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Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindungseinrichtung, mit zumindest einem Heizelement, einem wärmeisolierenden Gehäuse und ggf. einem Schweißwerkzeug, wobei das wärmeisolierende Gehäuse das an einem Verbindungsbereich zweier oder mehrerer Rohre angebrachte Heizelement größtenteils nach außen hin abdeckt.
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Eine Rohrverbindungseinrichtung des eingangs beschriebenen Aufbaus wird in der
DE 24 37 880 A1 beschrieben. Hier geht es um ein Verfahren zum sicheren sowie flüssigkeitsdichten Verbinden der Enden eines Paares rohrförmiger Glieder. Dabei kommt auch ein Induktionsheizgerät zum Einsatz, welches im Verbindungsbereich angebracht wird. Das Induktionsheizgerät ist mit einem isolierenden Gehäuse ausgerüstet. Außerdem ist eine Schutzgasvorrichtung vorgesehen, um das fragliche Gehäuse mit Inertgas zu füllen.
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Darüber hinaus beschreibt die
DE 699 20 770 T2 ein Verfahren zum Festkörperschweißen, bei welchem gegenüberliegende Oberflächen von zu verbindenden Metallteilen mittels einer Hochfrequenzinduktionsheizung auf eine bestimmte Temperatur gebracht werden. Auch in diesem Fall wird im Verbindungsbereich mit einem Schutzgas gearbeitet, welches auf seiner Außenseite von einem flexiblen Vorhang zurückgehalten wird und dadurch ein Abkühlen der Stoßflächen minimiert wird. Der flexible Vorhang besteht aus mehreren Stücken, beispielsweise aneinanderstoßenden Schürzen.
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Die bekannten Rohrverbindungseinrichtungen haben sich grundsätzlich bewährt, wenn es u. a. darum geht, zwei oder mehrere Rohre im Verbindungsbereich miteinander zu verschweißen. Insbesondere bei dickwandigen Rohren für die Führung von Flüssigkeiten, wie beispielsweise Gas und Öl, ist es regelmäßig bei der Herstellung der Schweißverbindung erforderlich, den Verbindungsbereich zu erwärmen, um einen einwandfreien Schweißvorgang zu ermöglichen. Anderenfalls besteht das Problem, das Fehlstellen und damit Undichtigkeiten auftreten können. Zum Erwärmen des Verbindungsbereiches zu verschweißender Rohre werden nicht nur die im Stand der Technik bereits angesprochenen Induktionsheizungen eingesetzt, sondern können genauso gut herkömmliche Heizdrähte, andere Heizgeräte oder dergleichen Verwendung finden. Um die Wirkung solcher am Verbindungsbereich zweier oder mehrerer Rohre angebrachter Heizelemente zu unterstützen, ist das wärmeisolierende Gehäuse vorgesehen.
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Mit Hilfe des wärmeisolierenden Gehäuses wird größtenteils verhindert, dass vom Heizelement nach außen abgegebene bzw. abstrahlende Wärme verloren geht, vielmehr die vom Heizelement erzeugte Wärme bzw. Hitze praktisch vollständig in den Verbindungsbereich der Rohre geleitet wird und hier die gewünschte Wirkung erzielt. Außerdem stellt das Gehäuse regelmäßig sicher, dass am oder in der Nähe des Verbindungsbereiches ggf. angebrachte Aggregate durch die vom Heizelement erzeugte Wärme nicht in Mitleidenschaft gezogen werden. Das hat sich grundsätzlich bewährt.
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Die Gehäuse nach dem Stand der Technik sind durchweg jedoch ungeeignet, wenn es darum geht, eine befriedigende Wärmedämmung zugleich mit der Möglichkeit zu verbinden, das Gehäuse als Auflagepunkt oder Führung für das Schweißwerkzeug nutzen zu wollen. Hier setzt die Erfindung ein.
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Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Rohrverbindungseinrichtung des eingangs beschriebenen Aufbaus so weiter zu entwickeln, dass die Wärmeisolationseigenschaften des Gehäuses gegenüber dem Stand der Technik verbessert sind und zugleich die Möglichkeit besteht, das Gehäuse als Führung für das Schweißwerkzeug nutzen zu können.
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Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist das Gehäuse im Rahmen der Erfindung wenigstens zweischalig mit einer inneren und einer äußeren Schale ausgebildet, wobei regelmäßig die innere Schale als Wärmeisolationsschicht ausgeführt ist.
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Im Regelfall verfügt das Gehäuse über einen zumindest dreischaligen Aufbau. In diesem Fall sind eine innere und eine äußere Schale sowie dazwischen eine Wärmeisolationsschicht als gleichsam dritte Schale realisiert. Meistens wird so vorgegangen, dass die innere und die äußere Schale im Wesentlichen flächenmäßig gleich groß ausgebildet sind, obwohl dies kein zwingendes Erfordernis darstellt. Außerdem verfügen die beiden Schalen typischerweise über einen im Wesentlichen gleichbleibenden Radialabstand zueinander.
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Darüber hinaus hat es sich bewährt, wenn das Gehäuse als solches mehrteilig mit zwei oder mehr Gehäuseteilen aufgebaut ist. In diesem Fall lassen sich die Gehäuseteile vorteilhaft lösbar miteinander verbinden, beispielsweise lösbar miteinander verschrauben. In diesem Kontext hat es sich bewährt, wenn die Gehäuseteile im Wesentlichen halbzylindrisch ausgebildet sind. Dann sind regelmäßig zwei Gehäuseteile vorgesehen, die zusammengenommen das Gehäuse definieren. Da das jeweilige Gehäuseteil halbzylindrisch ausgebildet ist, verfügt das Gehäuse insgesamt über einen zylindrischen bzw. hohlzylindrischen Charakter und kann dadurch den Verbindungsbereich zweier oder mehrerer Rohre automatisch nach außen hin abdecken bzw. gleichsam umringen. In diesem Zusammenhang empfiehlt es sich ferner, wenn die beiden halbzylindrischen Gehäuseteile an den Radius der zu verbindenden Rohre angepasst sind und im Vergleich zum Rohr eine konzentrische Anordnung erfahren.
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Die typischerweise zwischen der inneren und der äußeren Schale aufgenommene Wärmeisolationsschicht kann mit einem externen Anschluss ausgerüstet sein. Über diesen externen Anschluss lässt sich beispielsweise ein Wärmeisolationsmedium der Wärmeisolationsschicht zuführen. Es kann im Rahmen der Erfindung aber auch schlicht und ergreifend dafür gesorgt werden, dass die zwischen innerer und äußerer Schale befindliche Wärmeisolationsschicht auf diese Weise evakuiert wird, sodass mit Hilfe des erzeugten Vakuums der erforderliche Wärmeisolationscharakter erreicht wird.
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Darüber hinaus liegt es selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, über den externen Anschluss ein Wärmeträgermedium zuzuführen, mit dessen Hilfe die im Verbindungsbereich der Rohre entstehende Wärme abgeführt wird. Grundsätzlich kann über den externen Anschluss bei Bedarf aber auch Wärme zugeführt werden.
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In diesem Zusammenhang ist es darüber hinaus denkbar, dass die Wärmeisolationsschicht mit einem oder mehreren Kanälen zur Führung des zuvor bereits angesprochenen Wärmeträgermediums ausgerüstet ist. Alternativ hierzu kann die Wärmeisolationsschicht aber auch mit einem Wärmeisolationsmedium ganz oder teilweise gefüllt sein. Bei diesem Wärmeisolationsmedium mag es sich um übliche Wärmeisolationsmaterialien, wie beispielsweise Glaswolle, Mineralwolle, Keramikgranulat etc., handeln.
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Nach vorteilhafter Ausgestaltung mit besonderer Bedeutung ist das Gehäuse mit einem Führungselement für das Schweißwerkzeug ausgerüstet. Bei diesem Führungselement kann es sich um eine Führungsschiene handeln, die beispielsweise parallel zu einer zu erzeugenden Schweißnaht angeordnet ist oder angeordnet wird. Entlang dieser Führungsschiene mag ein Führungsschlitten geführt werden, der zum Erzeugen eines Vorschubes für das Schweißwerkzeug dient oder dienen mag. Besonders vorteilhaft kann das fragliche Gehäuse mit dem Führungselement mit einer sogenannten Orbitalschweißvorrichtung kombiniert werden, wie sie Gegenstand der
WO 2011/082931 A1 des Anmelders ist. Insofern übernimmt das Gehäuse eine praktisch zweifache Funktion, einerseits zur Wärmeisolation des Verbindungsbereiches bzw. des einen oder der mehreren am Verbindungsbereich angebrachten Heizelemente und andererseits als Führung oder Führungsmittel für das Schweißwerkzeug.
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Schlussendlich hat es sich dann noch bewährt, wenn das Gehäuse verbindungsbereichseitig mit Abstandstegen ausgerüstet ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Gehäuse mit ausreichendem Abstand gegenüber dem Verbindungsbereich diesen umringend am Verbindungsbereich angebracht werden kann. Der Abstand stellt sicher, dass in diesem Bereich genügend Raum zur Aufnahme des einen oder der mehreren Heizelemente zur Verfügung stehen.
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Im Ergebnis wird eine Rohrverbindungseinrichtung zur Verfügung gestellt, die sich besonders vorteilhaft beim Schweißverbinden von Rohrenden einsetzen lässt. Tatsächlich verfügt die erfindungsgemäße Rohrverbindungseinrichtung über ein speziell gestaltetes wärmeisolierendes Gehäuse, welches sich für die Abdeckung des Verbindungsbereiches nach außen hin besonders eignet. Außerdem fungiert das erfindungsgemäße Gehäuse als gleichsam Träger für ein Führungsmittel für das Schweißwerkzeug, sodass das Schweißwerkzeug besonders vorteilhaft an dem fraglichen Gehäuse geführt werden kann. Das ist besonders günstig für den Fall, dass mit Hilfe des Schweißwerkzeuges oszillierende Schweißbewegungen vollführt werden sollen, wie sie insbesondere zur Verbindung dickwandiger Rohre typischerweise erforderlich sind. Durch die besonderen wärmeisolierenden Eigenschaften des Gehäuses sind Beeinträchtigungen des Schweißwerkzeuges nicht zu befürchten. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Rohrverbindungseinrichtung perspektivisch und schematisch,
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2 eine Ansicht des Gegenstandes nach 1 im Schnitt perspektivisch aus einem anderen Blickwinkel und
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3 die Rohrverbindungseinrichtung nach den 1 und 2 aus einer erneut anderen Perspektive.
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In den Figuren ist eine Rohrverbindungseinrichtung dargestellt, die über zumindest ein Heizelement 1 verfügt. Bei dem Heizelement 1 mag es sich um eine um zugehörige und zu verbindende Rohre 2, 2' herum gelegte Induktionsheizung handeln, die typischerweise mehrere Wicklungen aufweist. Das Heizelement 1 ist an dem zugehörigen Rohr 2 in einem Verbindungsbereich 3 angebracht. Auch das gegenüberliegende Rohr 2' ist mit einem Heizelement 1' ausgerüstet. Beide Rohre 2, 2' werden im Verbindungsbereich 3 miteinander verschweißt. Dazu werden die zugehörigen Rohrenden stumpf aneinanderstoßend positioniert und die auf diese Weise entstehende Naht mit der angesprochenen Schweißverbindung ausgerüstet.
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Damit die von dem jeweiligen Heizelement 1 bzw. 1' erzeugte Wärme größtenteils in das zugehörige Rohr 2 bzw. 2' eingeleitet wird und überwiegend nicht nach außerhalb dringt sowie etwaige Verluste minimiert werden, ist zusätzlich noch ein wärmeisolierendes Gehäuse 4 vorgesehen. Das wärmeisolierende Gehäuse 4 ist am Verbindungsbereich 3 der Rohre 2, 2' angebracht und sorgt dafür, dass das jeweilige Heizelement 1 bzw. 1' größtenteils nach außen hin wärmeisolationstechnisch abgedeckt wird.
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Im Rahmen der Erfindung ist das Gehäuse 4 wenigstens zweischalig aufgebaut. Tatsächlich verfügt das Gehäuse 4 im Rahmen des Ausführungsbeispiels und nicht einschränkend über einen insgesamt dreischaligen Aufbau mit einer inneren Schale 5, einer äußeren Schale 7 und einer dazwischen befindlichen Wärmeisolationsschicht 6 (vgl. 2).
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Anhand einer vergleichenden Betrachtung der 1 und 2 erkennt man, dass die innere Schale 5 und die äußere Schale 7 flächenmäßig im Wesentlichen gleich groß ausgebildet sind. Das ist selbstverständlich nicht zwingend. Außerdem wird anhand dieser Darstellungen und insbesondere der 2 deutlich, dass das Gehäuse 4 und das jeweilige Rohr 2 bzw. 2' konzentrisch im Vergleich zu einem gemeinsamen Mittelpunkt bzw. einer gemeinsamen Mittelpunktachse M ausgebildet sind. Vergleichbares gilt auch für die innere Schale 5 und die äußere Schale 7, die ebenfalls wie die dazwischen angeordnete Wärmeisolationsschicht 6 konzentrisch zu der gemeinsamen Mittelpunktachse M angeordnet sind.
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Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist das Gehäuse 4 als halbzylindrisches Gehäuseteil 4' ausgeführt. Das heißt, das Gehäuse 4 besteht aus zwei Gehäuseteilen 4', die in der 2 angedeutet sind und das zugehörige Rohr 2 bzw. 2' umringen. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels sind zwei Gehäuse 4 mit jeweils zwei Gehäuseteilen 4' realisiert, und zwar ein Gehäuse 4 im Verbindungsbereich 3 am Rohr 2 und das andere Gehäuse 4 im Verbindungsbereich 3 am Rohr 2', wie die 1 deutlich macht.
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Die Wärmeisolationsschicht 6 kann mit einem Wärmeisolationsmedium ausgefüllt sein. Hierbei mag es sich um Luft, Glaswolle, ein Wärmeträgermedium etc. handeln. Zu diesem Zweck kann die Wärmeisolationsschicht 6 nach außen hin abgeschlossen ausgelegt sein. Es ist aber auch möglich, die Wärmeisolationsschicht 6 mit einem externen Anschluss 8 auszurüsten, wie er in der 1 angedeutet ist. Über diesen externen Anschluss 8 kann die Wärmeisolationsschicht 6 mit einem Wärmeträgermedium beaufschlagt werden. Bei dem Wärmeträgermedium mag es sich um ein Gas (Luft), eine Flüssigkeit (Wasser) etc. handeln, mit dessen Hilfe im Verbindungsbereich 3 bzw. durch die Heizelemente 1 erzeugte Wärme abtransportiert wird.
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Insbesondere anhand der 2 erkennt man, dass das Gehäuse 4 verbindungsbereichsseitig mit einem oder mehreren Abstandstegen 9 ausgerüstet ist, die typischerweise in Radialrichtung im Vergleich zur Mittelpunktachse M verlaufen. Mit Hilfe dieser Abstandstege 9 wird sichergestellt, dass beim am Verbindungsbereich 3 der beiden Rohre 2, 2' angebrachten Zustand des Gehäuses 4 zwischen der inneren Schale 5 und dem jeweiligen Rohr 2, 2' bzw. dessen äußerer Oberfläche genügend Raum zur Verfügung steht, um hier das das Rohr 2 bzw. 2' umringende Heizelement 1 bzw. 1' anbringen zu können. Die beiden Schalen 5, 7 weisen einen im Wesentlichen gleichbleibenden Radialabstand R zueinander und mit Bezug zu der Mittelpunktachse M auf. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Wärmeisolationsschicht 6 eine über ihren Umfang gesehen gleichbleibende Schichtdicke aufweist, sodass beispielsweise beim Fluss eines Wärmeträgemediums durch die Wärmeisolationsschicht 6 gleichbleibende Strömungsverhältnisse beobachtet werden.
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Im Rahmen der 3 ist eine Draufsicht auf ein Gehäuseteil 4' dargestellt. Man erkennt, dass durch die verbindungsbereichsseitig vorgesehenen Abstandstege 9 ein oder mehrere Kanälen 10 zwischen den einzelnen Abstandstegen 9 ausgebildet werden. Für diesen Fall kann ergänzend zu der Wärmeisolationsschicht 6 eine zusätzliche optionale Wärmeisolationsschicht im Inneren dieser Kanäle 10 definiert, und zwar an der dem Verbindungsbereich 3 zugewandten Außenseite der inneren Schale 5. Auch in diesem Fall ist ein externer Anschluss 8 optional vorgesehen, mit dessen Hilfe die Wärmeisolationsschicht 6 beispielsweise mit einem Wärmeträgermedium beaufschlagt werden kann.
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Ferner machen die Figuren deutlich, dass die einzelnen halbzylindrisch ausgebildeten Gehäuseteile 4' jeweils miteinander über Verbindungsmittel, wie beispielsweise Schrauben 11, gekoppelt werden können. Dadurch lässt sich das Gehäuse 4 wahlweise und bedarfsgerecht um den Verbindungsbereich 3 am jeweiligen Rohr 2, 2' legen und sorgt praktisch für eine Umringung des dort vorgesehenen Heizelementes 1 bzw. 1'.
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Schlussendlich zeigt die 1 ein Schweißwerkzeug 13, welches an einem Führungselement 12 geführt wird. Das Führungselement 12 findet sich auf der Außenoberfläche des Gehäuses 4 bzw. der Gehäuseteile 4'. Dadurch kann das Schweißwerkzeug 13 eine geführte Schweißung vornehmen und wird zugleich vor eventueller Hitzeentwicklung seitens des Heizelementes 1, 1' geschützt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2437880 A1 [0002]
- DE 69920770 T2 [0003]
- WO 2011/082931 A1 [0014]
