DE2808655C2 - Rohrverbindung - Google Patents

Description

18 größerer Länge in Richtung der Langsachse 20. Die durch die zylindrische Wand 22 des Abschnittes 18 gebildete Bohrung besitzt einen Durchmesser, der etwas kleiner ist als der Durchmesser der äußeren zylindrischen Wand 24 des Einsatzes 16, so daß ein enger Festsitz von Metall zu Metall zwischen den Wänden 22 und 24 entsteht (F ig. 2).

An dem Abschnitt 18 in der Glocke 12 schließt sich ein konischer Abschnitt 28 ebenfalls ziemlich großer Länge in Richtung der Längsachse 20 an. Der konische Abschnitt 28 erstreckt sich von dem inneren Ende 29 des zylindrischen Abschnittes 18 aus und verjüngt sich nach innen gegen die Längsachse 20 in einem Kegelwinkel 21. Der konische Abschnitt 28 geht in einer durch die Stelle 30 verlaufenden Querebene in das Rohr 10 über. Der Einsatz 16 weist einen zylindrischen Abschnitt 32 auf, der sich zwischen den Stellen 34 und 36 erstreckt An den zylindrischen Abschnitt 32 schließt sich ein konischer Abschnitt 38 bis zur Endfläche 40 des Rohres .14 an. Von der Stelle 36 bis zur Endfläche 40 verjüngt sich der konische Abschnitt 38 nach innen mit einem Kegelwinkel 23.

Der Winkel 23 ist größer als der Winkel 21, so daß dann, wenn die Rohrverbindung hergestellt ist (F i g. 2) ein Hohlraum 42 zwischen der äußeren konischen Fläche 43 des konischen Abschnittes 38 und der inneren konischen Fläche 44 des konischen Abschnittes 28 entsteht Der Hohlraum 42 erstreckt sich etwa von der Stelle 36 zur Endfläche 40. Die radiale Breite 41 des Hohlraumes 42 zwischen den entgegengesetzten verjungten Flächen 43,44 vergrößert sich gleichförmig von der Stelle 36 zur Endfläche 40. Die Größe der Breite 41 an einer beliebigen Stelle längs des Hohlraumes 42 wird durch die Größe der Differenz zwischen den Winkeln 21 und 23 bestimmt Es ist jedoch insbesondere für mit Überzug versehene Rohre wesentlich, daß diese Winkeldifferenz mindestens 2° beträgt, wie weiter unten noch ausgeführt wird.

Zwischen den entgegengesetzten konischen Flächen 43, 44 wird über eine wesentliche Länge des Hohlraumes 42 in Richtung der Längsachse 20 ein Sitz erhalten, der kein Festsitz ist und der sich von der Endfläche 40 nach innen gegen die Stelle 36 erstreckt. Die Länge des Hohlraumes 42 wird so gewählt, daß sie die Bohrung der Rohrleitung, die mit den Rohrabschnitten 10 und i4 ausgebildet wird, nichl begrenzt. Die genauen Dimensionen für eine bestimmte Verbindung und die Kegelwinkel werden in Abhängigkeit von der Größe der miteinander zu verbindenden Rohre, der Wanddicke der Rohre unci in Abhängigkeit davon, ob so die Rohre innen überzogen sind oder nicht, gewählt.

Das Verfuhren zur Ausbildung der konischen Verbindung besteht darin, jeden Rohrabschnitt mit einer Glocke am einen Ende und mit einem Einsatz am anderen Ende herzustellen. Vor der Erstellung der Verbindung ist die äußere Wand 42 des konischen Abschnittes 38 mit einer ausreichend dicken Schicht eines flüssigen Epoxydklebers überzogen. Wenn der Einsatz allmählich unter Krafteinwirkung und vollständig in die Glocke eingeführt wird, wird der Kleber fortlaufend in Längsrichtung ausgedrückt. Dieses fortschreitende Ausdrücken ergibt folgende Vorteile: Die äußere Wand 43 des Einsatzes übt einen verteilten Druck gegen die Kleber aus, wie er für eine feste und stabile Verbindung erforderlich ist, und der Kleber, der aus dem Hohlraum 42 extrudiert wird, bildet einen Ring 50. der die Mündung 52 de- Verbindung abdichtet.

Wenn der Kleber sich verfestigt hat. bildet er eine kontinuierliche feste Wand 65 (Fig.4) innerhalb des Hohlraumes 42, so daß die Nachteile der meisten herkömmlichen Verbindungen vermieden werden, bei denen sich unvermeidliche Fugen oder Nähte auf den gegenüberliegenden Wandungen 43, 44, Leerstellen oder Poren in der Verbindung ergeben. Das Vorhandensein derartiger Leerstellen ist von wesentlichem Nachteil für die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Verbindung.

Die Winkeldifferenz zwischen den Winkeln 21 und 23 muß mindestens 2° betragen, damit der flexible Kleber unter Druck ohne Bildung von Leerstellen oder Poren einwandfrei extrudiert wird und damit eine ausreichend große Klebermenge aus dem Hohlraum 42 zur Verfügung steht, damit ein genügend breiter Ring 50 gebildet wird, so daß die Mündung 52 vollständig bedeckt wird.

Die Darstellung nach den F i g. 3 und 4 ist ähnlich der nach den Fig. 1 und 2 mit der Ausnahme, daß die Rohrabschnitte 10 und 14 mit einem innenüberzug versehen sind. Dieser Innenüberzug 60 auf den Rohren 10 und 14 erstreckt sich im Falle des Abschnittes 10 bis zu einer Stelle 61 bis in die Nähe, jedoch nicht ganz bis zur Übergangsfläche 29 zwischen dem zylindrischen Abschnitt 18 und dem konischen Abschnitt 28. Im Falle des Abschnittes 14 bedeckt der Überzug 60 die gesamte Innenwand, die Endfläche 40 und einen kleinen Teil der äußeren Wand 38 bis zu einer Stelle 62.

Man hat festgestellt, daß dadurch, daß die Winkeldifferenz zwischen den Winkel 21 und 23 mindestens 2° bei mit Innenüberzug versehenen Rohren gemacht wird, ein vollständig und kontinuierlich mit Überzug versehener Rohrdurchlauf erzielt werden kann, da der Überzug 60 auf der inneren Wand der Glocke vollständig von dem Überzug 60 auf der inneren Wand des Einsatzes durch den Ring 50 überbrückt wird, so daß kein bloßes Metall der Einwirkung korrodierender strömender Medien, die durch die Rohrleitung transportiert werden, ausgesetzt ist. Infolgedessen können Kohlenstoffprodukte, die in der Rohrleitung transportiert werden, das Metall der Rohrverbindung an der gefährlichsten Stelle, nämlich der Mündung 52, nicht angreifen. Der flüssige Kleber, der rasch erhärtet und den Ring 50 sowie die feste Wand 65 bildet ergibt eine einwandfreie Abdichtung zwischen den entgegengesetzten konischen Wänden ^A3,44.

Der Paßsitz oder Metall-Metall-Sitz zwischen den zylindrischen Abschnitten 18 und 24 ergibt sowohl bei den innen mit Überzug versehenen Rohren als auch den Rohren ohne Überzug eine Verbindung außerordentlicher Festigkeit und Dichtheit sowie die gewünschte mechanische Festigkei! der Verbindung, um die Wand 65 und den Ring 50 dagegen zu schützen, daß er übermäßige Spannungen und Torsionsbeanspruchungen aushalten kann.

Eine Einrichtung, mit deren Hilfe die Verbindung hergestellt werden kann, ist schematisch in den Fig.5—7 gezeigt. Die Anordnung nach Fig.5 ist in Verbindung mit der Herstellung einer Rohrverbindung mit Rohrabschnitten 10 und 14 dargestellt, die bereits auf den entgegengesetzten Seiten einen Einsatz und eine Glocke besitzen. Die Einrichtung weist zwei entgegengesetzte Blöcke 71Λ und 713 auf Jeder block besitzt eine zentrische Bohrung 73, die koaxial zur Längsachse 20 der Rohrabschnitte 10 und 14 verläuft, welche miu-inander vr^rbunden werden sollen. Vcn liet inneren Fläche eines jeden Blockes geht ein konischer Hohlraum 74 aus, der sich nach innen gegen die Längsachse 20 verriegelt. Der Hohlraum 74 bildet eine

Aufnahmekammer für Werkzeuge 75, 82 und 92. die wahlweise darin angeordnet werden können. Jedes Werkzeug wird von Hand durch eine Verklinkungsvorrichtung 76 und 77 verriegelt (zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung ist in F i g. 5 nur ein Block 71B gezeigt). Die Blöcke 71/4, 71B sind beweglich über zwei hydraulisch betätigte Zylinder 72A und 72ß gekoppelt.

Das Werkzeug 75 ist längs eines Durchmessers gespalten und weist Zähne auf, die das Rohr ergreifen (F i g. 5). Wird ein genügend hoher hydraulischer Druck auf die Zylinder 72-4, 72ß ausgeübt, wird der Einsatz 16, wie Fig. 5 zeigt, teleskopförmig unter Druck und vollständig in den zylindrischen Abschnitt 18 der Glocke eingesetzt. Die Nachgiebigkeit der in Eingriff stehenden Wände in der Glocke und im Einsatz übersteigt die Elastizitätsgrenze des Materiales des Rohres nicht, und es wird ein einwandfreier mechanischer Festsitz bei der

Finsnnnnl/raft fjij- £J3üCrrid cmäiicn.

In den F i g. 6 und 7 ist dargestellt, wie die Einrichtung 70 auf einfache Weise zur Herstellung des Einsatzes und der Glocke angepaßt werden kann. Der zylindrische Abschnitt 18 und die verjüngte Wand 28 der Glocke 12 können mit einem Werkzeug 92 (Fig.6) ausgebildet werden, das einen festen Dornteil 90 besitzt, der unter Krafteinwirkung in das zylindrische Rohr 10 eingesetzt wird. Das Werkzeug 92 kann eine Einheit sein, die durch eine Zugankeranordnung 93 fest verriegelt ist. Der Dorn 90 ist in koaxialer Richtung mit der Längsachse 20 der Rohre 10 und 14 ausgerichtet. Wird Druck auf die Zylinder 72A und 72ß ausgeübt, bewegen sich die Blöcke 7\A und 71B aufeinander zu, wodurch das zylindrische Ende des Rohrabschnittes 10 über den Dorn 90 gedrückt wird, der den konischen Abschnitt 28 ausbildet.

Der Einsatz 16 wird in ähnlicher Weise wie die Glocke 12 ausgebildet. Das Werkzeug 28 (Fig. 7) ist ähnlich dem Werkzeug 92 mit der Ausnahme, daß sein Dorn 80 einen Hohlraum 81 besitzt, der so geformt ist, daß er den Einsatz ausbildet. Das verjüngte Ende des Hohlraumes 81 bildet den konischen Abschnitt 38. Das Werkzeug 82 wird durch eine Zugankeranordnung 83 an Ort und Stelle gehalten.

Obgleich in der RohrherstellinduMrie die Einsätze und die Glocken durch automatische Maschinen

s ausgebildet werden, ist es erwünscht, an Ort und Stelle eine tragbare Einrichtung 70 zu haben, mit deren Hilfe gebrochene oder beschädigte Rohrleitungen repariert werden können, aber auch, urr Einsätze und Glocken an neuen Rohrabschnitten herstellen zu können, indem

ίο einfach die Werkzeuge 75, 82 und 92 auf den Blöcken 71/1 und71öauspewechselt werden.

Zusätzlich ist die konische Verbindung eine mechanische Verbindung mit hoher Festigkeit, die anderen bekannten mechanischen Verbindungen weit überlegen ist und in der Festigkeit vergleichbar mit einer Schweißverbindung bei Stahlrohren ist. Die konische Verbindung hält Innendrücke über 100% der jeweiligen minimalen Formänderungsfestigkeit des für dip Verbindung verwendeten Rohrmaieriales aus. Bei Zug in Längsrichtung hält es bis zu 90% der Zugfestigkeit des zu verbindenden Rohrmateriales aus.

Die konische Rohrverbindung erfüllt alle Anforderungen an die für Rohrleitungen bestehenden Sicherheitsvorschriften (USA Department of Transportation and Office of Pipeline Safety code specifications). Diese Vorschriften verlangen ein Schweißen der Verbindung von Gase und Flüssigkeit führenden Rohrleitungen, damit uie Anforderungen an Druck und Festigkeit für derartige Betriebsbedingungen erfüllt werden. Die konische Rohrverbindung kann auch mit Innenüberzug versehene Rohre zur Vermeidung einer Korrosion verwenden. Da diese konische Rohrverbindung aus dem Rohr selbst gebildet wird, stellt dies eine sehr wirtschaftliche Methode zur Verbindung von Rohren dar. Auch ist ein Fachmann zum Herstellen einer einwandfreien Verbindung bei diesem Verfahren nicht erforderlich. Wegen der Art der konischen Verbindung ist diese Verbindung jedesmal, wenn sie vorgenommen wird, die gleiche, unabhängig von der Geschicklichkeit

•»o der Person, die diese Verbindung herstellt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Rohrverbindung zwischen einem ersten Rohr, das über einen konischen Abschnitt zu seinem Ende hin zylindrisch aufgeweitet ist, und einem zweiten (Einsteck-)Rohr mit einem konischen Endabschnitt, dessen Kepelwinkel größer ist als der des zugeordneten konischen Abschnittes des ersten Rohres, wobei die beiden konischen Abschnitte miteinander einen Hohlraum bilden, dessen Winkel zum freien Ende des Einsteck-Rohres hin geöffnet ist, und beide Rohrenden miteinander durch Verkleben verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die maschinell vorgefertigte Aufweitung des ersten Rohres (10) in einem festgelegten Winkel an einer festgelegten Stelle endet, die dem Beginn des zugeordneten konischen Abschnittes des Endes des zweiten Rohres (14) entspricht, und daß flüssiger Klebstoff den Hohlraum (42) ausfüllt sowie einen Ring (50) an der Mündung (52) des Hohlraumes bildet.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrverbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

   Eine derartige Rohrverbindung ist z. B. aus der DE-US 16 25 963 bekannt. Hierbei wird ein gekrümmtes Rohrstück mit zwei geraden Rohrstücken verbunden. Das gekrümmte Rohrstück weist konisch zusammenlaufende Enden auf, die aufgerauht sind und die mit Klebstoff versehen, wer&dn. Die enden der geradlinigen Rohrstücke, die ebenfalls aufgerauht sind, sind zylindrisch ausgebildet. Das Zusamme, i'ühren der Rohrteile erfolgt dadurch, daß das gekrümmte Rohrstück mit den freien Enden in die zylindrischen Rohrstücke eingeschlagen wird und daß dadurch letztere deformiert werden. Wenn durch Einschlagen des einen Rohrstükkes in das andere infolge Deformation des äußeren Rohrstückes ein Hohlraum entsteht, ist dieser Hohlraum in keiner Weise definiert und vorbestimmbar, und d^r Klebstoff kann beim Einschlagen nicht gezielt und in vorhersehbarer Weise eingesetzt werden. Falls beim Einschlagen überhaupt ein Hohlraum zwischen den verjüngten Enden des gekrümmten Rohrstückes und den zylindrischen Rohrenden entsteht, ist dieser wegen der durch das Einschlagen auftretenden Materialverformung mit Sicherheit nicht konisch und nicht ausreichend, um eine genügende Menge Klebstoff aufzunehmen. Der Preßsitz, der mit dieser Anordnung erreicht wird und der beabsichtigt ist, bewirkt, daß der Klebstoff aus dem anderen Ende ausgetrieben wird, so daß innerhalb des zufällig ausgebildeten Hohlraumes kein oder praktisch kein Klebstoff verbleibt.

   Des weiteren ist aus der Druckschrift »Neue Deliva-Zeitschrifl« Heft 2/77, Seiten 40—43 (insbesondere Seite 41 Bild 4) eine Rohrverbindung zu entnehmen, bei der das Einsteckrohr am vorderen Ende abgeschrägt ist und der Abschrägung bzw. Aufweitung einer konischen Muffe angepaßt ist. An der Endstelle des Einsteckrohres ist eine Kleberanhäufung vorgesehen. Hierdurch wird jedoch nicht ein definierter Hohlraum im Sinne vorliegender Erfindung ausgebildet, und die Klebeverbindung ist an der Stelle der Klcbcranhäufung aufgrund der erheblich geringeren Fläche der Klebeverbindung wesentlich weniger fest.

   Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rohrverbindung der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß sie eine besonders hohe mechanische Festigkeil hat, billig und einfach herzustellen ist, eine besonders' gute

   Abdichtung ergibt und von unter Druck stehenden korrodierenden Strömungsmitteln nicht angegriffen werden kann.

   Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mil den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentan-Spruches gelöst Entscheidend ist hierbei, daß das Einsteckrohr im Vergleich zur Muffe stärker konisch ausgebildet ist, so daß zwischen den beiden konischen Enden der beiden miteinander zu verbindenden Rohre ein Hohlraum entsteht, der im Querschnitt spitzwinkelig

   ausgebildet ist und der vollständig mit Kleber ausgefüllt wird. Dies ergibt eine gegenüber den bekannten Vorschlägen erheblich verbesserte Abdichtung und Verbindungsfestigkeit. Ferner wird durch einen derartigen Hohlraum ermöglicht, daß wesentlich mehr Abdichtungsmittel bzw. Klebstoff eingebracht werden kann, als dies der Fall ist, wenn ein solcher Hohlraum nicht vorhanden wäre. Insgesamt ergibt sich eine wesentlich bessere und haltbare Abdichtung insbesondere an der Mündung der beiden miteinander verbundenen Rohre, was praktisch von ausschlaggebender Bedeutung ist

   Maßgeblich für vorliegende Erfindung ist, daß der Hohlraum zwischen dem verjüngten Ende des Einsteckrohres und dem konischen, ebenfalls verjüngten Abschnitt des ersten Rohres in genau definierter Form erreicht wird. Da die beiden Abschrägungen miteinander divergieren, wird ein solcher Hohlraum exakt und eindeutig reproduzierbar ausgebildet, dessen Größe von vornherein für die Aufnahme einer bestimmten Klebstoffmenge ausgelegt ist. Der Klebstoff bleibt in diesem Hohlraum erhalten und wird nicht ausgequetscht. An der Verbindungsstelle der Rohre ist eine ausreichende Klebstoffmenge vorhanden, um den Spalt zwischen den beiden Abschrägungf η zu verschließen, so daß eine kontinuierliche Oberfläche für den Materialfluß durch die Leitung sichergesteüt ist. Damit ist auch gewährleistet, daß der Klebstoff von dem Materialfluß nicht abgenutzt und nicht erodiert wird. Eine derartige kontinuierliche, weiche Oberfläche stellt auch für den Materialfluß durch die Leitung keinen oder nur einen sehr geringen Widerstand dar.

   Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt

   F i g. 1 eine Verbindung für ein blankes Rohr mit einer Schnittansicht der Glocke und einer Teilschnittansicht des Einsatzes, welcher in einer Position gezeichnet ist, a'.t er gerade vor dem Einschieben in die Glocke einnimmt,

   F i g. 2 die Verbindung nach F i g. 1 in der Endposition, F i g. 3 und 4 Darstellungen ähnlich den F i g. 1 und 2, jedoch für Rohre, die einen inneren Überzug besitzen,

   Fig.5 eine Schnittansicht einer hydraulisch betätigten Zugvorrichtung zum Einführen des Einsatzes in die Glocke und

   F i g, 6 und 7 die Vorrichtung nach F i g. 5, jeweils mit einem Dorn, der zur Ausbildung der Glocke und des Einsatzes geformt ist.
   In den Fig. 1 und 2 ist ein erstes blankes Rohr 10 mit einer Glocke 12 dargestellt. Ein zweites blankes Rohr 14, das mit dem Rohr 10 verbunden werden soll, ist als Einsatz 16 dargestellt.
   Die Glocke 12 besitzt einen zylindrischen Absrhniti