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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Fluidleitungen und betrifft
ein zylindrisches Abzweigstück zum Anschweißen an Rohrkörper.
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Zur Verbindung von Rohren und Funktionselementen, beispielsweise zum
Verbinden von Ventilen mit Rohrkörpern, Tanks und anderen Behältern, die gekrümmte
Oberflächen haben, werden in weitem Rahmen Abzweigstücke verwendet. Im folgenden
wird nur auf Rohrkörper Bezug genommen, worunter jedoch auch die genannten Tanks
und anderen Behältnisse mit gekrümmten Oberflächen fallen sollen. Die bekannten
Abzweigstücke haben an einem Ende eine Umrißform, die eine Öffnung in dem Rohrkörper
eines speziellen Durchmessers anschneidet bzw. kreuzt wobei die Öffnung eine Projektion
des Innendurchmessers des Abzweigstücks ist. Wenn Rohre mit unterschiedlichem Durchmesser
verwendet werden, ist es erforderlich, ein großes Inventar von Abzweigstücken mit
unterschiedlichen Umriß formen mitzuführen. Zur Verringerung dieser Inventarkosten
hat man bereits ein Abzweigstück, dessen Umrißform für ein genormtes Rohr mit einem
Durchmesser #vorgesehen ist, zusammen mit Rohrkörpern verwendet, die sowohl etwas
größere als auch etwas kleinere Durchmesser haben. Durch diese Näherung wird notwendigerweise
ein Spalt zwischen dem Rohrkörper und entweder den Ansätzen des Abzweigstücks, wenn
das Rohr kleiner ist als das Normrohr, oder der Gabelung gebildet, wenn das Rohr
größer als das Normrohr ist. Wenn der maximale Spalt zwischen dem Rohrkörper und
dem Abzweigstück sehr klein ist, beispielsweise 1,6 mm beträgt, ist es möglich,
eine Schweißung vernünftiger Qualität zwischen dem Abzweigstück und dem Rohr zu
erzielen. Wenn der Spalt größer wird, ergibt sich oft deshalb eine schlechte Schweißgualität,
weil die Schweißung in dem Spalt zwischen dem Abzweigstück und dem Rohrkörper während
des Schweißvorgangs durchbrennt. In allen Fällen ist es möglich, daß die Schweißung
durch die öffnung zwischen cle Abzweigstück und dem Rohrkörper ins Innere des Abzweiq#t.ück#;
eindringt
und dadurch den Innen bzw. Zwischendurchmesser reduziert.
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Bei einer akzeptablen bekannten Lösung (American National Standards
Institute Piping Code, ANSI 1331.1) wird ein Abzweigstück verwendet, das eine Schweißfase
bzw. Schweißabschrägung hat, die in einer Ebene liegt, die senkrecht zur Achse des
Abzweigstücks ist1 wobei sich ein zylindrischer Schweißring von der Schweißfase
aus erstreckt und das innere Ende des Abzweigstücks bildet. Der Scbweißring erstreckt
sich durch die Rohrkörperöffnung in den #~rkörper. Der Schweißring beseitigt das
Durchbrennproblem beim Schweißen und schließt aus, daß Schweißmaterial ins Innere
des Abzweigstücks gelangt, wo es die Strömung durch das Abzweigstück stören kann.
Diese Lösung resultiert jedoch in der Anwendung eines übermäßig großen Betrags von
Schweißungen, wenn das Abzweigstück auf Rohren verwendet wird, die wesentlich größer
bzw.
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kleiner als das Normrohr sind, für das es ausgelegt war.
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Dies steigert nicht nur den Aufwand beim Einsatz des Abzweigstücks
sondern ist auch unpraktisch wegen der unerwünschten Spannungen an dem Rohrkreuzungsbereich.
Weiterhin erzeugt der in dem Rohrkörper vorstehende Schweißring eine Strömungsverengung
im R rp3 was dann zunehmend an Bedeutung gewinnt, wenn die Rohrdurcbmesser abnehmen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, diese Probleme
mittels einer Schweißfase mit einem speziellen Umriß und einem Schweißring zu lösen,
der vorteilhaft geformt ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung geht aus von einem zylindrischen Abzweigstück,
das an Rohrkörpeq7 angeschweißt werden kann, die einen Bereich unterschiedlicher
Durchmesser haben. Das Abzweigstück hat an einem Ende eine Schweißfase bzw. Abschrägung
für das Schweißen, die so geformt ist, daß sie eine
Öffnung in dem
R§hrkörper schneidet bzw. kreuzt, die einen Durchmesser hat, der zwischen der oberen
und unteren Grenze des Bereichs von Durchmessern liegt. Von der Schweißfase aus
erstreckt sich ein diametrischer Schweißring, der das innere Ende des Abzweigstücks
bildet und in die oeffnung im Rixibrper eintreten kann. Vorteilhafterweise ist der
Schweißring am Umfang so geformt, daß er eine im wesentlichen gleichförmige Tiefe
hat, vorzugsweise im Bereich von etwa 80 % bis etwa 250 % der Tiefe der Schweißfase.
Die Tiefe der Schweißfase beträgt etwa das 0,4-bis 1,4-fache der maximalen Stärke
des Abzweigstücks. Die Wandstärke des Schweißrings liegt in einem Bereich vom 0,25
bis etwa 0,65-fachen der Wandstärke des Rohrkörpers, Anhand der Zeichnungen wird
die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in einer teilweise
aufgebrochenen Stirnansicht ein Rohrabzweigstück auf einem Rohrkörper dessen Öffnung
das Abzweigstück überkreuzt; Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht der
Anordnung von Fig. 1; Fig. 3 eine teilweise geschnittene Stirnansicht eines Abzweigstücks
von Fig. 1, das auf einem Rohrkörper mit größerem Durchmesser angeordnet ist; Fig.
4 das angeordnete Abzweigstück von Fig. 3 teilweise aufgebrochen in der Seitenansicht;
Fig. 5 in einer teilweise geschnittenen Stirnansicht das Abzweigstück von Fig. 1
auf einem Rohr mit einem Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser des Rohrkörpers
von Fig. 1; und Fig. 6 die Anordnung von Fig. 5 teilweise aufgebrochen in einer
Seitenansicht.
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Wie aus den Figuren zu ersehen ist, hat das zylindrische Abzweigstück
2 einen Aufnahmeabschnitt 4 für einen Rohrstutzen an der Stirnseite 6. Zum Schneiden
bzw. tiberkreuzen einer Öffnung 10 in einem Rohrstück 14 ist eine Schweißfase 8
mit einem Umriß vorgesehen, die eine gleichförmige Tiefe und einen konstanten Winkel
hat. Von dem Rand 18 der Schweißfase 8 erstreckt sich ein diametrischer Schweißring
16 in die Öffnung 10. Die Öffnung 10 ist eine Projektion der Außenfläche 19 des
Schweißrings 16. Das Innenende 20 des Schweißrings 16 ist am Umriß so gestaltet,
daß der Schweißring eine gleichförmige Tiefe zwischen seinem Innenende 20 und dem
Rand 18 hat. Vom Gesichtspunkt der einfachen Herstellung ist der Umriß des Innenendes
20 des Rings 16 auf die gleiche Mitte wie der Umriß der Schweißfase 8 bezogen. Die
Tiefe des Schweißrings 16 vom Rand 18 zum Innenende 20 liegt vorteilhafterweise
in einem Bereich von etwa 80 % bis etwa 250 % der Tiefe der Schweißfase 8, d.h.
des Abstands vom Rand 18 zum Rand 22. In allen Fällen wird eine solche Tiefe gewählt,
daß der gesamte Schweißring 16 sich in den Rohrkorper erstreckt, der mit ihm zusammen
verwendet wird. Die Tiefe der Schweißfase, also der Abstand zwischen den Rändern
18 und 22, beträgt etwa das /4 --bis etwa 1,4-fache der maximalen Wandstärke des
Abzweigstücks 2.
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Das Abzweigstück 2 wird an dem Rohrkörper 14 mit einer Schweißnaht
24 angeschweißt.
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In einem typischen Fall ist das Abzweigstück 2 so ausgelegt, daß es
die Öffnung in einem Rohrkörper -mit dem am häufigsten verwendeten Durchmesser schneidet
bzw. überkreuzt. Nimmt man an, daß der Radius des Abzweigstücks 2 ein nominelles
1,5-Zoll-Fitting ist, wobei die Abzweigstücke auf die Nenngröße des Abzweigrohres,
mit dem zusammen sie verwendet werden, ausgelegt sind, und daß das Paßstück zusammen
mit Rohrkörpern verwendet wird, deren am häufigsten verwendete Größe einen
Nenndurchmesser
von 3 Zoll hat, wird das Abzweigstück 2 im Umriß so ausgelegt, daß es eine Öffnung
10 eines RohrköLy)erl3 14 mit einem Durchmesser von 3 Zoll kreuzt bzw. schneidet,
wie dies in Fig. 1 und 2 gezeigt ist.
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Das so gebildete Abzweigstück 2 ist dann besonders für die Verwendung
mit einem weit größeren Rohrkörper geeignet, beispielsweise mit einem Rohrkörper
30 mit einem Durchmesser von 10 Zoll, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Derltohrkörper
30 hat eine Öffnung 32, die eine Projektion der Außenfläche 19 des Schweißrings
16 ist und welche den Schweißring 16 aufnimmt. Es besteht ein durch die Pfeile G-G
gekennzeichneter Spalt zwischen der Außenfläche 36 des Rohrkörpers 30 und dem Rand
18 der Schweißfase 8. Dieser Spalt ist jedoch durch den Schweißring 16 so unterfaßt,
daß kein Durchbrennen der Schweißung 37 eintreten kann. Die Schweißung 37 kann auch
die Innenseite des Abzweigstücks 2 nicht erreichen und somit auch den Flüssigkeitsstrom
nicht beeinträchtigen. Der Schweißring 16 dringt aufgrund seines großen Durchmessers
und seiner großen Wandstärke nicht ins Innere des Rohrkörpers 30 ein.
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Das in Fig. 5 gezeigte Abzweigstück 2 ist mit einer Schweißung 50
mit einem Rohrkörper 52 mit einem Durchmesser von 2 Zoll verschweißt, wobei sich
der Schweißring 16 in der Rohröffnung 54 befindet, die eine Projektion der Außenfläche
19 des Schweißrings 16 ist. Da der Schweißkörper 52 einen Durchmesser hat, der kleiner
ist als der des ausgewählten Normrohrkörpers 14 mit einem Durchmesser von 3 Zoll,
bleibt ein größerer Spalt zwischen den Ansätzen 38 und der Außenfläche 56 des Rohrs
52.
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Die maximale Vergrößerung des Spalts ist gleich der Breite des Rings
16, was durch den Abstand zwischen den Maßlinien G1 und G2 in Fig. 5 gezeigt ist.
Wenn die Schweißfase 8 sich wie beim Stand der Technik gerade über das Abzweigstück
erstrecken würde und nicht den gegebenen Umriß h#itte', adre dieser Spalt weitaus
größer und würde zwischen den Maßlinien G2 und G3 bei seiner maximalen Erstreckung
verlaufen. Dies würde viel mehr Schweißen erfordern und die Spannungen und
den
Aufwand in unerwünschter Weise steigern. Wenn der Schweißring 16 keinen Umriß wie
beim Stand der Technik hätte, würde er sich nach unten zur Maßlinie G2 erstrecken,
wodurch die Abmessung des Rings 16 stark vergrößert würde, was den Flüssigkeitsstrom
durch das Rohr 52 beeinträchtigen würde.
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Obwohl die vorstehend gezeigten Schweißringe an ihren Innenrändern
einen Umriß haben, der auf die gleiche Mitte wie der Umriß der Schweißfase bezogen
ist, kann der Umriß des Innenrands von einer anderen Mitte auf der Achse des Abzweigrohrs
ausgehen, die sich näher an dem Abzweigstück befindet, nicht jedoch weiter davon
entfernt ist.