kann das Verfahren so erfolgen, daß anschließend an eine Vor-Ausweitung, noch eine Kalibrierausweitung vorgenommen wird. Weiterhin kann das Andrücken des Fußendes des zweiten Fittingbauteils gegen den radialen Teil des Isolierzwischenstückes durch eine mit dem Ausdornwerkzeug kombinierte Andruckvorrichtung erfolgen.

Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen hervor. In diesen stellen dar:

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines nach der Erfindung hergestellten Isolierfittings im Schnitt,

F i g. 2 einen im Prinzip aus zwei IsoHerfittings gemäß F i g. 1 aufgebauten Holländer, ebenfalls im Schnitt,

Fig.3a—c eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Oberflächenstruktur von mit der Isolierzwischenschicht in Berührung stehender Abschnitte von Fittingsbauteilen.

F i g. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Berücksichtigung der Herstellung eines Isolierfittings gemäß F i g. 5, und

F i g. 5 im Schnitt ein mit Doppelisolation versehenes Isolierfitting nach der Erfindung.

Das in F i g. 1 schematisch dargestellte Isolierfitting besteht aus einem äußeren Bauteil 1, einem inneren Bauteil 2 und einer zwischen diesen beiden Bauteilen eingesetzten Isolierzwischenschicht 3. Im gezeigten Aufbauschema besitzen die Bauteile 1 und 2 je ein Rohranschiußgewinde Γ bzw. 2'. Die Dicke der radialen und der axialen Partie der Isolierzwischenschicht 3 kann gleich oder ungleich stark gewählt werden. Damit bei Überspannung (z. B. Blitzschlag) der Strom seinen Weg über die Außenfläche und nicht über das Medium nimmt, wird die Dicke der axialen Partie X' vorzugsweise kleiner gewählt als diejenige der radialen Partie X". Auf diese Weise kann der Explosionsgefahr wirksam begegnet werden.

In F i g. 2 ist ein Holländer dargestellt, dessen Anschlußenden 11 und 12 im Prinzip nach Fig. 1 aufgebaut sind und je aus einem äußeren Bauteil 11' bzw. 12', einem inneren Bauteil 11" bzw. 12" und einer Isolierzwischenschicht IV" bzw. 12'" bestehen. Die beiden Anschlußenden 11 und 12 sind, unter Zwischenlage einer Dichtung 13 mit einer Überwurfmutter 14, welche in bekannter Weise an den beiden Anschlußenden angreift, zusammengehalten.

Isolierfittings der gezeigten Art dienen dazu, Abschnitte metallischer Rohrleitungsnetze elektrisch gegeneinander zu isolieren. Eine solche Maßnahme ist vorzugsweise in Tankanlagen, aber auch bei anderen Anlagen für den Transport flüssiger Medien gegeben, wo der Übertritt von Überspannungen, Fehlerpotentialen, vagabundierenden Strömen etc. von einem Anlage-

abschnitt zum anderen wirksam verhindert werden muß. Die Fittings müssen daher so gebaut sein, daß sie den bei der Montage und im Betrieb auftretenden, vor allem mechanischen Beanspruchungen zu widerstehen vermögen. Dies setzt voraus, daß die zwischen den elektrisch getrennten AnschluDenden eingesetzte Isolierzwischenschicht gleichzeitig eine flüssigkeitsdichte Verbindung liefert, die schwingungsbeständig und in der Lage ist, Biege- und Temperaturspannungen aufzunehmen.

Es zeigt sich, daß das Herstellen einer Flüssigkeitsdichtung für niedrigviskose Medien an Fittings der vorliegenden Art nicht problemlos ist, wenn auf eine rationelle Herstellungsweise tendiert wird.

Damit die mit relativ engen Toleranzen zu bearbeitenden Dichtungspartien der Aufbauteile wirtschaftlich hergestellt werden können, wurde versucht, diese durch Drehen zu bearbeiten, was sich besonders bei der hinterschnittenen Konfiguration der Aufnahmeöffnung im äußeren Bauteil (siehe Fig. 1, 2 und 5) vorteilhaft erwies.

Um neben der geforderten Widerstandsfähigkeit gegen Verdrehen zwischen dem äußeren und dem inneren Bau- bzw. Anschlußteil eine auch für höhere Drücke, z. B. in der Größenordnung von 20—30 atü geeignete Dichtung zu erzielen, muß eine nicht von zufälligen Umständen abhängige Oberflächenrauhigkeit an wenigstens einzelnen Partien der beim fertigen Fitting an der Isolierzwischenschicht anliegenden Bauteile geschaffen werden. Eine solche durch Drehbearbeitung erzielbare Oberflächenrauhigkeit kann gemäß Fig.3 dadurch erzielt werden, daß die zu bearbeitenden Partien zuerst mit einer umlaufenden Rillung gemäß Fig.3a versehen werden, bei der die Abstände χ von Spitze zu Spitze und die Tiefe 71 beispielsweise 0,5 :0,8 mm betragen. Auf diese erste Rillung wird eine zweite aufgebracht, die wie im Beispiel gezeigt, die Form einer Kreuzrändelung b, b\ (F i g. 3c) haben kann, durch die wie am oberen Ende der Spuren b, b\ strichliert gezeichnet, ebenfalls Rillen von dreieckförmigem Querschnitt angebracht werden. Die Steigungswinkel <x, β sind nicht kritisch. Ihre Wahl hängt vorzugsweise vom Durchmesser der bezüglichen Bauteilpartie und, weil nicht unbedingt eine Kreuzrändelung angebracht werden muß, von der Anzahl der vorgesehenen, zur ersten Rillung querlaufenden zweiten Rillenspuren ab. Wesentlich ist dagegen, daß zur Erzielung der angestrebten Abdichtung zwischen der vorzugsweise aus einem in bestimmten Grenzen elastischen und relativ druckbeanspruchbarcn Kunststoff, z. B. einein Polyamid- oder Polyaostalharz bestehenden Isolierzwischenschicht und den daran anliegenden metallischen Bauteilen, die zweite Rillung die erste nur zum Teil überdeckt, d. h., daß an jedem umlaufenden Rillenberg U noch eine größere Anzahl unveränderter Gratpartien K stehen bleiben, deren Minimallänge ungefähr der doppelten Länge der Einsenkung Eentspricht, die die zweite Rillung auf dem Grat U zur Folge hat. Die Tiefe T₂ (F i g. 3b) ist insofern kritisch, als sie mindestens etwa die Hälfte von Γι betragen und höchstens gleich tief wie 71 sein darf. Es hat sich gezeigt, daß bei einem Tiefenverhältnis T₂ > 71 die Erzielung dichter Isolierfittings gemäß vorliegender Erfindung nicht mehr gewährleistet ist.

Zur rationellen Herstellung der beschriebenen Isolierfittings wird ein Verfahren vorgeschlagen, das nachfolgend anhand der Fig.4 erläutert wird, welche eine schematische Darstellung der Herstellung eines Isolierfittings nach F i g. 5 vermittelt. In F i g. 4 bezeichnet 21 einen Pressenstößel, der einen Ausweite-Dorn 22 trägt. An diesem sind eine fest einstellbare Druckplatte 23 und eine axial bewegliche Druckplatte 24, welche durch eine Druckfeder 25 vorbelastet ist, montiert. Auf einer Anlage 26, die z. B. auf dem Pressentisch abgestützt sein kann, ist ein auch in Fig.5 mit M bezeichnetes Mantelstück zentriert. In dessen Aufnahmeöffnung 27, von der wenigstens der axialgerichtete Abschnitt mindestens teilweise in oben beschriebener

ίο Weise aufgerauht ist, sind der vorgefertigte, später die Isolierzwischenschicht des Fittings bildende Isolierkörper 28 und das das eine Anschlußende bildende Bauteil 29 lose eingesetzt.
Wie aus Fig.4 deutlich hervorgeht, entspricht die Form des Isolierkörpers 28 und des Bauteils 29 in diesem Herstellungsstadium noch nicht der Form der Teile 128, 129 bzw. 132, 133 in F ig. 5. Der Außendurchmesser des Isolierkörpers 28, der die Form einer zylindrischen Hülse mit einer am einen Ende angeformten Bodenpartie 28' samt einer, der Fittingsbohrung entsprechenden koaxialen öffnung 28" aufweist, entspricht ungefähr dem Durchmesser der Aufnahmeöffnung 27 in der Eintrittsebene am Mantelstück M Wenn es die Flexibilität des Kunststoffkörpers zuläßt und vor allem dessen Bodenpartie ein Zusammenfalten erlaubt, kann sein unterer Abschnitt etwas besser dem Verlauf der Aufnahmeöffnung 27 angepaßt werden.
Damit nebst dem Isolierkörper 28 auch der Fußabschnitt 30 des Bauteils 29 die Eintrittszone der öffnung 27 passieren kann, hat dessen Außenwand, die in bereits beschriebener Weise wenigstens partiell aufgerauht ist, zylindrische Gestalt. Die zentrale Bohrung 31 im Bauteil 29 weist in deren unteren

J5 Abschnitt eine konische Verengung 31' auf, so daß dort eine nach unten dicker werdende Wand resultiert. Der Durchmesser im oberen Teil der Bohrung 31 entspricht praktisch dem Nenn-Durchmesser Ddes Fittings.

Beim Niederfahren des Ausweite-Dornes 22 drängt

-ίο dessen Einlaufpartie 22' die Fußpartie 30' soweit nach außen, daß unter Streckung des Isolierkörpers 28, dieser an der Wand der öffnung 27 zum Anliegen gelangt. Gleichzeitig wird infolge der Reibung des Domes an der Fußpartie 30 deren Ende gegen die Bodenpartie 28' des Isolierkörpers 28 gedrängt. Auf diese Weise gelangen

die innerhalb der öffnung 27 liegenden Partien des Isolierkörpers 28 in engen Kontakt mit den bezüglichen Partien der Bauteile Mund 29.

Schon bevor die Fertigkalibrierpartie 22" des Domes

so 22 an die Stelle gelangt, wo vorher die konische Fußpartie 30 anfing, läuft die Druckplatte 24 auf der Stirnseite des Bauteils 29 auf, so daß der Druck der Feder 25, deren Anfangsbelastung durch Verstellen der auf dem Dornschaft längsverschiebbaren Druckplatte 23 einstellbar ist, auf das Bauteil 29 einzuwirken beginnt. Beim Weitersenken des Domes 22 tritt die Fertigkalibrierpartie 22" in den vorgedehnten Bereich der Fußparlie 30 ein und bewirkt, unter ständig steigendem axialem Andruck durch die Feder 25, daß die Fußpartie bo 30 des Bauteils 29, der Isolierkörper 28 und die Oberfläche der Öffnung 27 im Mantelstück M in gas- und flüssigkeitdichten Kontakt gelangen. Dabei wird der Isolierkörper 28 nicht nur gereckt, sondern auch elastisch gepreßt und ist dadurch in der Lage, den bei cn Temperaturschwankungen, Schwingungen etc. auftretenden vorübergehenden gegenseitigen Lageänderungen der Bauteile M und 29 zu folgen und stets eine zuverlässige Dichtung zu bewirken.

Die gezeigte Einrichtung zum Ausweiten der Fußpartie 30 am Bauteil 29 kann natürlich auch anders gestaltet sein. Insbesondere kann das fittingseitige Ende des Domes ohne Absatz von der Einlaufpartie in die Kalibrierpartie übergehen, und das Niederdrücken des Bauteils 29 kann durch eine bereits am Anfang der Senkbewegung des Domes wirkende Vorrichtung erfolgen. Außerdem können, um das Ausbiegen der Mantel-Endpartien zu mindern oder zu vermeiden, diese Zonen bei der Ausweiteoperation radial abgestützt werden.

Eine weitere Rationalisierungsmöglichkeit bei der Herstellung von Fittings mit Doppelisolation nach F i g. 5 besteht darin, ein im untern Teil des Mantelstücks eingesetztes, strichliert eingezeichnetes Bauelement 32 η und den Isolierkörper 33 durch einen, dem Dorn 22 entgegenwirkenden (nicht gezeigten) zweiten Dorn (mit entsprechender Ausrüstung) gleichzeitig und in gleicher Weise wie die Teile 28 und 29 zu verformen und so das Fitting in einem Arbeitsgang herzustellen.

Das in F i g. 5 dargestellte Fitting mit zwei Isolierzwischenschichten wurde bereits bei den Erläuterungen zur Fig.4 vorgestellt. Um die Übereinstimmung der Einzelteile herauszustellen, werden bei korrespondierenden Positionen in F i g. 5 um gegenüber F i g. 4 um 100 höhere Referenz-Nummern verwendet.

Das mit zwei im Beispiel gleichen und koaxialer Öffnungen 127 versehene metallische Mantelstück Λ< umgreift zwei durch je eine Isolierzwischenschicht 128 133 von ihm getrennte metallische Anschlußenden 129 132. Diese Fittingsart ist im Prinzip eine Hintereinanderschaltung von zwei in F i g. 1 schematisch dargestellten Fittings und ermöglicht, im Gegensatz zu Fittings mit einfachen Isolierstrecken, den Widerstandswert dei Isolierzwischenschicht ohne Demontage des Fittings ir einer Rohranlage zu messen. Dies ist insofern vor Bedeutung, weil an elektrischen Trennstellen von ζ. Β im Erdreich verlegten Rohren ein durch die Erde gebildeter Parallel-Widerstand vorliegt, der in der Regel um Größenordnungen kleiner ist als der Widerstand einer einwandfreien Isolier-Trennstelle, Eine Widerstandsmessung ohne zusätzliche Trennstrekke zwischen Fitting und Rohrnetz ergibt daher kein brauchbares Resultat. Da beim Fitting nach F i g. 5 das Mantelstück M auch gegen Erde isoliert ist, können die Widerstände der beiden Isolierzwischenschichten 128, 133 einzeln und zuverlässig gemessen werden, ohne daß irgend ein Teil demontiert werden müßte. Der gleiche Meßvorgang ist selbstverständlich auch an einer durch den Holländer nach F i g. 2 gebildeten Trennstelle durchführbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Isolierfittings zum elektrischen Trennen metallischer Rohrleitungen, wobei wenigstens zwei metallische Anschlußteile unter Einfügung einer Isolierstoffhülse zu einem starren Körper miteinander verpreßt werden, der eine Anschlußteil von dem anderen muffenartig übergriffen wird, und wenigstens ein Teil der in Längsrichtung verlaufenden, einander zugekehrten Flächen der beiden Anschlußteile vor dem Zusammenfügen mit einer Randrierung versehen wird und dann eines der beiden Anschlußteile nach dem Zusammenfügen unter Zusammenpressung verformt wird, wonach beide Anschlußteile an ihren Kontaktflächen kegelstumpfförmig ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Muffenteil (1; 11', 12'A^ mit einer konisch hinterschnittenen Bohrung (27) und das Einsteckteil (2; 11", 12"; 30) mit einer zylindrischen Außenkontur und einer sich zum Ende hin verjüngenden Innenkontur versehen wird, wobei nach dem Zusammenfügen der Anschlußteile das Einsteckteil über ein Ausdornwerkzeug gegen die Isolierung in die hinterschnittene Bohrung des seine Form behaltenden Muffenteils hinein über die gesamte Berührungsfläche gleichmäßig festgepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausweiten stufenweise durch eine Vor-Ausweitung und durch eine Kalibrierausweitung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Andrücken des Fußendes des zweiten Fittingbauteils gegen die genannten Partien des Isolierzwischenstückes durch eine mit dem Ausdornwerkzeug kombinierte Andruckeinrichtung erfolgt.