DE19935424C2

DE19935424C2 - Armatur

Info

Publication number: DE19935424C2
Application number: DE19935424A
Authority: DE
Inventors: Peter Ehrhardt; Wolfgang Sichler
Original assignee: Friatec AG
Current assignee: Friatec AG
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2002-04-18
Anticipated expiration: 2019-07-29
Also published as: DE19935424A1

Abstract

Eine Armatur enthält ein Gehäuse (2), welches einen Stutzen (4) und einen Sattel (6) oder eine Muffe aufweist, wobei im Bereich der Innenfläche (8) des Sattels (6) oder der Muffe eine Heizwicklung (14) zur Herstellung einer Schweißverbindung mit einem Rohr vorgesehen ist und wobei insbesondere über den Stutzen (4) eine Anpreßkraft ausübbar ist. Die Armatur soll dahingehend weitergebildet werden, daß mit geringem konstruktivem Aufwand eine funktionssichere Verbindung der Armatur mit einem Rohr herstellbar ist. Es wird vorgeschlagen, daß die genannte Innenfläche (8) wenigstens eine Stufe (16, 16') aufweist, welche bezogen auf die Heizwicklung (14) in Richtung zur Längsachse (20) der Armatur vorsteht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Armatur gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Aus der WO 95/16 874 A1 ist eine derartige Armatur bekannt, deren Gehäuse einen Stutzen und einen Sattel zur Verbindung mit einem Rohr aufweist. In der Innenfläche des Sattels ist eine Heizwicklung angeordnet, welche einen zentralen Bereich umgibt, in welchen ein Innenraum des genannten Stutzens mündet. Bei derartigen Armaturen besteht während der Herstellung der Schweissverbindung infolge des Aufschmelzens des Materials des Sattels aufgrund der Erwärmung mittels der Heizwicklung das Problem, dass aufgrund einer von aussen im wesentlichen über den Stutzen eingeleiteten Anpresskraft die den zentralen Bereich umgebende Heizwicklung aufschwimmt und/oder in die Aussenfläche des Rohres eingedrückt wird und infolge dessen Kurzschlüsse von benachbarten Windungen und letzt endlich Fehlschweissungen auftreten können. Die vorbekannte Armatur enthält innerhalb und aus serhalb des durch die Heizwicklung gebildeten Schweisszonenringes jeweils eine umlaufende Dicht lippe. Diese Dichtlippen sind als radial nach innen über die Heizwicklung vorstehende Stufen ausge bildet, doch wird mittels dieser Dichtlippen keine Stützfunktion ermöglicht, sondern diese Dichtlippen dringen, wie in der Zeichnung der WO 95/16 874 A1 dargestellt ist, in die Aussenfläche des Rohres ein.

Des weiteren ist aus der EP 0 253 966 A1 eine als T-Stück ausgebildete Armatur bekannt, deren Schweissmuffen zur jeweiligen Muffenachse koaxiale wendelförmige Heizwicklungen enthalten. Die Muffen sind radial aussen von einer Spannmutter oder Spannbride umgeben, mittels welchen radial nach innen gerichtete Klemmwülste auf die Aussenflächen der jeweiligen in die Muffen eingeschobe nen Rohre einpressbar sind. Zumindest im Bereich der genannten Klemmwülste sind achsparallele Schlitze vorgesehen, um beim Aufschrauben der jeweiligen Spannmutter bzw. beim Festspannen der Spannbride eine konzentrisch zur jeweiligen Muffenlängsachse gerichtete Bewegung der die Klemm wülste enthaltenden Teile zu ermöglichen und somit die eingeschobenen Rohrenden festzuspannen. Insoweit ist ein zusätzlicher Fertigungs- und Montageaufwand erforderlich. Eine einen zentralen Bereich der Innenfläche, in welchen ein Innenraum eines Stutzens mündet, umgebende Heizwicklung ist nicht vorhanden.

Ferner ist aus der DE 44 05 798 C2 eine Armatur mit einen Sattel und einen Stutzen enthaltendem Gehäuse bekannt. Der Sattel enthält im Bereich seiner Innenfläche eine Heizwicklung zur Verbindung mit der Aussenfläche eines Rohres durch Elektroschweissen. Die Durchmesser von Innenfläche und Aussenfläche sind aufeinander abgestimmt, und zur Herstellung der Elektroschweissverbindung wird der Sattel auf der Rohraussenfläche mittels einer Unterschelle und geeigneten Schraubverbindungen verbunden. Das Armaturengehäuse und das Rohr bestehen aus schweissbarem Kunststoff, wie insbesondere Polyethylen, und der zum Elektroschweissen erforderliche Anpressdruck wird mittels der mit dem Sattel fest verbundenen Unterschelle vorgegeben bzw. aufrecht erhalten. Für kleinere und mittlere Rohraussendurchmesser ist eine derartige Befestigung der Armatur mit einem in der Praxis vertretbaren Aufwand realisierbar. Für grössere Rohraussendurchmesser, insbesonders grösser als 400 mm, wird im Hinblick auf die genannte Unterschelle die Handhabung erheblich erschwert, wenn nicht gar unter Berücksichtigung der Einsatzbedingungen in der Praxis, beispielsweise im Graben einer verlegten Rohrleitung, unmöglich.

Daher wurde gemäß dem deutschen Patent DE 195 29 191 C1 eine Montagevorrichtung vorgeschlagen, welche auf den Stutzen der Armatur aufsetzbar ist und wenigstens ein flexibles, insbesondere bandartiges Befestigungselement enthält. Das Befestigungs element ist um die Außenfläche des Rohres derart legbar, daß mittels der Montagevor richtung über den Stutzen eine vorgebbare Kraft auf das Armaturengehäuse und somit den Sattel leitbar ist, um beim Schweißen den Anpreßdruck vorzugeben bzw. aufrecht zuerhalten. Infolge der Krafteinleitung über den Stutzen im Zentrum der Armatur und der Erwärmung des Sattels und/oder des Rohres beim Elektroschweißen können uner wünschte Deformationen auftreten, welche nachteilige Auswirkungen auf die Elektro schweißverbindung zur Folge haben können. Dies gilt insbesondere in den Fällen, in welchen die Montagevorrichtung für Armaturen und Rohre mit vergleichsweise kleinen Außendurchmessern eingesetzt wird, wobei während des Schweißens ein zu tiefes Eintauchen in die Schmelze zu befürchten ist.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Armatur der genann ten Art dahingehend weiterzubilden, daß mit geringem kontruktiven Aufwand eine funktionssichere Verbindung der Armatur mit dem Rohr herstellbar ist. Die Handhabung bei der Vorbereitung und Durchführung der Montage der Armatur auf dem Rohr soll in einfacher Weise, insbesondere bei Rohren mit Außendurchmesser größer als 400 mm problemlos sein. Die Armatur soll in einfacher Weise herstellbar sein und insgesamt soll ein geringes Gewicht und ein geringer Materialbedarf erforderlich sein. Die Armatur soll durch Elektroschweißen mit dem Rohr in einfacher Weise verbindbar sein, wobei die Anpreßkräfte sowohl durch Einleitung über den Stutzen (Top-Loading) als auch mittels einer Unterschelle, Spannbändern oder dergleichen aufgebracht werden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Die erfindungsgemäße Armatur zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau und durch eine funktionsgerechte Konstruktion aus. Im Bereich der Innenfläche des Sattels oder der Muffe ist wenigstens eine Stufe derart vorgesehen, daß die Heizwicklung bezogen auf die Stufenoberfläche vertieft angeordnet ist. Die Heizwicklung ist in der Innenfläche des Sattels bevorzugt auf einem größeren Durchmesser bezüglich der Längsachse angeordnet, als die Stufe bzw. deren Oberfläche. Die Stufe ist zweckmäßig im Bereich des Stutzens bzw. des Zentrums in der Innenfläche des Sattels oder der Muffe vorgesehen, also innerhalb der die Öffnung des Stutzens umgebenden Heizwicklung, doch kann die Stufe ferner zusätzlich oder alternativ außerhalb des Bereiches der Heizwick lung angeordnet sein. Die Stufe oder Stufen können bezogen auf die Stutzenachse über 360° umlaufend oder in Segmente oder Teilbereiche untergliedert sein. Unabhängig von der konkreten Ausgestaltung der Stufe bzw. Stufen wird gewährleistet, daß die über den Stutzen einwirkende Anpreßkraft nicht zu unerwünschten Deformationen der Innenfläche und/oder ein unerwünscht tiefes Eindrücken während des Elektroschweißens in die erweichte Oberfläche des Rohres führt. Die erfindungsgemäße Armatur kann sowohl über eine an Stutzen angreifende Montagevorrichtung als auch mittels einer Unter schelle, Spannbändern oder sonstigen Verbindungsvorrichtungen mit dem Rohr in geeigneter Weise verbunden sein, um während des Schweißens den Anpreßdruck zu erzeugen und/oder aufrechtzuerhalten. Es wird ein definierter Schweißspalt und/oder eine gleichmäßige Schmelzenausbildung gewährleistet und folglich eine verbesserte Prozeßsteuerung des Schweißvorganges. Erfindungsgemäß erfolgt über die Stufe bzw. Stufen eine definierte Abstützung des Sattels oder der Muffe auf der Rohraußenfläche unter Vermeidung eines örtlich unzulässig tiefen Eindrückens von Teilen der Innenfläche des Sattels und/oder der Heizwicklung in die Rohraußenfläche. Es sei an dieser Stelle festgehalten, daß die Armatur ansonsten für unterschiedliche Funktionen ausgelegt sein kann, wie insbesondere als Anbohrarmatur, Ventil-Anbohrarmatur, Muffenventil, Sattel stück mit Anschlußstutzen für eine Rohrleitung, u. s. w.

Weiterbildungen und besondere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen sowie der weiteren Beschreibung angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener, in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Armatur in einem axialen Längsschnitt,

Fig. 2-7 vereinfachte axiale Längsschnitte weiterer Ausführungsformen,

Fig. 8-11 Ansichten in radialer Richtung auf die Innenfläche besonderer Ausfüh rungsformen der Armatur.

Fig. 1 zeigt schematisch in einem Längsschnitt die Armatur, deren Gehäuse 2 einen Stutzen 4 und einen Sattel 6 enthält. Die Innenfläche 8 des Sattels 6 ist entsprechend des Außendurchmessers des hier nicht weiter dargestellten Rohres gekrümmt, mit welchem die Armatur durch Elektroschweißen verbindbar ist. Der Stutzen 4 enthält je nach Ausbildung der Armatur weitere Bauelemente, wie ein Ventil, und/oder einen Bohrer, Fräser oder dergleichen, um nach der Verbindung der Armatur mit dem Rohr in bekannter Weise in die Rohraußenfläche eine Bohrung einzubringen und eine Verbin dung vom Inneren des Rohres zu dem Innenraum 10 des Stutzens 4 herzustellen. Wie ersichtlich, mündet der Innenraum 10 des Stutzens 4 in einen zentralen Bereich 12 der Innenfläche 8.

Die Innenfläche 8 enthält eine den zentralen Bereich 12 umgebende Heizwicklung 14, welche zum Erwärmen und/oder Anschmelzen der Rohraußenfläche sowie der Innen fläche 8 dient, wobei die Heizwicklung 14 über die Enden des Heizdrahtes in bekannter Weise mit einem elektrischen Schweißgerät verbunden ist. Der zentrale Bereich 12 bildet zur Heizwicklung 14 eine Stufe 16, welche zur Längsachse 20 einen radialen Abstand oder Radius 22 aufweist, welcher kleiner ist als der Abstand oder Radius 24 der Heiz wicklung 14. Es sei ausdrücklich festgehalten, daß die Heizwicklung 14 bzw. der Heiz draht in bevorzugter Weise zumindest teilweise freiliegend zur Richtung der Längsachse 22 in der Innenfläche 8 des Sattels 6 angeordnet ist.

Zur Vorbereitung des Schweißens wird die Armatur mit einer geeigneten Montageein richtung derart auf dem Rohr festgespannt, daß über den Stutzen 4 eine im wesentli chen radial gerichtete Kraftkomponente gemäß Pfeil 26 auf die Armatur einwirkt, welche somit gegen die Außenfläche des Rohres gepreßt und/oder festgespannt ist. Auch kann im Rahmen der Erfindung die Armatur mittels einer Unterschelle, Spannelementen oder dergleichen auf dem Rohr festgespannt werden. Des weiteren kann die Armatur eine Muffe enthalten, welche in geeigneter Weise mit dem Rohr gekoppelt ist. Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Stufe 16 wird sichergestellt, daß infolge der lokal im Stutzenbereich einwirkenden Kraftkomponente beim Schweißen und der hierbei auf tretenden Erwärmung und Plastifizierung der Rohraußenfläche die Heizwicklung nicht in unzulässiger Weise zu stark an und/oder in die Außenfläche des Rohres eingedrückt wird. Ein unerwünschtes "Aufschwimmen" der Heizwicklung 14 und/oder der Teilbereiche derselben aufgrund von einwirkenden äußeren Kräften, ggf. verbunden mit Kurzschlüs sen von benachbarten Windungen, wird zuverlässig unterbunden. Die erfindungsgemäße Stufe 16 bildet einen Abstandshalter, welcher einen Kraftschluß des Sattels zum Rohr sicherstellt, wobei Kraftkomponenten von der Heizwicklung ferngehalten werden, so daß ungestört die Elektroschweißverbindung herstellbar ist.

Fig. 2-7 zeigen weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Armatur, wobei der Einfachheit halber die gekrümmten Bereiche der Innenfläche 8 und der Heizwicklung 14 nicht dargestellt sind. Gemäß Fig. 2 ist die Heizwicklung 14 auf dem gleichen Radius wie die Innenfläche 8 angeordnet. Die Stufe 16 ist als ein über die Innenfläche 8 in Richtung zur Längsachse vorstehender Vorsprung 28 ausgebildet, welcher im wesentli chen koaxial zur Längsachse 30 des Stutzens 4 angeordnet ist. Der Vorsprung 28 kann bezogen auf die Stutzenachse 30 als ein geschlossener Ring ebenso ausgebildet sein, wie in eine Anzahl von Teilbereichen oder Segmente unterteilt sein. Somit wird nach dem Aufsetzen der Armatur auf die Rohraußenfläche die mit der erwähnten Vorrichtung erzeugbare Kraft im wesentlichen über die insbesondere abgerundet ausgebildete Stufenoberfläche 32 auf die Rohraußenfläche übertragen.

Gemäß Fig. 3 ist die Stufe als im Querschnitt dreieckartiger Vorsprung 34 derart ausge bildet, daß im Übergangsbereich zum Innenraum 10 der Abstand zur Längsachse der Armatur am geringsten ist. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 weist der Vorsprung 36 eine etwa trapezförmige Querschnittsfläche auf. Auch diese Ausführungsformen der Stufe können entsprechend den Erläuterungen zu Fig. 2 über den Umfang ringförmig geschlossen oder in Teilbereiche untergliedert sein.

Gemäß Fig. 5 ist die Stufe 16 nicht innerhalb der ringförmigen Heizwicklung 14, sondern außerhalb derselben angeordnet. Wird über den Stutzen 4 eine Kraftkomponente eingeleitet, so erfolgt mittels der außerhalb der Heizwicklung 14 angeordneten Stufe 16 gleichermaßen eine sichere Abstützung der Armatur auf der Rohraußenfläche unter weitestgehender Ausschaltung eines Kraftflusses im Bereich der Heizwicklung 14.

In den Ausführungsbeispielen der Fig. 6 und 7 ist die Heizwicklung 14 nicht freiliegend in der Innenfläche 8 angeordnet, sondern radial beabstandet zu dieser auf ein Träger element 38. Dieses Trägerelement 38 besitzt gemäß Fig. 6 einen nach innen zur Längs achse gerichteten Vorsprung 40. Gemäß Fig. 7 ist ferner die Innenfläche 8 anschließend an den Vorsprung 40 gleichfalls in Richtung zur Längsachse vorstehend ausgebildet.

Fig. 8-11 zeigen Ansichten auf die Innenfläche 8 der Armatur in Blickrichtung A gemäß Fig. 1, wobei der Einfachheit halber die Heizwicklung nicht dargestellt ist. Gemäß Fig. 8 ist in Übereinstimmung mit Fig. 1 die im zentralen Bereich 12 vorgesehene innere Stufe 16 vorhanden. Desweiteren ist, bezogen auf die Stutzenachse 30, die radial außenliegende Innenfläche 8 zu erkennen, welche gegenüber dem Bereich 42 mit der Heizwicklung gleichfalls in Richtung zur Längsachse der Armatur vorsteht. Gemäß Fig. 9 enthält die Innenfläche 8 segmentartig ausgebildete Stufen 16, 16', zwischen welchen sich der Bereich 42 mit der Heizwicklung befindet. Nach Fig. 10 ist eine Anzahl innerer Stufensegmente 16 vorhanden, während bezogen auf dis Längsachse 30, außen eine umlaufende ringförmige Stufe 16' vorgesehen ist. Umgekehrt ist gemäß Fig. 11 die innere Stufe 16 als umlaufender Ring ausgebildet, während die äußere Stufe 16' in eine Anzahl von Segmenten unterteilt ist.

Bezugszeichen

2

Gehäuse

4

Stutzen

6

Sattel

8

Innenfläche von

6

10

Innenraum von

4

12

zentraler Bereich von

6

14

Heizwicklung

16

,

16

' Stufe

18

Stufenoberfläche

20

Längsachse von

2

22

Abstand/Radius von

18

24

Abstand/Radius von

14

26

Pfeil/Kraft

28

Vorsprung

30

Achse von

4

32

Stufenoberfläche

34

dreieckartiger Vorsprung

36

trapezartiger Vorsprung

38

Trägerelement

40

Vorsprung von

38

42

Bereich mit

14

Claims

1. Armatur mit einem mit einem Rohr verbindbaren Gehäuse (2), welches einen Stutzen (4) und einen Sattel (6) oder eine Muffe mit einer Innenfläche (8) enthält, wobei die Innenfläche (8) einen zentralen Bereich (12) aufweist, in welchen ein Innenraum (10) des Stutzens (4) mündet, enthaltend im Bereich der Innenfläche (8) eine den zentralen Bereich (12) umgebende Heizwicklung (14) zur Herstellung einer Schweissverbindung mit dem Rohr und ferner enthaltend in der genannten Innenfläche (8) wenigstens eine Stufe (16, 16'), welche, bezogen auf die Heizwicklung (14), in Richtung zur Längsachse (20) der Armatur vorsteht, wobei, insbesondere über den Stutzen (4), eine Anpresskraft auf das Rohr ausübbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe (16, 16') als Abstandshalter bezüglich der Aussenfläche des Rohres derart ausgebildet ist, dass während des Schweissens eine definierte Abstützung der Armatur auf der genannten Aussenfläche erfolgt und ein Kraftschluss über die Heizwicklung (14) weitestgehend ausgeschaltet ist.

2. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe (16, 16') als ein bezogen auf die Achse (30) des Stutzens (4) umlaufender Ring ausgebildet ist und/oder in eine vorgegebene Anzahl von Segmenten unterteilt ist.

3. Armatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe (16) in dem zentralen Bereich (12) der Innenfläche (8) angeordnet ist.

4. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe (16, 16') eine Stufenoberfläche (18, 32) aufweist, welche zur Längsachse (20) einen Abstand (22) aufweist, welcher um einen vorgegebenen Betrag kleiner ist als der Abstand (24) der Heizwicklung (14) zur Längsachse (20).

5. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe (16) mit ihrer Oberfläche (32) über die Innenfläche (8) und die Heizwicklung (14) in einem vorgegebenen Betrag in Richtung zur Längsachse (20) vorsteht.

6. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe als dreieckartiger Vorsprung (34) oder als im Querschnitt trapezartiger Vorsprung (36) ausgebildet ist.

7. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe (16') bezogen auf die Stutzenachse (4) die Heizwicklung (14) umgibt.

8. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizwicklung (14) auf einem Trägerelement (38) angeordnet ist, und zwar bezogen auf die Längsachse (20) auf der Aussenfläche des Trägerelements (38), und dass die Stufe (16) als ein in Richtung zur Längsachse (20) um einen vorgegebenen Betrag vorstehender Vorsprung (40) ausgebildet ist, wobei bevorzugt ferner auch der zentrale Bereich (12) der Innenfläche (8) in Richtung zur Längsachse (20) vorstehend ausgebildet ist.