DE29519060U1 - Verbindungseinrichtung zum Verbinden von Rohren - Google Patents
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Description
• ·
95RU 03 82DEG
Die Erfindung betrifft einen Verbinder zum Verbinden von Rohren, vorzugsweise von vernetzten
Kunststoffrohren.
Zum Verbinden von Rohren sind verschiedene Verbindungseinrichtungen bekannt, die ihrem jeweiligen
Einsatzzweck entsprechend ausgebildet sind.
Bei Rohren von beispielsweise 32 oder 50 mm Durchmesser fanden in der Pneumatik beispielsweise
metallische Rohrverbinder ihren Einsatz. Diese in der Regel gegossenen Verbinder waren entweder linear-rohrförmig oder T-förmig,
um entweder zwei oder drei Rohre miteinander zu verbinden. Derartige metallische Verbinder weisen jedoch
wesentliche Nachteile auf. Bereits bei den vorgenannten Rohrdurchmessern kommt es zu einem sehr hohen Gewicht des
metallischen Verbinders, welches bei noch größeren Rohrdurchmessern nicht linear, sondern in etwa mit der
dritten Potenz des Rohrdurchmessers zunimmt. Darüber hinaus sind Metalle in der Regel instabil gegenüber Säuren und
häufig für Lebensmittel nicht zugelassen. Spezielle Legierungen, wie beispielsweise Chrom-Nickel-Stähle, weisen
zwar höhere chemische Stabilität auf, sind jedoch schwierig zu verarbeiten und extrem teuer.
Da sich Kunststoff-Verrohrungen zunehmend eine immer breiter werdende Anwendungspalette erschließen, ist
auch hier der Einsatz von Metallen eher unerwünscht. Aufgrund eines anderen Temperaturausdehnungsverhaltens kommt es zu
Spannungen im Metall-Kunststoff-Übergang und durch die Eigenschaften des Metalls zu einer unerwünschten
Verschlechterung der ansonsten hochinteressanten KunststoffVerrohrung.
Im Bereich der Pneumatik, der Hausinstallation, der Abwasser- sowie Frischwassersysteme, der chemischen Industrie
fanden bisher für verschiedene Anwendungszwecke jeweils
verschiedene Bauteile ihren Einsatz.
Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein universelles
Verbindungselement zu schaffen, das von hoher chemischer Stabilität bzw, säurefest ist, geringes Gewicht hat, einfach
zu fertigen und vielseitig einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird auf höchst überraschende Weise bereits mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelost.
Durch Verwendung eines blockförmigen Grundkörpers, der ganz oder zu einem großen Teil aus einem vernetzten
Kunststoff besteht oder zumindest einen vernetzten Kunststoff enthält, kann eine vielseitige Verbindungseinrichtung
geschaffen werden.
Bisher ging man davon aus, daß Kunststoffe aufgrund eines gegenüber Metallen schlechteren Temperatur-Zeitstands-Diagramms
für hochbelastete Verbindungseinrichtungen nicht geeignet sind. Dieses Vorurteil konnte der Erfinder jedoch
durch Verwendung von vernetzten Kunststoffen, insbesondere von vernetztem Polyethylen oder vernetztem Polyacetal,
vollständig widerlegen.
Durch den Einsatz von Polyethylen mit bevorzugten Vernetzungsgraden von mindestens 60 % konnten
Verbindungseinrichtungen geschaffen werden, die dauerhaft hohen Druckbelastungen (ausgeübt von Fluiden, Riesel- und
Blasgütern) widerstanden und dennoch im Vergleich zu Metallen extrem leicht waren.
Durch Wahl eines blockförmigen Grundkörpers, der im wesentlichen senkrecht zueinander oder unter einem Winkel
zueinander ausgerichtete Außenflächen aufweist, konnte preisgünstiges Blockmaterial eingesetzt werden, welches auf
einfache Weise durch Bohren, Sägen, Schneiden, Schleifen oder Fräsen bearbeitbar war. Die mechanische Bearbeitung kann vor
oder nach der Vernetzung erfolgen.
Diese Bearbeitungsmöglichkeiten bestehen selbst nach Fertigstellung und Vernetzung des Verbinders weiter. Vor
Ort können mittels handgehaltener Werkzeuge Bohrungen mit oder ohne Gewinde in den Verbinder eingebracht werden, um den
Anschluß weiterer Zu- oder Abführungen zu ermöglichen.
Bereits mit einem einfachen kubischen Kunststoffblock als Grundkörper ist es möglich, durch
Einbringen einer Durchgangsbohrung sowie einer weiteren, seitlich in die Durchgangsbohrung mündenden Bohrung, einen T-Verbinder
zu realisieren.
Der Einsatz des erfindungsgemäßen Verbinders ist jedoch keineswegs auf Rohre mit gleichem Durchmesser
beschränkt. Es können Übergangsstücke und Verbindungen hergestellt werden, welche als Zwischenstück für
verschiedenste Verbindungssysteme dienen. Mit konisch verlaufenden Durchgangsbohrungen oder ineinander mündende
Bohrungen mit verschiedenem Durchmesser können Adapterstücke für beliebige verschiedene Durchmesser und sogar für
verschiedene Flanschsysteme hergestellt werden.
Vom einfachen Distanzstück bis zum komplizierten Mehrfachverbinder mit nachträglich vor Ort angebrachten
zusätzlichen Anschlüssen kann der erfindungsgemäße Blockverbinder aus vernetztem Kunststoff seine Anwendung
finden.
Zur Erleichterung der Bearbeitung ist es ebenfalls möglich, zunächst unvernetzte Kunststoffblocke formgebend zu
bearbeiten, wie etwa durch Bohren, Fräsen, Sägen, Schneiden, Schleifen usw., und diese danach beispielsweise durch
Bestrahlung zu vernetzen.
Alternativ sind derartige Blockverbinder durch Spritzguß formbar, wobei die nachträgliche Strahlenvernetzung
oder eine bereits beim Spritzgießen erfolgende chemische Vernetzung möglich ist.
Zur Aufnahme der Spann- und Zugkräfte der Anpreßschrauben an der Flanschverbindung wird ein
Ankerelement in den Kunststoff eingesetzt. Durchgehende
Bolzen haben die Funktionen:
a) Verteilung der Zugkräfte der Flanschverbindung,
b) Stabilisierung des Kunststoffverbinders gegen Verzug.
Die Ankerelemente können vorteilhaft als
Gewindebolzen, Zugstäbe, Querbolzen oder auch als Stehbolzen ausgebildet sein und weisen vorzugsweise jeweils von außen
zugängliche Befestigungsmittel in Form von Innen- oder Außengewinden auf.
Zur exakten Positionierung der Zugstäbe oder Stehbolzen können diese innerhalb des Grundkörpers durch
querverlaufende Bolzen gesichert sein.
Die Dichtwirkung vom Verbinder zum angeschlossenen Rohr wird durch jeweils in der Anschlußfläche angeordnete,
konzentrische Rillen noch erheblich gesteigert.
Aufgrund der vielseitigen Bearbeitbarkeit der Blockware bzw. der flexiblen Formenwahl beim Spritzguß muß
die Anschlußfläche des Blockverbinders keineswegs eben sein, sondern kann auch konische Abschnitte, beispielsweise für den
Anschluß eines konischen Verbinders, umfassen.
Darüber hinaus kann durch Wahl der Neigung von jeweiligen Anschlußflächen relativ zueinander nahezu jeder
beliebige Anschlußwinkel zwischen zwei Rohren verwirklicht werden.
Aufgrund der formelastischen sowie formstabilen Eigenschaften bedarf es zur Ausbildung einer fluiddichten
Verbindung nicht der Zwischenlage weiterer Dichtmittel oder Dichtungen. Dieser überaus erhebliche Vorteil, beispielsweise
im Hinblick auf die verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten oder chemischen Eigenschaften, gestattet die Verwendung des
Verbinders sowohl für einen weiten Temperaturbereich als auch für vielfältige und unterschiedliche Einsat&zgr;zwecke. Diese
liegen neben der sanitär, Haus-, Fahrzeug- und Flugzeuginstallation im Bereich der chemischen sowie
Lebensmittelindustrie, der Pneumatik und generell auf dem Gebiet des Fluidtransportes.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen unter Bezugnahme auf bevorzugte
Ausführungsbeispiele detaillierter beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbinders aus der Richtung eines
Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbinders aus der Richtung eines
angeschlossenen Rohres,
Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbinders in
Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbinders in
der Ebene der Längsachse seiner Durchgangsbohrung, Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung durch eine zweite
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbinders in etwa in der Ebene der Mittenachsen der
Durchgangsbohrungen.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf das erste, in den Fig. 1 und 2 dargestellte, erfindungsgemäße
Ausführungsbeispiel der im ganzen mit 1 bezeichnete Verbinder beschrieben.
Der Verbinder 1 umfaßt einen aus vernetztem Kunststoff bestehenden, blockförmigen Grundkörper 2. Der
vernetzte Kunststoff kann vernetztes Polyethylen (PE) oder auch vernetztes Polyacetal umfassen oder aus diesem bestehen.
Desweiteren kann statt den vorgenannten Kunststoffen eine beliebige andere Kunststoffsorte oder Mischungen von
Kunststoff Sorten mit ähnlichen Festigkeitseigenschaften
Verwendung finden.
Der Grundkörper 2 besteht aus Blockmaterial, d.h. Vollmaterial, das mit im wesentlichen ebenen Seitenwänden
gefertigt ist. Dieses Blockmaterial wird entweder durch
fortnbearbeitende Maßnahmen, wie beispielsweise Bohren,
Fräsen, Sägen, Schneiden, Schleifen oder dergleichen, in seine nachfolgend im einzelnen beschriebene Form gebracht.
Alternativ wird der Grundkörper 2 durch
Spritzgießen in seine endgültige Form gebracht. Hierbei kann entweder eine nachträgliche Strahlenvernetzung stattfinden
oder durch chemische Beigaben im Kunststoff eine chemische Vernetzung eingeleitet werden.
Bevorzugte Vernetzungsgrade sind hierbei mindestens 60 %.
Durch den Grundkörper 2 erstreckt sich eine
Durchgangsbohrung 8, die jeweils in äußere Anschlußflächen 3,
5 für das Anflanschen oder Anschließen von Rohren 6, 7 mündet. Senkrecht zur Durchgangsbohrung 8 mündet in diese,
wie aus Fig. 2 zu ersehen, eine Durchgangsbohrung 16 von der Anschlußfläche 4 ausgehend und vervollständigt somit die
Fluidführung für einen T-formigen Verbinder 1.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit sind am Verbinder 1 in der in den Fig. 1 und 2 dargestellten
Ausführungsform nur einige von einer Vielzahl von
Flanschmoglichkeiten dargestellt.
Das Rohr 7 ist beispielsweise mittels eines Flanschrings 17, der dessen seitlich erweiterten
Flanschbereich von hinten übergreift, mit der Anschlußfläche 31 an die Anschlußfläche 3 des Grundkörpers 2 ohne
Zwischenlage von irgendwelchen Dichtmitteln oder Dichtungen gepreßt. Hierbei umgreift der Flanschring 17 das Rohr 7 mit
nur geringem seitlichem Spiel, um bei hohen Drücken auftretende elastische Formänderungen des Rohrs 7 stets
sicher auszuschließen. Der seitlich erweitere Flanschbereich des Rohrs 7 ist vorzugsweise mit dem in der DE-OS 44 23 372.3
oder der EP 95 110 340.7 dargestellten Verfahren hergestellt.
Die Anschlußflächen 3 und 4 sind mit konzentrisch zur Durchgangsbohrung 8, 16 verlaufenden Rillen ausgestattet,
die sich beim Anschließen von Rohrstücken dichtend in die Anschlußfläche 31 des jeweiligen Rohres beispielsweise des
Rohrs 7 pressen. Hierdurch wird ein fluiddichter Sitz weiter unterstützt.
Der Flanschring 17 wird mit Schrauben (nicht dargestellt), die in Innengewinde von Zugstäben 9
eingeschraubt werden, am Grundkörper 2 gehalten. Die Zugstäbe 9 sind mit quer zu diesen verlaufenden und diese vorzugsweise
unter 90° durchtretenden Stiften 12 gegen axiales Verrutschen im Grundkörper 2 gesichert. Die Stifte 12 sitzen hierbei
vorzugsweise formschlüssig eingepreßt in Sacklochbohrungen des Grundkörpers 2.
Alternativ können Flanschringe 17 mittels
Gewindebolzen 18 und entsprechenden Muttern, beispielsweise an der Anschlußfläche 4, gehalten sein.
Es liegt darüber hinaus im Rahmen der Erfindung, statt der Zugstäbe 9 Stehbolzen mit Außengewinden oder andere
geeignete Ankerelemente einzusetzen. Ein derartiger Stehbolzen 9 kann, wie in Fig. 2 auf deren rechten Seite
dargestellt, beim Anziehen eines weiteren Losflansches Spannungen im Grundkörper 2 aufnehmen.
Der Anschlußfläche 3 gegenüberliegend und am anderen Ende der Durchgangsbohrung 8 ist das Rohr 6 mittels
eines Innenkonus 19 fluiddicht am Grundkörper 2 gehalten. Die Anschlußfläche 5 weist hierbei einen konischen
Flächenabschnitt 20 auf, welcher an der Außenseite des durch den Innenkonus 19 schräg nach außen gewölbten Rohres 6
anliegt. An der hinteren, ebenfalls konischen, sich nach oben verjüngenden Flanke des Rohrs 6 liegt kraftbeaufschlagt der
Flanschring 22 mit seiner konischen Innenfläche 21 an. Durch den Innenkonus 19, den konischen Anschlußflächenabschnitt 20
sowie den Flanschring 22 mit seiner konischen Innenfläche 21 wird ein Verbinder bereitgestellt, der im wesentlichen vom
Prinzip des in der Gebrauchsmusteranmeldung G 89 11 166.4 beschriebenen Verbinders Gebrauch macht, wobei die
Offenbarung dieses Schutzrechtes vollumfänglich auch zum
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung bzw. des sich daraus ergebenden Schutzrechtes gemacht wird.
Weitere Befestigungsmöglichkeiten sind an dem Blockverbinder 1 des im Querschnitt in Fig. 3 dargestellten
zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels gezeigt.
Bei geringen Drücken und kleinen Durchmessern kann beispielsweise bereits ein einfaches Innengewinde 23 zum
Anschluß eines mit Außengewinde versehenen Rohres oder entsprechenden Rohradapterstückes an der Anschlußfläche 15
dienen.
Darüber hinaus ist es möglich, beispielsweise im Bereich 24 der Wand des Grundkörpers 2 oder in anderen
Wandbereichen selbst nach Montage oder während der Montage vor Ort weitere Durchgangsbohrungen zum Anschließen von Zu-
oder Abführungen vorzusehen.
Eine nochmals alternative Befestigungsform für die Ankerelemente 9 ist im linken Bereich des Verbinders 1
oberhalb der Anschlußfläche 3 dargestellt.
Parallel zur Anschlußfläche 3, 5, 26 verlaufen Sackloch- oder Durchgangsbohrungen 25 neben den
fluidführenden Durchgangsbohrungen 8, 27 im wesentlichen senkrecht zu diesen Durchgangsbohrungen. In Normalenrichtung
von der Anschlußfläche 3, 5, 26 aus erstrecken sich zugehörige Sacklochbohrungen 28, vorzugsweise mittig und
senkrecht, durch die jeweiligen Bohrungen 25. Ein zylindrischer Bolzen 29, der beispielhaft nur in der unteren
linken Ecke des Verbinders 1 dargestellt ist, ist jeweils in den Bohrungen 28 so angeordnet, daß dessen mit Innengewinde
versehene Durchgangsbohrung 30 koaxial zur Bohrung 28 verläuft und der Bolzen 29 somit innerhalb des Grundkörpers 2
ein Ankerelement 9 für Schrauben oder Stehbolzen bildet.
Es liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung, die jeweiligen vorstehend beschriebenen Befestigungssysteme in
Abhängigkeit von anwendungsbezogen vorgegebenen Durchmessern und Drücken in beliebiger Kombination einzusetzen.
Desweiteren liegt es im Rahmen der Erfindung, den Verbinder 1 mit beliebig geneigten weiteren Bohrungen 27 zum
winkligen Anschluß zusätzlicher Rohre zu versehen. Hierbei
ist dann zumindest eine Anschlußfläche 26 unter einem Winkel
a, der nicht ein Vielfaches von 90 Grad beträgt, zu zumindest
einer weiteren Anschlußfläche geneigt.
Aufgrund der mechanischen Ausbildung sowie der Materialwahl für den Grundkörper 2 ist der erfindungsgemäße
Verbinder 1 sowohl für pneumatische, luft- und wassertechnische als auch chemische oder
lebensmitteltechnische Anwendungen geeignet. Weiterhin können außer Rohrverbindungen auch Verbindungen zu Schläuchen oder
Meßfühlern von Meßgeräten sowie zu ähnlichen Einrichtungen, wie Armaturen usw., hergestellt werden.
1 Verbinder
2 blockförmiger Grundkörper
3 Anschlußfläche
4 AnschluSflache
5 Anschlußfläche
6 Rohr
7 Rohr
8 Durchgangsbohrung
9 Ankerelement
10 Befestigungsmittel
11 Zugstäbe
12 Stift
13 mit Innengewinde versehene Durchgangsbohrung
14 Anschlußfläche
15 Anschlußfläche
16 Durchgangsbohrung
17 Flanschring
18 Gewindebolzen
19 Innenkonus
20 konischer Abschnitt der Anschlußfläche
21 konische Innenfläche
22 Flanschring
23 Innengewinde
24 Wandbereich
25 Sackloch- oder Durchgangsbohrung
26 Anschlußfläche
2 7 Durchgangsbohrung
28 Sacklochbohrung
29 Bolzen mit
3 0 Durchgangsbohrung und Innengewinde 31 Anschlußfläche der Rohrflansche
Claims (15)
1. Verbinder (1) zum Verbinden von Rohren (6, 7) oder
dergleichen umfassend
- einen blockförmigen Grundkörper {2} ,
- zumindest eine an dem Grundkörper (2) angeordnete Anschlußfläche (3, 4, 5) für das Anschließen oder
Anflanschen von Rohren (6, I)1
bei welchem der Grundkörper (2) des Blockverbinders (1) aus einem venetztem Kunststoff besteht oder einen
vernetzten Kunststoff enthält.
2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vernetzte Kunststoff Polyethylen (PE) oder
Polyacetal ist.
3 . Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Grundkörper (2) aus Blockmaterial gefertigt ist und nach seiner Formgebung strahlenvernetzt worden ist.
4. Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Grundkörper (2) im wesentlichen durch Spritzguß
geformt ist und nach der Formgebung strahlenvernetzt worden ist.
5 . Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Grundkörper (2) im wesentlichen durch Spritzguß geformt und chemisch vernetzt worden ist.
6. Verbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Grundkörper (2) wenigstens eine Durchgangsbohrung
(8) aufweist, welche beidseitig in eine Anschlußfläche (4, 5) mündet.
7. Verbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchgangsbohrung (8) verschiedene Durchmesser in
der Nähe von verschiedenen Anschlußflächen hat.
8. Verbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Grundkörper (2) Ankerelemente {9) für Befestigungsmittel (10) umfaßt.
9. Verbinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ankerelemente (9) Zugstäbe (11) umfassen, welche
innerhalb des Grundkörpers (2) in Durchgangsbohrungen beherbergt sind und auf deren gegenüberliegenden Seiten
mit jeweils von außen zugängliche Befestigungsmittel (10) versehen sind.
10. Verbinder nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zugstäbe (11) innerhalb des Grundkörpers (2),
vorzugsweise mit quer durch die Zugstäbe (11) " verlaufenden Stiften (12), gegen Versatz in axialer
Richtung gesichert sind.
11. Verbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, von 6 bis 10 dadurch gekennzeichnet,
daß in die mindestens eine Durchgangsbohrung
(8) eine mit Innengewinde versehene Bohrung (13) mündet.
&iacgr;2
12. Verbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlußfläche {3, 4, 5) konzentrische Rillen aufweist.
13. Verbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlußfläche (5) einen konischen Abschnitt {20)
umfaßt.
14. Verbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest eine der Anschlußflächen (14) relativ zu
zumindest einer weiteren Anschlußfläche (15) unter einem Winkel, der nicht ein Vielfaches von 90 Grad beträgt,
angeordnet ist.
15. Verbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Anschlußfläche (3) des Grundkörpers (2) und der Anschlußfläche (31) des Rohrs (6, 7) keine
Dichtung oder Dichtmittel angeordnet sind.
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1996
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