DE3312682C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Anschlußstück für ein ausgekleidetes Rohrleitungssystem und betrifft insbesondere metallische, mit einem nichtmetallischen Material ausgekleidete Anschlußstücke u. a. für den Vakuumbetrieb, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und 7.

Metallische mit einem nichtmetallischen Material, gewöhnlich in Form einer thermoplastischen Substanz, ausgekleidete Rohre sind seit langem bekannt und dienen zur Handhabung unterschiedlichster Materialien, die die Skala von korrosiver Säure bis zu Lebensmitteln umspannen. Ein derartiges Rohr umfaßt ein Gehäuse aus Metall, gewöhnlich Stahl, das mit einer extrudierten Schicht aus einem thermoplastischen Kunststoff ausgekleidet ist.

Im allgemeinen kann die Auskleidung wirtschaftlich mit ausreichender Wanddicke und, in Abhängigkeit von dem Kunststoff mit eingeschlossenen Spannungen so ausgebildet werden, daß auch bei Rohrabschnitten großen Durchmesser der Kunststoff einem Kollabieren im Vakuumeinsatz widersteht. Bei Anschlußstücken für derartige Rohre, z. B. T-Stücken, Kreuz-Stücken und Y-Stücken, schwächen die Verzweigungsöffnungen die Auskleidung und unterbrechen den Ringabschnitt, so daß eine unwirtschaftliche Dicke erforderlich ist, um einem Kollabieren im Vakuumeinsatz zu widerstehen.

Das Kollabieren im Vakuumeinsatz der Auskleidung betrifft insbesondere Anschlußstücke, die mit Fluorcarbonkunststoffen, wie Polytetrafluoräthylen (PTFE), Tetrafluoräthylen- Hexafluorpropylen-Copolymerisate (FEP), Perfluoralkoxy (PFA), Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polypropylenen für Größen von 152,4 mm und größer ausgekleidet sind. In einer etwas benachbarten Umgebung, nämlich der eines eingeschnürten Rohrventils wurde die Vakuumwiderstandsfähigkeit mittels Befestigen des Rohres an den Ventilkompressionselementen mittels verbindender Teile geschaffen. Einzelheiten einer derartigen Anordnung sind in der US-PS 37 91 617 beschrieben.

Ein dem Oberbegriff des Anspruches 1 entsprechendes Anschlußstück ist aus der US-PS 42 67 863 bekannt. Diese Druckschrift lehrt, ein rohrförmiges Ankerelement in der Wand einer geformten Auskleidung für ein Rohranschluß­ stück einzubetten. Das Ankerelement weist einen sich von der Verkleidung nach außen erstreckenden Teil auf, der an der Wand des umgebenden Metallgehäuses mittels Schweißen befestigt ist. Aufgrund der glattflächigen, durchgehend zylindrischen Form des Ankerelementes besteht jedoch die Gefahr, daß die Auskleidung von dem in ihr angeordneten Teil des Ankerelementes gelöst wird.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Anschlußstück der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, bei dem es ohne Verschlech­ terung des Kunststoffmaterials der Auskleidung möglich ist, eine Trennung des Ankerelementes von der Ausklei­ dung zu vermeiden. Es ist ferner Aufgabe der vorliegen­ den Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines der­ artigen Anschlußstückes anzugeben.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 6.

Durch die Ausbildung des erfindungsgemäßen Anschluß­ stückes wird es möglich, das erste Teil des Ankerele­ mentes in der Auskleidung einzubetten und ihr zu veran­ kern, so daß ein ungewolltes Lösen der Auskleidung ver­ hindert werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung des oben genannten Anschlußstücks geschaffen, bei dem man eine aus einem nichtmetallischen Material geformte Auskleidung für das Anschlußstück auswählt, die mindestens ein Ankerelement aufweist, dessen erstes Teil im nichtmetallischen Material der Auskleidung eingebettet ist, und dessen zweites Teil sich radial von der Oberflächen der Auskleidung nach außen erstreckt, man Teile des Gehäuses umd die Auskleidung anordnet, und man die Teile miteinander und mit dem zweiten Teil des Ankerelements zur Ausbildung des Gehäuses und der daran verankerten Auskleidung zusammenschweißt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines reduzierten T-Stücks;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der geformten bei der Herstellung des Anschlußstücks in Fig. 1 verwendeten Auskleidung;

Fig. 3 einen Umfangsschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2 zur Darstellung der Einzelheiten des metallischen Ankerelements;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Anker­ elements;

Fig. 5 einen Umfangsschnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 1 zur Darstellung einer Teilansicht des Stutzens des relativ zu den Abschnitten des Gehäuses angeordne­ ten Ankerelements vor dem Schweißen;

Fig. 6 einen Axialschnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 1 zur Darstellung einer Fig. 5 ähnliche Ansicht, jedoch nach dem Schweißen;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Standard- T-Stücks mit der Erfindung; und

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines Kreuz- Stücks gemäß der Erfindung.

In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile. In Fig. 1 ist ein reduzierendes T- Stück 10 mit der Erfindung dargestellt. Bei diesem Bei­ spiel umfaßt das T-Stück 10 ein metallisches Gehäuse aus gerade verlaufenden Abschnitten 11, 12 und ein aufgesetztes Stutzenende bzw. einen Abschnitt 13, die mittels Schweißnähten 14, 15 miteinander ver­ bunden sind und mit aufgesetzten (Van-Stone) Flanschen 16, 17 und 18 versehen sind. Das Gehäuse des Anschlußstücks 10 ist mit einer Auskleidung 19 aus einem geformten, nicht­ metallischen Material, z. B. einem isostatisch geformten Polytetrafluoräthylen (PTFE) ausgekleidet. Wie man sieht, erstrecken sich die Stutzenenden der Auskleidung 19 bis außerhalb der Abschnitte 11 bis 13 und sind radial nach außen über die Flanschflächen an den Stutzenenden umgebogen.

Wenn ein derartiges in Bezug auf Fig. 1 beschriebenes Anschlußstück, das nicht mehr aufweist, in ein Rohrleitungs­ system eingebunden und einem Vakuumbetrieb unterworfen wird, insbesondere bei Rohrgrößen von über 152,4 mm Durch­ messer, neigt die Auskleidung 19 zum Kollabieren oder Zusammenfallen innerhalb der Zone, die mittels des ge­ strichelten Kreises 20 dargestellt ist, wobei die Ein­ schnürung im allgemeinen parallel zur Ebene der Schweiß­ naht 14 und der Längsachse des Stutzenendes bzw. Abschnittes 13 auftritt. Aufgrund der im folgenden beschriebenen Konstruktion wird ein derartiges Versagen verhindert.

Fig. 2 zeigt die Auskleidung 19 vor der Anordnung im metallischen Gehäuse. Die Auskleidung 19 ist für ein T-Anschlußstück geeignet und umfaßt einen gerade ver­ laufenden Abschnitt 21 und einen aufgesetzten Abschnitt 22, die sich an einer Verbindungslinie 23 schneiden. Die Länge der entsprechenden Abschnitte der Auskleidung 19 sollte ausreichend sein, damit das radiale Umbiegen gemäß Fig. 1 möglich ist.

An jedem von zwei diametralen Punkten, von denen nur der Punkt 24 in Fig. 2 zu sehen ist, ist relativ zum gerade verlaufenden Abschnitt 21, in einer Ebene, die durch die Längsachse des Abschnitts 21 geht und senkrecht zur Längsachse des aufgesetzten Abschnitts 22 ein Ankerelement 25 eingebettet, das in Fig. 4 dargestellt ist. Das Ankerelement 25 besteht aus einem ersten Teil bzw. einer Metallplatte 26 und einem zweiten Teil bzw. einem Metallstutzen 27, wobei letzterer mit der Platte 26 mittels Schweißen verbunden ist. Die Platte 26 ist mit einer Anzahl Öffnungen 28 oder Durchbrüchen versehen.

Die Abmessungen des Ankerelements 25 und seine relative Anordnung in der Wand der Auskleidung 19 sieht man am besten in Fig. 3. Dabei ist die Platte 26 vollständig im Material der Auskleidung 19 eingebettet, während sich der Stutzen 27 nach außen und über die radial äußere Oberfläche der Auskleidung 19 erstreckt. Berücksichtigt man, daß der vorstehende Teil des Stutzens 27 mittels Schweißen mit dem umgebenden Metallgehäuse bei dem Zusammenbau mit dem Gehäuse verbunden wird, so sollte die Abmessung A unter der Bedingung der minimalen Wandstärke ausgewählt werden, die eine entsprechende Festigkeit für das verwendete Material ermöglicht, um ein Herausziehen des Ankerelements 25 zu verhindern, wenn die Auskleidung beim Vakuumbetrieb verwendet wird. Die Abmessung C, d. h. die Dicke der Platte 26, sollte ausreichend sein, damit die notwendige mechanische Festig­ keit gegeben ist, um ein Verbiegen der Platte 26 zu ver­ hindern, wenn eine Vakuumbeanspruchung auf die Auskleidung 19 einwirkt. Die Dicke der Abmessung D wird durch die Betriebsbedingungen hinsichtlich Korrosion, Erosion und Abriebswiderstandsfähigkeit und ähnlichem bestimmt. Die Abmessung B ist eine Funktion der Summe der Erforder­ nisse für die Abmessungen A, C und D.

Im Vakuumbetrieb wird der Stutzen 27 einer Zugbeanspruchung unterworfen, wobei sein Durchmesser so ausgewählt wird, daß er unter diesen Bedingungen nicht bricht. Die Länge des Stutzens 27 wird weiter unten erläutert.

In der Platte 26 sind Öffnungen 28 vorgesehen, um sicher­ zustellen, daß der Kunststoff der Auskleidung 19 an dem Ankerelement 25 befestigt wird, und daß die Schichten 29 und 30, beide radial innerhalb und außerhalb der Platte 26, miteinander verbunden sind. Die Festigkeit der An­ ordnung für eine gegebene Wandstärke des Kunststoffs wird aufgrund der miteinander verbundenen Schichten 29 und 30 in hohem Maße gesteigert. Die Form der Platte 26 kann unterschiedlich sein, so lange sie den entsprechen­ den Anforderungen genügt.

Das T-Anschlußstück 10 von Fig. 1 wird hergestellt, indem man an der Auskleidung 19 die gerade verlaufenden Abschnitte 11, 12 und den aufgesetzten Abschnitt 13 der entsprechen­ den Stutzenenden anbringt, wobei jedes der Stutzenenden vorher mit den entsprechenden Flanschen 16, 17 und 18 versehen wurde. Die Stutzenenden sind vorher jeweils mit einem Flansch an einem Ende und mit einer Schweißkante versehen worden, d. h. gewöhnlich einer abgeschrägten Kante, und zwar an dem gegenüberlie­ genden Ende des Flansches. Gegenüber der gewöhnlichen Ausbildung der Kanten sind in diesem Fall die Schweißkanten der Stutzenenden bzw. Abschnitte 11 und 12 mit Nuten, vorzugsweise in zylindrischer Form, an entsprechenden komplementären Stellen zur Aufnahme des Vorsprungs des Stutzens 27 des Ankerelements in der Schweißzone versehen (s. Fig. 5).

In Fig. 5 ist die Schweißkante 31 des gerade verlaufenden Abschnitte 12 des Gehäuses mit einer Oberfläche 32 darge­ stellt, die senkrecht zur Längsachse des Abschnitts 12 ver­ läuft und eine Schräge 33 aufweist. In der Kante 31 ist eine Nut 34 ausgebildet, die mit einer komplementär ausgebildeten Nut (nicht dargestellt) im Abschnitt zusammenwirkt, um den Stutzen 27 aufzunehmen.

Der Stutzen 27 sollte lang genug sein, um in den V-Bereich hineinzureichen, der mit Schweißmetall ausgefüllt wird und den Schweißstahl während des Schweißens enthält. Das obere Ende des Stutzens 27 sollte unterhalb des äußeren Durchmessers des Metallgehäuses, jedoch oberhalb der Bruchlinie 35 liegen, wo die Schräge 33 beginnt. Wenn die Schweißung geeignet ausgebildet ist, sollte die Konstruk­ tion wie in Fig. 6 dargestellt aussehen. Die Schweißung muß so geregelt werden, daß sie nicht zu weit unterhalb der Bruchlinie 35 stattfindet. Wenn sie zu weit an den Innendurchmesser des Metallgehäuses gelangt, bewirkt sie eine Verschlechterung der Auskleidung 19. Wenn beispiels­ weise die Auskleidung aus Polytetrafluoräthylen hergestellt ist, gast der Kunststoff unter der übermäßigen Hitze aus.

Es wurden Anschlußstücke, wie oben beschrieben, hergestellt, deren Gehäuseenden aus Kohlenstoffstahl bestanden, wobei das Ankerelement 25 aus rostfreiem Stahl bestand. Man er­ hielt zufriedenstellende Schweißungen, indem man eine Schutzgasschweißeinrichtung verwendete.

Bei reduzierenden Anschlußstücken, bei denen das kleine Anschlußstück keinen größeren Durchmesser als 152,4 mm und das größere Anschlußstück keinen größeren Durchmesser als 203,2 mm aufweist, ist es ausreichend, daß zwei der oben beschriebenen Ankerelemente vorgesehen sind. Bei gerade verlaufenden und aufgesetzten Stutzen mit größerem Durchmesser kann es notwendig sein zusätzliche Ankerele­ mente an den Stutzen anzubringen, wo sich die Schweißnähte 14 und 15 von Fig. 1 schneiden.

Die Erfindung ist nicht auf reduzierende T-Anschlußstücke beschränkt, sondern kann ebenfalls mit Erfolg bei Standard- T-Anschlußstücken, wie in Fig. 7 dargestellt und bei Kreuz- Anschlußstücken wie in Fig. 8 dargestellt verwendet werden. In Fig. 7 umfaßt das Standard-T-Anschlußstück ein Metall­ gehäuse aus gerade verlaufenden Stutzenenden 41 und 42 und ein aufgesetztes Stutzenende 43, die mittels Schweiß­ nähten 44 und 45 miteinander verbunden sind. Die Schweiß­ nähte 44 und 45 schneiden sich an dem Punkt 46 auf der in der Zeichnung dargestellten Seite des Anschlußstücks und an einem ähnlichen, nicht sichtbaren Punkt auf der gegen­ überliegenden Seite des Anschlußstücks. Der Stutzen 27 des einen Ankerelements 25 ist in die Schweißnaht am Punkt 46 eingeschweißt und ein anderer Stutzen 27 ist in ähnlicher Weise in die Schweißnaht an dem gegenüber­ liegenden oben beschriebenen Punkt eingeschweißt. Die Auskleidung 49 für das Anschlußstück in Fig. 7 ist ähnlich der Auskleidung 19 ausgebildet, wobei jedoch die gerade verlaufenden Abschnitte und der aufgesetzte Abschnitt einen gleichen Durchmesser aufweisen. In jeder anderen Hinsicht entspricht das Anschlußstück von Fig. 7 dem unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Anschlußstück.

In Fig. 8 ist ein Kreuz-Anschlußstück 50 dargestellt, das in ähnlicher Weise wie die oben beschriebenen T-Anschluß­ stücke aufgebaut ist. Vorzugsweise sind in der Auskleidung 51 zwei Ankerelemente vorgesehen, und zwar auf jeder Seite, so daß die Stutzen an den Schnittpunkten der Schweißnähte, von denen der Punkt 52 in der Zeichnung zu sehen ist, zusammenfallen. Der zweite Punkt liegt auf der diametral gegenüberliegenden Seite.

Wie oben erwähnt, werden die Auskleidungen für die An­ schlußstücke isostatisch geformt. Dieses Verfahren wird für Kunststoffe, wie z. B. Polytetrafluoräthylen bevorzugt, da die Rohmaterialkosten für das isostatische Formen ge­ ringer als für das Extrudieren sind. Ein weiterer Vorteil des isostatischen Formens ist der, daß das Verfahren Auskleidungen mit einem besseren Paßsitz für die ent­ sprechenden Gehäuse liefert. Insgesamt ist ein derartiges Verfahren wirtschaftlicher.

Die Verwendung der beschriebenen Ankerelemente gestattet die Verwendung von Auskleidungen mit dünneren Wänden und stellt die konstruktive Einheitlichkeit im Vakuumbetrieb sicher. Es können ebenfalls andere Kunststoffe als Poly­ tetrafluoräthylen, wie z. B. FEP, PVDF, PFA und PP (Tetra­ fluoräthylen-Hexafluorpropylcn-Copolymerisate, Polyvinyliden­ fluorid, Perfluoralkoxy und Polypropylen) verwendet werden, um Auskleidungen mit den beschriebenen Verankerungen für Anschlußstücke herzustellen. Die Gehäuse können aus irgend­ einem geeigneten schweißbaren Metall bestehen.

Claims (8)

1. Anschlußstück für ein ausgekleidetes Rohrleitungs­ system mit einem mit einer nicht-metallischen Aus­ kleidung aus geformten Material ausgekleideten metallischen Gehäuse, und mit mindestens einem metallischen Ankerelement mit einem in der Ausklei­ dung eingebetteten ersten Teil und einen sich von der Auskleidung erstreckenden an dem Gehäuse befestigten zweiten Teil, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil (26) einen Abschnitt aufweist, der sich seit­ wärts innerhalb der Auskleidung (19) relativ zum zweiten Teil (27) erstreckt, wobei das Material der Auskleidung (19) zumindest diesen Abschnitt zu seiner Verankerung umgibt.

2. Anschlußstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mittels Schweißnähten (14) verbundene Abschnitte (11, 12) aufweist, und daß das zweite Teil (27) des Ankerelmentes (25) in eine der Schweißnähte (14) eingeschweißt ist.

3. Anschlußstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das geformte Material eine thermoplastische Substanz ist.

4. Anschlußstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mindestens ein aus den zwei Abschnitten (11, 12) geformtes gerade verlaufendes Teil umfaßt, wobei die beiden Abschnitte (11, 12) zu dem Gehäuse mittels Schweißnähten (14) verbunden sind, und die Abschnitte (11, 12) an zumindest zwei Punkten auf gegenüberliegenden Seiten des gerade verlaufenden Teils miteinander verbunden sind, und daß zwei in der Auskleidung (19) eingebettete Ankerelemente (25) mit ihren entspre­ chenden zweiten Teilen (27) jeweils in die Schweiß­ nähte (14) an je einem unterschiedlichen Punkt eingeschweißt sind.

5. Anschlußstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein Anschlußstück darstellt, das aus der Gruppe von T-Stücken, Kreuz-Stücken und Y-Stücken ausgewählt ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Anschlußstückes nach Anspruch 1, bei dem eine aus einem nicht-metallischen Material geformte Auskleidung (19) für das Anschluß­ stück ausgewählt wird, die zumindest ein Ankerelement (25) aufweist, dessen erstes Teil (26) im nicht­ metallischen Material der Auskleidung (19) einge­ bettet wird und dessen zweites Teil (27) sich radial von der Oberfläche der Auskleidung (19) nach außen erstreckt, bei dem das Gehäuse um die Auskleidung (19) herum montiert, und bei dem das Gehäuse an dem zweiten Teil (27) des Ankerelementes (25) befestigt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse in Abschnitte (11, 12, 13) unterteilt wird, um ein Anschlußstück zu bilden, das aus der Gruppe von T-Stücken, Kreuz-Stücken und Y-Stücken ausge­ wählt wird, und daß der Verfahrensschritt des Montierens des Gehäuses das Montieren der Abschnit­ te (11, 12, 13) des Gehäuses um die Auskleidung (19) herum umfaßt, und bei dem danach die Abschnitte (11, 12, 13) miteinander verschweißt werden und an dem zweiten Teil (27) des Ankerelements (25) angeschweißt werden, um das Gehäuse mit der an ihm verankerten Auskleidung (19) auszubilden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (19) mit zwei Ankerelementen (25) versehen wird, die an gegenüberliegenden Seiten eines gerade verlaufenden Durchflußkanales angeordnet werden, wobei die Gehäu­ seteile um die Auskleidung (19) montiert werden, wobei die zweiten Teile (27) der Ankerelemente (25) zwischen die einander gegenüberstehenden Ränder der Gehäuseteile eingebracht werden, und wobei die Ränder der Teile miteinander und mit den zweiten Teilen (27) der Ankerelemente (25) verschweißt werden.