DE2304432C3 - RohranschluB und Verfahren zur Herstellung eines Rohranschlusses - Google Patents

Description

2. Rohranschluß nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet daß der Ring (S) radial nach außen bezüglich einer ersten Aufl?gefiäche (10) des am Anschlußstück (R) festen radialen Bauelements (2) eine zweite Auflagefläche (12) aufweist die zur Zentrierung einer Bodenplatte (24) eines Dichtiingskastens (22) vorgesehen ist in axialer Richtung an der Bodenplatte (24) anliegt und der Wand einer öffnung (25) in dieser Bodenplatte (24) zugeordnet ist.

3. Rohranschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Ring (S) am außerhalb der Dichtung (G) gelegenen Teil kleinere axiale Abmessungen aufweist als diejenigen zwischen dem Schraubengewinde (I) des Anschtußstücks (R) und dem an ihm festen radialen Bauelement (2).

4. Verfahren zur Herstellung eines Rohranschlusses nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem ein mit einem Schraubengewinde versehenes Anschlußstück mit einem Dichtungselement am Rohr angeordnet auf das Anschlußstück ein Dichtungskasten aufgelegt mittels einer Befestigungseinrichtung am Rohr befestigt und anschließend durch eine öffnung im Dichtungskasten ein in diesem befindliches Bohrwerkzeug an das Rohr herangeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement vor dem Auflegen des Dichtungskastens am Rohr um die Anschlußstelle angeordnet, durch den sich daran anschließenden Bohr-, Schneid- und Einschraubvorgang zwischen dem Anschlußstück und dem Rohr festgelegt wird, daß nach dem Bohrvorgang in die öffnung im Rohr ein Schraubgewinde geschnitten und das Anschlußstück in dieses hineingeschraubt wird.

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Die Erfindung betrifft einen Rohranschluß, und ein Verfahren zur Herstellung eines Rohranschlusses, wie sie im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 4 beschrieben und bereits aus der FR-PS 14 19 790 bekannt sind. Da bei diesem Rohranschluß die elastische Dichtung nach der hergestellten öffnung über vergleichsweise große Oberflächen hinweg in direktem Kontakt mit dem durch das Rohr strömenden Medium steht kann die Dichtungseigenschaft im Laufe der Zeit beeinträchtigt werden; so vermag beispielsweise das Dichtungselement auf Grund des direkten Kontaktes mit dem Medium porös werden oder andere Qualitätsminderungen aufzeigen. Der bekannte Rohranschluß ist von vergleichsweise geringer Festigkeit weil das Anschlußstück lediglich durch eine Klemmverbindung an dem Rohr gehalten wird. Durch Schwingungen kann sich daher eine Verschiebung des Anschlußstücks gegenüber der Rohröffnung ergeben. Eine Lockerung des Klemmringes kann außerdem zu Undichtigkeit im Bereich der Dichtung führen. Die Herstellungskosten dieses Rohranschlusses sind ferner relativ hoch.

Allgemeine Rohrverbindungen bzw. Rohranschlüsse sind ferner in der FR-PS 14 19 790 und in der US-PS 11 24 504 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rohranschluß der eingangs genannten Art und ein Verfahren zur Herstellung eines Rohranschlusses der eingangs erläuterten Art zu schaffen, mit welchen eine absolut dichte und feste Verbindung zwischen dem angebohrten Rohr und dem Anschlußstück ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Rohranschluß der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Die genannte Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung eines Rohranschlusses erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 4 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die Erfindung kann vorteilhafterweise ein Rohranschluß direkt an einem Rohr vorgenommen werden. Die als Hilfsmittel benützte Befestigungsvorrichtung kann nach der Herstellung des Rohranschlusses wieder entfernt werden, so daß das Anschlußstück fest am Rohr sitzt. Der erfindungsgemäße Rohranschluß kann vorteilhafterweise während eines im Rohr vorliegenden Drucks fertiggestellt werden und wegen des einmaligen Aufsetzens eines Dichtungsrings vor dem Bohrvorgang wird eine einwandfreie Dichtung zwischen dem Rohr und dem Anschlußstück gewährleistet. Weiter vorteilhaft ist, daß bei dem Rohranschluß der Dichtungsring nicht in direktem Kontakt mit dem durch das Rohr strömenden Medium steht Das Dichtungselement, das in einer Quetsch- und Druckanordnung zwischen den zugehörigen Verbindungsteilen eingespannt ist, gewährleistet eine überaus hohe-Dichtheit des Rohranschlusses.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zur Erläuterung weiterer Merkmale an Hand von Zeichnungen vei anschaulicht. Es zeigt

F i g. 1 einen Teillängsschnitt durch einen Rohranschluß, in Axialrichtung,

F i g. 2 einen Teilschnitt durch den RohranschluO nach Fig.) senkrecht zur Rohrachse,

F i g. 3 eine Aufsicht des Rings des Rohranschlusses,

F i g. 4 einen Axialschnitt durch das Dichtungsele ment im uneingebauten Zustand und

F i g. 5 einen schematischen Teilschnitt einer zu Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ver wendeten, an das Rohr angeflanschten Befestigungsein richtung, welche das eingespannte Dichtungselemen

unter dem Ring gegen das Rohr drückt

Nach dem Ausführungsbeispiel soll ein Anschlußstuck R, beispielsweise aus Messing, das an dem einen seiner Enden mit einem Schraubgewinde versehen ist, an ein Metallrohr T ζ. B. aus dehnbarem Gußeisen und von geringer Stärke an einer vorher bestimmten Stelle Pun der Wandung eines Rohres angeschlossen werden. Diese Stelle P befindet sich im allgemeinen auf der obersten Mantellinie des Rohres oder in der Nähe derselben, auf jecVn Fall aber in der oberen Hälfte der Leitung.

Das anzubringende Anschlußteil besteht aus drei Teilen:

dem röhrenförmigen und mit einem Gewinde versehenen Anschlußstück R, das an der mit dem Gewinde versehenen Seite einen durch eine ebene, senkrecht zu seiner Achse stehende Schulter begrenzten ringförmigen Bund aufweist — dieses Anschlußstück kann auch aus Bronze, Stahl, Aluminium oder aus Kunststoffmaterial bestehen —,

einem gußeisernen Ring S, der zwei zueinander senkrechte Symmetrieebenen aufweist und an seinem oberen Ende durch eine senkrecht zu seinen beiden Symmetrieebenen stehende ebene Fläche begrenzt ist und innen eine zweistufige Aussparung zur Aufnahme der Dichtung besitzt und

einem ringförmigen Dichtungselement Gaus Gummi oder einem anderen Elastomeren mit umgekehrt L-förmigem Querschnitt.

Das rohrförmige Anschlußstück R weist die Form eines Zylinders mit der Achse X-X auf und ist mit einem Schraubengewinde 1 und einem in radialer Richtung nach außen vorstehenden Bauclement 2 versehen, das an der dem Schraubengewinde zugewandten Seite durch eine senkrecht zu seiner Achse verlaufende ebene Schulter 3 beg; enzt ist. Der Außendurchmesser des Schraubengewindes 1 ist kleiner als der zwischen diesem Gewinde auf dem Bauelement 2 gelegene Hauptteil 4 des Anschlußstückes R. Der Hauptteil 4 geht in das Schraubengewinde 1 durch eine Auskehlung 5 über und weist eine genau zylindrische Oberfläche 6 auf. Das Bauelement 2 wird parallel zur Achse X-X durch eine durch zwei parallel verlaufende, abgeflachte Flächen Ta unterbrochene zylindrische Oberfläche 7 begrenzt, die gegebenenfalls auch durch eine polyedrische Oberfläche mit hexagonaler Grundfläche ersetzt werden kann. Der über diesem Bauelement 2 gelegene Oberteil des Anschlußstücks ist mit einem Außengewinde 8 zum Einschrauben einer Leitung oder eines Abzweighahnes sowie mit einem Innengewinde 9 zur Anbringung eines Verschlußstopfens versehen.

Der gußeiserne Ring S₁ ein ringförmiges Bauteil mit zwei zueinander senkrechten Symmetrieebenen, ist in den Teilschnitten der F i g. 1 und 2 näher veranschaulicht. Nach außen weist dieser Ring Seine obere, runde, senkrecht zu ihren Symmetrieebenen stehende, ebene Auflagefläche 10 sowie eine konkave zylindrische innere Oberfläche 11 auf, deren Durchmesser dem Außendurchmesser des Rohres T entspricht. Der Außendurchmesser der Auflagefläche 10 entspricht im wesentlichen dem des Bauelements 2 des Anschlußstückes T; wäre die Oberfläche dieses Bauelements 2 gleich einem Polyeder mit hexagonaler Grundfläche, so entspräche der Außendurchmesser dieser Auflagefläche 10 dem dem Sechseck eingeschriebenen Kreis. Zwei flache Flächen 13 begrenzen den Ring S senkrecht zu seiner Längssymmetrieebene, die parallel zur Achse des Rohres T verläuft. Seine Außenoberfläche weist eine kegelstumpfförmige Auflagefläche 12 in der Nähe der Auflagefläche 10 auf.

Innen ist der Ring S mit einer axialen Öffnung 14 versehen, deren Durchmesser größer ist als der des zylindrlschen Teils 4 des Anschlußstücks R. Diese Öffnung weist entlang ihrer Achse drei aufeinanderfolgende Teile auf. Der von dem Rohr T am entferntesten liegende Teil wird durch eine zylindrische Oberfläche 15 begrenzt, deren Durchmesser etwas größer ist als

ίο der Außendurchmesser des durch die Oberfläche 6 begrenzten zylindrischen Hauptteils 4 des Anschlußstücks R. Der zweite Teil wird durch eine kegelstumpfartige Schulter 16 begrenzt, die in der der Oberfläche 15 entgegengesetzten Richtung, d. h. zu dem Rohr P hin, diverliert und deren mittlerer Durchmesser größer ist als der des zylindrischen Hauptteils 4 des Anschlußstücks R. Die so gebildete Kammer wird in axialer Richtung durch eine Schulter 16a begrenzt, deren Absland h von dem Rohr Γ größer ist als der Abstand /i des unteren Endes des zylindrischen Hauptteils 4 des Anschiußstükkes R vom Rohr T. Dadurch befinden sich die Oberfläche 6 des Anschlußstücks R und die Oberfläche des Rings S in Bezug aufeinander auf einer Höhe a = /b - /ι, die größenordnungsmäßig beispielsweise in etwa der Siärke des Anschlußstücks R in seinem zylindrischen Hauptteil 4 entspricht. Der dritte, größte und dem Rohr am nächsten gelegene Teil wird in axialer Richtung durch eine stark divergierende, kegelstumpfförmige Schulter 17, die diesen Teil mit der Schulter 16 verbindet, und in radialer Richtung durch ein anderes kegelstumpfförmiges Schulterteil 18 begrenzt, das wie die Schulter 16 etwa unter dem gleichen Winkel zu dem Rohr hin divergiert, wobei der mittlere Durchmesser größer ist als derjenige dieser Schulter 16.

Das Dichtungselement G besteht aus einem flachen Gummi- oder elastomeren Ring und hat eine Shorehärte von beispielsweise 58°.

Es weist eine Manschette und einen an deren einem Ende angeformten Außenbund auf. Die Manschette hat eine innere und eine äußere Oberfläche, die parallel zueinander verlaufen, beide kegeistumpfförmig sind und in Richtung des Bauelements 2 divergieren; im nicht eingebauten Zustand entspricht der Außendurchmesser des Bauelements 2 in etwa dem kleinsten Durchmesser des Teils 18 des Rings S und der größte Durchmesser der äußeren kegelstumpfförmigen Oberfläche der Manschette ist nur um weniges größer als der kleinste Durchmesser der Schulter 16 des Rings. Desgleichen weist die innere kegelstumpffönnige Oberfläche 19 der Manschette im nicht zusammengebauten Zustand einen kleinen Durchmesser d auf, der eindeutig kleiner ist als der der Oberfläche 6 des Anschlußstückes, aber nur um weniges kleiner als der des Schraubengewindes 1 dieses Anschlußstücks und einen größten Durchmesser D auf, der etwas größer ist als der der Oberfläche 6.

Die beiden Funktionen »Verbindung« und »Abdichtung« sind bei dem erfindungsgemäßen Anschluß voneinander getrennt. Die mechanische Verbindung erfolgt durch Einschrauben des Schraubengewindes 1 des An?<:hlußstücks R in ein in der Wand des Rohres 7" vorgesehenes Innengewinde 20. Die Dichtheit wird durch das Dichtungselement G gewährleistet, die an ihrem unteren Ende zwischen den Schultern 17 des Ab-Standsstücks Sund einer Oberfläche 21 des Rohres wie eine Quetschdichtung und an ihrem oberen Ende zwischen der Schulter 16 des Abstandsstücks und der Oberfläche 6 des Anschlußstücks wie eine Druckdich-

tung in radialer Richtung wirkt. Diese zweite Dichtung erfolgt automatisch. Die kegelige Gestalt der Schulter 16 und der Oberfläche 17 bewirkt, daß bei zunehmenden Druck das Dichtungselement G stärker zusammengedrückt wird.

Darüber hinaus erfolgt die endgültige Anbringung des mit dem Dichtungselement G versehenen Rings 5 genau an der Stelle P, an der die Abzweigung hergestellt werden soll. Die Dichtheit zwischen Rohr und Ring S wird durch Anflanschen der für die Anbringung des Anschlusses verwendeten Befestigungseinrichtung an dem Rohr sichergestellt.

Nach F i g. 5 besteht eine solche Maschine z. B. aus einem Dichtungskasten 22, der an seinem oberen Ende durch eine drehbare Dichtungstrommel 23 und an seinem unteren Ende durch eine auswechselbare Bodenplatte 24 mit einer Öffnung 25 verschlossen ist. Im inneren des Zylinderkörpers sind ein Werkzeug 26 zur Aufnahme eines Gewindebohrers 27 und ein Anschlußkopf 28 zur Aufnahme des Anschlußstückes R angeordnet, wobei der Werkzeugkopf und der Anschlußkopf durch die Trommel hindurchgeführt sind, um sie von außen bedienen zu können; der Werkzeugkopf wird beispielsweise mit Hilfe eines Knarrenschlüssels 29 und einer Zustellschraube 30 betätigt. Die Befestigungseinrichtung weist schließlich noch eine an ihrem Zylinderkörper angebrachte Kette 31 auf, die fest um das Rohr T gelegt wird. Sie wird an dem Ring S angebracht, indem die Bodenplatte 24 mit der kegelstumpfförmigen Auflagefläche 12 des Rings S in Berührung gebracht wird. Zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen im Hinblick auf die Anwendung des Verfahrens kann noch eine Dichtungsscheibe zwischen Bodenplatte und Ring eingeschoben werden.

Der beschriebene Rohranschluß eignet sich besonders für die Anbringung an einer Wasser- oder Gasversorgungsleitung unter Verwendung einer Bohrmaschine der beschriebenen Art. Die Herstellung dieses Rohranschlusses geschieht folgendermaßen:

Die Befestigungseinrichtung wird fertiggemacht, indem vor allem der Gewindebohrer 27 an dem Werkzeugkopf 26 befestigt und das Anschlußstück R auf den Anschlußkopf 28 aufgeschraubt wird. Dann wird das Rohr bei Pan der Anschlußstelle abgeschliffen und das Dichtungselement Gin die Kammern 16a bis 16 und 17 bis 18 des Rings Seingesetzt und die gesamte, aus Ring und Dichtungselement bestehende Anordnung an der für den Anschluß vorgesehenen Stelle P angebracht. Dann wird die Befestigungseinrichtung mit ihrer Bodenplatte 24 auf den Ring S aufgesetzt, indem sie auf dem kegelstumpfförmigen Teil des Rings 5 zentriert wird, und mit Hilfe ihrer das Rohr P umschließenden Kette 31 befestigt bis der Ring an seinem ganzen Umfang mit seiner Oberfläche 1 mit dem Rohr in Berührung steht. Das Dichtungselement G wird dadurch auf dem Rohr durch die Kompression seines unteren Flansches 32 zwischen der Schulter 17 des Rings S und der Oberfläche 21 des Rohres T flach gedrückt, was eine endgültige Abdichtung zwischen Ring und Rohr gewährleistet. Dadurch ist während des Bohr- und Schneidvorgangs kein Ausströmen nach außen zu befürchten, was insbesondere im Falle des Anschlusses an einer Gasleitung unangenehm wäre.

Daran schließt sich der Bohrvorgang und an diesen der Schneidvorgang mit Hilfe des Gewindebohrers 27 an. Das Anschlußstück R wird dann durch Betätigung der Trommel 23 in das Innengewinde eingeführt und bis zu seiner völligen Blockierung eingeschraubt, beispielsweise in der Größenordnung von 10 midaN oder 100 miN (Vektormeter nach Newton) oder 200 )/rd (Joules pro Radian); während dieses Vorgangs wird der Ring S durch Einwirken auf die Abflachungcn 13 in

^s seiner Lage gehalten, während die Verbindung mil dem Anschlußstück R durch die Abflachungen 7a seines Bauelements 2 gewährleistet wird. Diese Verschraubung hat eine doppelte Wirkung: Einerseits crset7i sie die durch die Befestigungseinrichtung auf den Ring S

Ό ausgeübte Druckwirkung in Höhe der Auflagefläche 12, wobei diese Wirkung durch das Anschlußstück R sichergestellt wird und zwar dadurch, daß die Schulter 3 des Bauelements 2 auf der oberen ebenen Oberfläche des Rings 5 aufliegt. Andererseits ermöglicht die Ein-

'5 führung des Anschlußstücks R in die Bohrung 14 des Rings 5 in Höhe der Oberfläche 6 des Anschlußstückes R und der Schulter 16 des Rings S, die einander gegenüberliegen, die zwischen dem Anschlußstück und dem Ring gewünschte Dichtheit durch Kompression der Manschette 33 des Dichtungselcments G zwischen diesen Oberflächen in radialer Richtung. Der Zwischenraum zwischen dem Schraubengewinde 1 des Anschlußstückes und der Basis des Dichtungselemerus G sowie vor allem die an dem Anschlußstück herausgearbeitete Auskehlung 5 dienen zur Aufnahme strömenden Mediums auf Grund der unterschiedlichen Druckverhältnisse, denen das Dichtungselement ausgesetzt ist.

Die Befestigungseinrichtung wird nun zurückgelührt.

indem ihre Kette gelöst und der Anschlußkopf 2!} gelockert wird. Beim Abschrauben des Anschlußkopfes 28 muß das Anschlußstück mit Hilfe eines Schlüsseis an seinen Abflachungen Ta festgehalten werden, damit sich die verschiedenen Dichtungselemente nicht lokkern oder verschieben. Dann wird am Kopf des Anschlußstückes R ein Verschlußstopfen oder ein Absperrhahn angebracht. Der auf diese Weise hergestellte Anschluß bringt unter anderem folgende Voneii': mit sich:

Er besteht nur aus drei Teilen R, 5 und G.

Die Abdichtung zwischen dem Ring und dem Rohr erfolgt vor dem Bohr- und Schneidvorgang an diesem. Dadurch ist die Auflagefläche vor Beginn des Arbeitsganges sehr sauber und die Abdichtung wird nicht durch die beim Bohren oder Gewindeschneiden erzeugte Späne in Frage gestellt. Das leichte Abschleifen des Rohres an der für die Anbringung des Anschlusses gewählten Stelle erfolgt ebenfalls zu diesem Zweck Um zu vermeiden, daß Späne die Dichtigkeit zwischen Anschlußstück und Ring 5 in Höhe der Oberfläche IS des Dichtungselements und der diese berührende Ober fläche 6 des Anschlußstücks beeinträchtigen, erfolgi der Bohr- und Gewindeschneidvorgang trocken. Da durch backen die Späne beim Bohren nicht an dei Oberfläche 19 des Dichtungselements an. Sie könnei nur. ihrem Gewicht entsprechend, in dem Augenblick ir das Rohr fallen, in dem das lxx:h durchgestoßen wird oder weiter oben wieder auf Grund des in dem Rohi herrschenden Druckes in den Körper 22 der Befesti gungseinrichtung zurückbefördert werden. Außerden schützt der gut um das Dichtungselement anliegend! Ring Sin Höhe der Kammer 17 bis 18 die·« Ablagerun gen.

Schließlich gestattet die Befestigung unter ständige Beobachtung des Ringes S während des gesamten Vor

gangs ein sehr sauberes und genaues Arbeiten. Darübe hinaus ist die Abdichtung zwischen der Befestigung* einrichtung und dem Ring stark lokalisiert. Andere Be

festigungseinrichtungen dagegen machen /wischen ihrem Umfang und dem Rohr während des gesamten Arbeitsvorganges eine dem Zufall unterworfene Abdichtung erforderlich, was besonders dann hinderlich ist. wenn der Anschluß an einer Gasleitung erfolgt.

Der oben beschriebene Rohranschluß hat sich bis zu einem Wasserdruck von 15 Bar als dicht erwiesen. Es sind auch Versuche mit komprimierter Luft bis zu 4 Bat durchgeführt worden. Er kann an innen aus/ementierten Metallrohren verwendet werden, vorausgesetzt. daß beim Bohren ein geeignetes zementfestes Hartmc-

tallwerk/.eug verwendet wird.

\ erner kann beispielsweise das Bauelement 2 des Ansehlußstückes Ai durch eine auf dieses Anschlußstück aufgeschraubte Kontermutter ersetzt werden. Desgleichen könnte man. um beim Austausch des V-schlußkopfes gegen den Gewindeschneidkopf die A'ialitäl beizubehalten, an statt mit einer Trommel mn einem vorübergehend eingeschobenen Metallschieber arbeiten, was den Vorteil der Beibehaltung der ursprünglichen Arbcilsachse bringt.

Hierzu 2 Blatt 7.eichnuneen

409 638/:

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Rohranschluß, bestehend aus einem mit Schraubengewinde versehenen Anschlußstück, einem zwischen Anschlußstück und Rohr liegenden elastischen, ringförmigen Dichtungselement, wobei zwischen dem Dichtungselement und einem mit dem Anschlußstück fest verbundenen, radialen Bauelement ein Ring angeordnet ist dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (G) aus einer Manschette (33) und einem äußeren, an dem einen Ende dieser Manschette angeordneten Dichtungsbund (32) besteht daß der Ring (S) an der Innenseite eine Aussparung (14) mit zwei Schultern (16a, 17) aufweist die sich an ihrem breitesten Teil (18) in axialer Richtung auf eine Außenseite des Ringes (S) hin öffnet wobei die Stärke der Manschette (33) im nicht eingebauten Zustand in radialer Richtung größer ist als die Breite der ringförmigen Aussparung zwischen einer engsten rückwärtigen Stelle (16) der Ringschulter und der gegenüberliegenden Oberfläche (6) des Anschlußstücks (R) und die Stärke des Dichtungsbundes (32) in axialer Richtung, ebenfalls im nicht eingebauten Zustand, größer ist als die größte axiale Abmessung eines rückwärtigen Schulterteils (18), und daß das Anschlußstück (R) fest in das Rohr (T) eingeschraubt