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Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden
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der Enden von kunststoffbeschichteten Rohren Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden der Enden von wenigstens
auf ihrer Außenwandung kunststoffbeschichteten Rohren mit Hilfe einer beide Rohrenden
umfassenden Spannschelle.
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Zum Verbinden von Rohrenden ist es bekannt, sogenannte Spannschellen
zu verwenden. Die bekannten Spannschellen bestehen in der Regel aus wenigstens zwei
Spannschalen, die in der Verriegelungs 4 e durch geeignete Spannmittel, insbesondere
durch Verschraubungen, über den Rohrenden zusammengezogen werden. Sollen dichte
Rohrverbindungen hergestellt werden, so ist es erforderlich, bei diesen metallenen
Spannschellen besondere Dichtungskörper einzulegen und durch aufwendige Formgestaltung
der Spannschelle in der Verbings-und Dichtungslage zu halten. In der Regel ist esaisätzlich
erforderlich, die Rohrenden mit ringförmigen Vorsprüngen oder Flanschen zu versehen,
um auch die notwendige Festigkeit der Verbindung gegen axiale Beanspruchung zu gewährleisten.
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Solche Spannschellen sind aufwendig und erfordern zumindest zusätzliche
Dichtungsmittel, in der Regel aber auch eine besondere Ausbildung der Rohrenden.
Außerdem bringen derartige metallene Spannschellen bei kunststoffbeschichteten Rohren
die Gefahr mit sich, daß durch übermäßige Spannung die Kunststoffbeschichtung beschädigt
wird. Die metallenen Spannschellen eignen sich daher bereits vom Prinzip her nur
sehr bedingt für kunststoffbeschichtete Rohre.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl ein Verfahren als
auch eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, mit dessen bzw.
deren Hilfe ohne Einsatz von zusätzlichen Dichtungsteilen, ohne eine vorherige Bearbeitung
der Rohrenden und ohne die Gefahr einer Beschädigung der Kunststoffschicht der Rohrenden
eine dichte und axialen Beanspruchungen gewachsene Rohrverbindung hergestellt werden
kann, und zwar mit geringem und einfachem Montageaufwand und unter möglichst weitgehender
Angleichung an die Systematik der Verlegung von kunststoffbeschichteten Rohren.
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Dies wird verfahrensmäßig nach der Erfindung dadurch erreicht, daß
ein wenigstens auf seiner den Rohrenden zugekehrten Fläche mit einem der Rohrbeschichtung
artgleichen Kunststoff+ beschichtetes Spannband den Verbindungsbereich umschließend
um die Rohrenden gespannt wird, daß danach unter Aufrechterhaltung der Spannung
die Rohrbeschichtung und die Spannbandbeschichtung durch Wärmeeinwirkung miteinander
schmelzverschweiß werden und nach dem Erkalten der durch die Verschmelzung erzielten
homogenen Kunststoffschicht die Spannung aufgehoben wird. Dieses Verfahren ist außerordentlich
einfach und benötigt einfache Verbindungsmittel und kann ferner als systemkonform
für kunststoffbeschichtete Rohre betrachtet werden, da es der bei derartigen Rohren
in der Regel an den verschiedenen anderen Verbindungsstellen eingesetzten Wärmebehandlung
entgegenkommt und diese ausnutzt. Es entfallen zusätzliche gesonderte Dichtungsteile,
da die miteinander verschmolzenen Kunststoffschichten des Spannbandes und der Rohrenden
eine
homogene und innig mit den Verbindungsteilen verbundene Dichtungsmasse darstellen,
die sich bei der Schmelzverschweißung selbsttätig bildet und zugleich einerseits
die notwendige Druckfestigkeit, andererseits die notwendige Festigkeit gegen axiale
Beaufschlagung der Rohrleitung und schließlich die Aufnahme von Wärmedehnungen gewährleistet.
Das Verfahren kann in sehr einfacher Weise ausgeführt werden, da lediglich Spannmittel
für das Spannband und geeignete Wärmeeinrichtungen wie Wärmezangen, Heißluftgeräte
oder auch Geräte zur induktiven Erwärmung eingesetzt werden müssen, welche Geräte
in der Regel ohnehin an der jeweiligen Baustelle zur Verfügung stehen. Da die Spannmittel
nach dem Erkalten der Kunststoffschicht entfernt werden können, weist die endgültige
Rohrverbindung einen außerordentlich einfachen Aufbau auf.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform des Verfahrens nach der
Erfindung besteht darin, daß bei dem Spannen um die Rohrenden die Spannbandenden
einander überlappend zusammengeführt werden, wobei wenigstens im Überlappungsbereich
beide einander zugekehrten Flächen des Spannbandes mit dem artgleichen Kunststoff
beschichtet sind, und danach die Verbindung unter Aufrechterhaltung der Spannung
schmelzverschweißt wird. Es ergibt sich eine sowohl während des Verbindungsvorgangs
als auch nach dem Verbindungsvorgang außerordentlich sichere Festlegung des Spannbandes
mit hoher Festigkeit.
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Ganz besonders vorteilhaft ist das Verfahren nach der Erfindung dann
einzusetzen, wenn als wenigstens äußerer Beschichtungswerkstoff für die Rohrenden
ein thermoplastischer Elastomer eingesetzt wird. Nach einer Ausbildung der Erfindung
wird dann vorteilhaft als Beschichtungswerkstoff wenigstens für das Spannband ein
thermoplastisch-elastomerer Kunststoff (synthetischer Kautschuk), insbesondere ein
Vinylazetat-Äthylen-Kautschuk, eingesetzt. Ein solcher thermoplastischer Elastomer
ist zweckmäßig ein Äthylen-Propylen-Vinylazetat-Copolymerisat mit einem damit verträglichen
elastischen Kunststoff. Bei dem Vinylazetat-Äthylen-Kautschuk sind die Anteile der
vorerwähnten Werkstoffe
zweckmäßig als 70 zu 30 gewählt. Es ergibt
sich daraus im Verbindungsbereich eine für die äußere mechanische Beanspruchung
zweckmäßig harte, jedoch zugleich elastische Kunststoffverbindung, die die geschilderten
Eigenschaften der Dichtung und der Aufnahme der mechanischen Beaufschlagungen des
Rohres aufweist.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf eine vorrichtungsmäßige Lösung
der geschilderten Aufgabe. Diese besteht nach der Erfindung darin, daß die Spannschelle
als ein wenigstens auf seiner den Rohrenden zugekehrten Fläche sowie auf seinen
einander überlappenden Endflächen mit einem der Rohrbeschichtung artgleichen kunststoffbeschichtetes
Spannband ausgebildet ist, daß die einander zugekehrten Enden des Spannbandes mit
Spannmitteln verbindbar sind, und daß im gespannten Zustand die einander zugekehrten
Kunststoffbeschichtungen des Spannbandes und der Rohrenden durch Wärmeeinwirkung
miteinander schmelzverschweißt sind. Eine solche Spannschelle weist einen außerordentlich
einfachen Aufbau auf, gestattet mit einfachen und leicht zu handhabenden Mitteln
die schnelle und sichere Herstellung der Verbindung an der Baustelle und führt zu
den bereits geschilderten vorteilhaften Eigenschaften der auf diese Weise hergestellten
Verbindung.
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Eine zum Spannen und zum Aufrechterhalten der Spannung des Spannbandes
zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß außen an den Spannwandenden
hakenförmige Vorsprünge zur lösbaren Verbindung mit den Hebeln eines Kniehebelverschlusses
als Spannmittel angeordnet sind. Ein solcher Kniehebelverschluß läßt sich nach dem
ersten Umlegen des Spannbandes leicht anbringen und schließen, wonach die Wärmeeinwirkung
erfolgen kann und nach dem Erkalten der schmelzverschweißten Beschichtungen der
Kniehebelverschluß wieder gelöst werden kann. Zweckmäßig ist dabei daß im Überlappungsbereich
übergreifende Spannbandende nach außen gekröpft und sind die Vorsprünge jeweils
in einem den Überlappungs- und Spannbereich
einschließenden Abstand
auf den Spannbandenden angeordnet. Dies gestattet eine sichere und definierte Anbringung
der Erfindung.
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Eine zweckmäßige Bauform wird dabei erzielt, wenn die Vorsprünge durch
auf den Spannbandenden befestigte Spannlaschen ausgebildet sind, die z.B. aus dem
Bandmaterial gefertigt und mit dem Spannband durch Schweißen oder ähnliche Verfahren
verbunden sind. Es kann für bestimmte Anwendungsfälle zweckmäßig sein, daß der an
dem übergreifenden Spannbandende angeordnete Vorsprung an der Stirnkante dieses
Spannbandendes verläuft, so daß der übergreifende Bandbereich über diesen Vorsprung
fest und sicher auf das untere Spannbandende gezogen wird, wonach dann der Schmelzschweißvorgang
erfolgen kann.
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Eine ebenfalls einfache und für viele Anwendungszwecke besonders
geeignete Ausführungsform der Spannmittel besteht in weiterer Ausbildung der Erfindung
darin, daß an den Spannbandenden zur Rohrlängsachse und jeweils gegensinnig geneigte
Spannflächen angeordnet sind und das Spannmittel als ein mit entsprechend den Spannflächen
verlaufenden Gegenflächen versehener Spannschieber ausgebildet ist. Dieser Spannschieber
kann nach dem ersten Umlegen des Spannbandes auf die Spannflächen aufgeschoben werden,
wo er sich durch Reibung hält, um die Spannung aufrechtzuerhalten, bis nach dem
Erkalten der schmelzverschweißten Schichten der Schieber auf einfache Weise wieder
abgezogen wird.
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Es kann in vielen Fällen zweckmäßig sein, die Spannung bis zum Erkalten
der schmelzverschweißten Kunststoffschichten aufrechtzuerhalten und trotzdem das
Spannmittel für weitere Arbeiten bereits abzunehmen. Dies kann in einfacher Weise
in weiterer Ausbildung der Erfindung dadurch erreicht werden, daß an den Spannbandenden
lösbare Verriegelungsmittel zur Festlegung des Spannbandes in der Spannlage angeordnet
sind. Solche Verriegelungsmittel bestehen zweckmäßig aus ineinanderschiebbaren,
abwechselnd an jeweils einem Spannbandende angeordneten und aus auf den Spannbandenden
befestigten Laschen geformten Ösen und einem in der Spannstellung durch die Ösen
hindurchführbaren Verriegelungsstift bestehen. Ösen und Stift sind
einfache
Bauteile und lassen sich einfach herstellen bzw.
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am Spannband formen. Zweckmäßig sind die Ösen an den Spannlaschen
gebildet, so daß die Vorsprünge zum Spannen wie auch die Verriegelungsösen an dem
gleichen Teil angeformt sein können.
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Weitere Iterkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von mehreren Ausführungsbeispielen
der Vorrichtung nach der Erfindung anhand der Zeichnung. Es zeigen Fig. 1 einen
Längsschnitt durch eine vollständige Verbindungsvorrichtung nach der Erfindung nach
dem Spannen des Spannbandes, jedoch vor dem Schmelzverschweißen ohne Spannmittel,
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang 11-11 in Fig. 1, Fig. 3 die Verbindungsvorrichtung
nach Fig. 1 nach dem Schmelzverschweißen der Kunststoffschichten, Fig. 4 eine Schnittansicht
entlang der Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 5, 6 und 7 jeweils in schaubildlicher Ansicht
einen bei der Herstellung der Verbindung verwendeten Kniehebelverschluß sowie das
Spannband im entspannten Zustand sowie im gespannten Zustand mit Kniehebelverschluß,
jedoch ohne Darstellung der Rohrenden, Fig. 8 eine Seitenansicht einer weiteren
Ausführungsform eines Spannbandes einer Vorrichtung nach der Erfindung mit Verriegelungsösen,
in nicht gespanntem Zustand, Fig. 9 die Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig.
9, Fig. 10 und 11 die Verbindungsvorrichtung nach Fig. 8 und 9 in gespanntem Zustand
und nach dem Schmelzverschweißen in verriegeltem Zustand, und zwar in einer Schnittansicht
entlang der Linie X-X in Fig. 11 und in Drauflicht, Fig. 12 eine schaubildliche
Ansicht einer weiteren AusfUhrungsform
des Spannbandes der Vorrichtung
nach der Erfindung mit Spannschieber in auseinandergezogener Darstellung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert, insbesondere anhand des Ausführungsbeispiels nach
Fig. 1 bis 7.
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Zu verbinden sind die beiden Rohrenden 1 und 2 zweier Rohre, die
innen bei 3 und auf der Außenwandung bei 4 jeweils mit einem Kunststoff beschichtet
sind. Die äußere Kunststoffbeschichtung 4 besteht zweckmäßig aus einem thermoplastischen
Elastomer, nämlich einem synthetischen Kautschuk, insbesondere einem Vinylazetat-Äthylen-Kautschuk.
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Die Vorrichtung zur Verbindung der beiden Rohrenden 1 und 2 besteht
bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 7 aus einem Spannband 5. Dieses Spannband
ist auf seiner den Rohrenden zugekehrten Innenfläche sowie auf seinen einander zugekehrten
Flächen seiner einander überlappenden Enden 5a und 5b mit einer Kunststoffschicht
6 versehen, wie Fig. 1, 2 sowie 6 und 7 zeigen. Diese Kunststoffschicht 6 besteht
aus mit der Kunststoffbeschichtung 4 der Rohrenden artgleichem Kunststoff, ggf.
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auch aus dem gleichen Kunststoff. Das im Uberlappungsbereich übergreifende
Spannbandende 5a ist nach außen gekröpft.
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In einem den Überlappungs- und Spannbereich des Spannbandes 5, 6
einschließenden Abstand sind auf den Spannbandenden Spannlaschen 7 mit hakenförmigen
Vorsprüngen 8 befestigt. Diese Vorsprünge 8 dienen zur lösbaren Verbindung mit den
Hebeln 9 und 10 eines an sich bekannten Kniehebelverschlusses 11, der in Fig. 5
und 7 dargestellt ist. Fig. 6 und 7 zeigen eine Variante einer Spannlasche 7 dahingehend,
daß der an dem übergreifenden Spannbandende 5a angeordnete hakenförmige Vorsprung
8 an der Stirnkante dieses Spannbandendes 5a verläuft.
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Die Rohrverbindung wird mit Hilfe der anhand Fig. 1 bis 7 beschiebenen
und dargestellten Vorrichtung erfindungsgemäß wie folgt hergestellt: Das Spannband
5 wird in entspanntem
Zustand ähnlich Fig. 6 um die beiden Rohrenden
1 und 2 herumgelegt und danach entsprechend Fig. 7 um die Rohrenden mit Hilfe des
Kniehebelverschlusses 11 gespannt. Danach nimmt das Spannband mit einander überlappenden
Enden die Lage gemäß Fig.1 und Fig. 2 ein. Der in Fig. 1 und 2 nicht dargestellte
Kniehebelverschluß 11 bleibt zunächst in der Verriegelungslage gemäß Fig, 7, so
daß das Spannband 5 sich in gespannter Lage befindet. Danach werden durch Wärmeeinwirkung
die aneinanderliegenden Kunststoffschichten 4 der Rohrenden 1 und 2 und 6 des Spannbandes
5 miteinander homogen schmelzverschweißt, wozu bekannte Wärmevorrichtungen eingesetzt
werden können, z.B.
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Wärmezangen, Heißluftgeräte oder auch induktive Märmegeräte.
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Das Spannband bleibt weiterhin in gespanntem Zustand. Nach dem Erkalten
der schmelzverschweißten Kunststoffschichten wird der Kniehebelverschluß 11 gelöst
und entfernt, und es ist die fertige Verbindung gemäß Fig. 3 und 4 hergestellt.
Fig. 3 und 4 zeigen die homogene durchgehende Struktur der miteinander schmelzverschweißten
Kunststoffschichten zwischen Spannband 5 und Rohrenden 1, 2 und im Uberlappungsbereich
zwischen den Spannbandenden 5a und 5b.
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In Fig. 8 bis 11 ist eine andere Ausführungsform der Verbindungsvorrichtung
nach der Erfindung dargestellt, mit deren Hilfe jedoch das anhand Fig. 1 bis 7 geschilderte
Verfahren in entsprechender Weise ausgeführt wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 bis 11 sind an den Spannbandenden
5a und 5b lösbare Verriegelungsmittel zur Festlegung des Spannbandes in der Spannlage
angeordnet, und zwar bestehen diese Verriegelungsmittel aus ineinanderschiebbaren,
abwechselnd an jeweils einem Spannbandende angeordneten und aus auf den Spannbandenden
befestigten Laschen geformten Ösen 12 und einem gemäß Fig. 11 in der Spannstellung
durch die Ösen 12 hindurchführbaren Verriegelungsstift 13. Die Ösen 12 sind zweckmäßig
an den Spannlaschen 7' mit ihren hakenförwigen Vorsprüngen 8' gebildet, nämlich
aus dem gleichen Blechmaterial geformt. Fig. 8 und 9 zeigen das so ausgestaltete
Spannband 5
in der entspannten Lage, Fig. 10 und 11 zeigen die
Verbindungsvorrichtung im gespannten und verriegelten Zustand, wobei Fig. 10 bereits
die schmelzverschweißte Kunststoffbeschichtung wiedergibt. Bei der Ausführung des
Verfahrens nach der Erfindung kann die jeweils verwendete Spannvorrichtung, z.B.
der Kniehebelverschluß 11 gemäß Fig. 5, bereits entfernt werden, wenn über den Verriegelungsstift
13 und die Ösen 12 das Spannband in der gespannten Lage verriegelt ist. Nach dem
endgültigen Erkalten der schmelzverschweißten Kunststoffschicht kann auch der Verriegelungsstift
13 wieder entfernt werden, wenn dies der Anwendungsfall gestattet oder als zweckmäßig
erscheinen läßt.
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Fig. 12 zeigt eine andere Ausführungsform des Spannbandes für die
Verbindungsvorrichtung nach der Erfindung. Auf den Spannbandenden 5a und 5b des
Spannbandes 5 ist jeweils ein Spannelement 14 befestigt, die jeweils zur Rohrlängsachse
und gegensinnig geneigte Spannflächen 15 aufweisen. Das Spannmittel besteht bei
dieser Ausführungsform in einem mit entsprechend den Spannflächen 15 verlaufenden
geneigten Gegenflächen 16 versehenen Spannschieber 17. Zum Spannen des Spannbandes
wird der Spannschieber 17 in Pfeilrichtung auf die Spannelemente 14 aufgeschoben.
Nach dem Erkalten der miteinander schmelzverschweißten Kunststoffschichten kann
der Schieber in der Gegenrichtung wieder abgezogen werden, wenn dies zweckmäßig
erscheint.
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Die Beschreibung und die Zeichnung zeigen anhand verschiedener Ausführungsbeispiele,
daß die Verbindungsvorrichtung nach der Erfindung einen außerordentlich einfachen
Aufbau aufweist, der zu einer innigen, festen und dichten jedoch zugleich gegen
axiale Beanspruchung gesicherten Rohrverbindung führt. Die miteinander schmelzverschweißten
Kunststoffschichten bilden einen innigen Verbund zwischen den Rohrenden und dem
Spannband, wobei durch entsprechende Wahl des Kunststoffes im gegebenen Fall zugleich
eine außerordentlich gute Schalldämmung erreicht werden kann, was dann wichtig sein
kann, wenn über die Verbindungsvorrichtung
zugleich eine Halterung
der Rohre vorgenommen werden soll. Insbesondere bei Verwendung eines synthetischen
Kautschuks für die Schmelzschweißverbindung werden diese Vorteile besonders deutlich,
wobei auch erhebliche Längsdehnungen innerhalb der so geschaffenen Rohrleitung von
der Verbindung aufgenommen werden können.