DE3814410A1 - Verbindungsanordnung fuer kunststoffrohre - Google Patents
Verbindungsanordnung fuer kunststoffrohreInfo
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- F16L33/22—Arrangements for connecting hoses to rigid members; Rigid hose connectors, i.e. single members engaging both hoses with means not mentioned in the preceding groups for gripping the hose between inner and outer parts
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung für
Kunststoffrohre aus einem vernetzten Polymeren, bestehend
aus einem im Rohrinnern befindlichen Stützteil, einem auf
dem Kunststoffrohr außenseitig aufliegenden Klemmteil und
Mitteln zur Herstellung einer kraft- und formschlüssigen
Verbindung zwischen dem Kunststoffrohr, dem Stützteil
sowie dem Klemmteil, wobei Klemm- und Stützteil aus einem
korrosionsbeständigen Metall wie Edelstahl, Kupfer oder
einer Kupferlegierung bestehen.
Für die Verbindung von Kunststoffrohren sind sogenannte
Klemmringschraubfittinge bekannt, bei denen das Rohr
zwischen einem inneren Stützteil und einem äußeren
Klemmteil eingespannt ist. Bei dieser Verbindungstechnik
muß das Rohrende in der Regel erwärmt und aufgeweitet
werden und wird dann über das innere Stützteil geschoben.
Abschließend wird der Klemmring auf das Rohrende
geschoben und verschraubt. Diese Vorgehensweise erfordert
viel handwerkliches Geschick, wodurch die
Fehlerwahrscheinlichkeit steigt. Das für das Aufweiten
erforderliche Anwärmen und Durchwärmen des Rohrendes wird
mit heißen Flüssigkeiten oder der weichen Flammen eines
Propangasbrenners bzw. neuerdings mit elektrischen
Heizgeräten durchgeführt. Durch das Arbeiten mit einer
Flamme kann es zu einer Überhitzung des Rohrendes und
somit zu einer Zerstörung des Werkstoffes kommen.
Darüberhinaus ist das Aufweiten von Enden von
Kunststoffrohren, in deren Wandungsaufbau eine
Diffusionssperre in Form einer Folie z. B. einer
Metallfolie angeordnet ist, nicht möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Verbindungsanordnung für Kunststoffrohre anzugeben,
die insbesondere für eine dauerhafte Verbindung für Rohre
aus vernetztem Kunststoff geeignet ist, in deren
Wandungsaufbau eine Diffusionssperrschicht in Form einer
Folie angeordnet ist. Insbesondere soll die
Verbindungsanordnung für warmgehende Leitungsrohre
geeignet sein, d. h. Leitungsrohre durch die ein
erwärmtes Medium mit einer Temperatur bis 120°C geleitet
wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
daß die Berührungsfläche von Stützteil und Kunststoffrohr
mit einem Kleber auf Ethylen-Vinylacetat-Basis
beschichtet ist, dem ein Vernetzungsmittel beigegeben
ist. Wesentlich für die Verklebung ist, daß der
vernetzerhaltige Kleber nach einem Zusammenfügen der
Teile auf eine Temperatur oberhalb der
Zersetzungstemperatur des Vernetzungsmittels erwärmt
wird, was zweckmäßigerweise durch Erwärmen des Stützteils
auf zumindest diese Temperatur erfolgt. Zusätzlich zu
einer verbesserten Haftung zwischen dem Stützteil und dem
Kunststoffrohr ergibt sich noch der Vorteil der
Abdichtung durch den Kleber, der nach dem Erwärmen nahezu
alle Hohlräume ausfüllt.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, daß der Kleber die
Stirnfläche des Kunststoffrohres abdichtet und damit das
Eindringen von korrosionsfördernden Medien in die Wandung
des Kunststoffrohres verhindert. Auch ein Eindringen von
Gasen in das Rohrinnere wird hierdurch verhindert.
Mit besonderem Vorteil wird als Vernetzungsmittel ein
Peroxid verwendet, welches in einer Menge von 0,5 bis
2,5%, bezogen auf die Klebermenge, beigegeben ist.
Bevorzugt werden Peroxide, deren Zersetzungstemperatur
unterhalb 150°C liegen, um eine unnötige
Temperaturbelastung des Kunststoffrohres zu vermeiden.
Dem zu verarbeitenden Kleber sind zwischen 30 und 70%
Toluol, bezogen auf die Klebermenge beigegeben. Toluol
wirkt als Lösungsmittel und verringert die Viskosität des
Klebers. Auf diese Weise kann auch das Toluol leicht in
die Kleberlösung eingebracht werden. Die Kleberlösung
kann so leicht auf das Stützteil aufgetragen werden und
nach dem Verflüchtigen des Toluols kann die Verklebung
erfolgen. Die gute Haftung des Klebers mit dem vernetzten
Kunststoffrohr kann damit erklärt werden, daß sich durch
den Kleber, ausgelöst durch das Peroxid, bei Erwärmung
eine Covernetzung des Kunststoffrohres ergibt. Eine
eindeutige Theorie für die gute Haftung auf Metall,
insbesondere Messing konnte aber bisher nicht gefunden
werden.
Zur Verbesserung der Haftung und auch der Abdichtung hat
es sich als vorteilhaft erwiesen, daß das Stützteil an
seiner mit dem Kunststoffrohr in Berührung stehenden
Oberfläche eine Profilierung in Form von in
Umfangsrichtung verlaufenden Erhebungen oder eine
Kordelung aufweist. Bei Verwendung von in Umfangsrichtung
verlaufenden Erhebungen ist es sinnvoll, wenn das
Klemmteil an seiner inneren Oberfläche annähernd
gleichartig profiliert ist und die Erhebungen in zwischen
den Erhebungen des Stützteiles gelegene Senken
eindringen.
Mit besonderem Vorteil weist der Stützkörper eine
Ausnehmung auf, in welcher das Ende des Kunststoffrohres
befindlich ist. Die Stirnfläche des Kunststoffrohres
sollte mit der Bodenfläche der Ausnehmung in Berührung
stehen und es sollte auch dort eine Verklebung vorhanden
sein.
Das Klemmteil ist zweckmäßigerweise als Klemmring mit
angeschrägten Kanten ausgebildet, welche in Eingriff mit
einer Schräge am Stützteil und einer Schräge an einer
Überwurfmutter stehen. Beim Festschrauben der
Überwurfmutter wird der Klemmring durch die Wirkung der
Schrägen in Richtung auf das Stützteil in seinem
Durchmesser verringert, d. h. das Kunststoffrohr wird
zwischen Klemmring und Stützteil eingespannt. Unter einem
Klemmring im Sinne der Erfindung wird ein Ring
verstanden, dessen Umfangsfläche einen Trennschnitt
aufweist. Der Trennschnitt verläuft vorzugsweise unter
einem Winkel zur Mittelachse des Klemmringes.
Die Verspannung des Klemmringes kann alternativ auch
durch Flanschteile erfolgen, die eine entsprechende
Schräge aufweisen und gegeneinander verspannt sind, z.B.
mittels Schraubbolzen. Bei Verwendung der
Verbindungsanordnung für Kunststoffrohre mit einer
Diffusionssperre im Wandungsaufbau ist eine kräftemäßig
getrennte Abdichtung von Innenrohr und Außenmantel
sinnvoll, d. h. der Außenmantel und die Metallfolie
werden über eine bestimmte Länge abgemantelt und zwei
Klemmringe verwendet und zwar einer auf dem Innenrohr und
einer auf dem Außenmantel.
Die Erfindung ist an Hand der in den Fig. 1 bis 8
schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher
erläutert.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist auf das Ende
eines Kunststoffrohres 1, welches aus einem Innenrohr 2
aus vernetztem Polyethylen, einer auf dem Innenrohr 2
aufliegenden Aluminiumfolie 3 und einem
Polyethylenaußenmantel 4 besteht, ein Fitting 5
aufgesteckt, der aus einem Stützteil 6, einem Klemmring 7
und einer Überwurfmutter 8 besteht. Der Fitting 5 besteht
vorteilhafterweise aus Messing. Die mit dem Ende des
Kunststoffrohres 1 in Berührung stehende Oberfläche des
Stützteils 6 ist mit einem Kleber auf der Basis Ethylen
Vinylacetat beschichtet, dem ca 2% eines Peroxides
zugesetzt sind. Vor dem Aufstecken des Fittings 5 auf das
Ende des Kunststoffrohres 1 werden die Fläche 6 a und die
durch die Ausnehmung 9 gebildete Bodenfläche 9 a mit dem
modifizierten Kleber beschichtet, der zu diesem Zweck mit
ca. 70% Toluol verdünnt wurde. Nach dem Verdunsten des
Toluols wird der Fitting 5 aufgesteckt und die
Überwurfmutter, die mittels eines nicht näher
bezeichneten Gewindes mit dem Stützteil 6 verbunden ist,
in Richtung auf das Stützteil 6 geschraubt.
Der Klemmring 7 besitzt an seinen Rändern je eine Schräge
7 a und 7 b, welche in Zusammenwirkung mit der Schräge 6 b
am Stützteil 6 und der Schräge 8 a auf der Überwurfmutter
8 beim Aufschrauben der Überwurfmutter 8 auf das
Stützteil 6 zu einer Verspannung des Klemmringes 7 auf
dem Außenmantel 4 führt. Dadurch wird die innere
Oberfläche des Innenrohres 2 gegen die Fläche 6 a gepreßt.
Nach dem Verspannen des Fittings 5 wird das Stützteil 6
erwärmt z. B. in nicht dargestellter Weise mit einem
elektrischen Heizgerät und zwar bis zur
Zersetzungstemperatur des Peroxides bzw. geringfügig
darüber. Durch die Erwärmung wird der Kleber dünnflüssig,
so daß er etwaige Hohlräume ausfüllt. Gleichzeitig tritt
eine Aktivierung durch die thermische Zersetzung des
Peroxids auf. Die Anzeige der für die Zersetzung
erforderlichen Temperatur kann durch eine an sich
bekannte Thermochromfarbe geschehen, die auf die
Oberfläche des Stützteiles z.B. bei 10 aufgebracht ist.
Die Fläche 6 a kann noch mit einer Profilierung aus nicht
näher bezeichneten ringförmigen Erhebungen versehen sein.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Fläche
6 a des Stützteils 6 leicht konisch ausgebildet, d. h. das
Kunststoffrohr 1 wird beim Einführen des Fittings 5
leicht aufgeweitet. Das Einspannen des Rohrendes erfolgt
durch einen Konusring 11, der durch die Überwurfmutter 8
mittels eines nicht näher bezeichneten Gewindes gegen die
konische Fläche 6 a gezogen wird.
Ein ähnlicher Aufbau des Fittings 5 ist in Fig. 3
dargestellt. Hier wird der Konusring 11 direkt wie bei 12
gezeigt mit dem Stützteil 6 verschraubt. Zwischen dem
Konusring 11 und dem Stützteil 6 kann noch eine Dichtung
13 vorgesehen werden. Die stirnseitige Abdichtung erfolgt
durch eine Stirnplatte 14, die in den Konusring 11
eingeschraubt ist. Auch hier ist eine Dichtung 15
vorgesehen. Der Konusring 11 weist an seinem
entgegengesetzten Ende eine schraubenlinienförmige
Profilierung 16 auf, mit welcher er auf ein
schraubenlinienförmiges Metallrohr 17 aufgeschraubt ist.
Das schraubenlinienförmige Metallrohr dient als
Schutzrohr für das Kunststoffrohr und schafft einen Spalt
18, der zur Druck- oder Vakuumüberwachung des Rohrsystems
verwendet werden kann. Derartige Rohrkonstruktionen sind
bevorzugt zum Transport von umweltgefährdenden Medien
geeignet. Das freie Ende des Konusringes 11 ist noch über
ein nicht dargestelltes Gewinde mit einer Gewindebuchse
19 verschraubt, die gemeinsam mit dem Konusring 11 auf
das Wellrohr 17 aufgeschraubt ist. Die Profilierungen des
Konusringes 11 und der Schraubbuchse 19 sind mit dem
Wellrohr 17 mittels eines Metallklebers verklebt. Ein
Losflansch 20 dient der Verbindung zweier gleichartig
vorbereiteten Rohrenden. Die Dichtigkeit der Verbindung
zwischen dem Kunststoffrohr 1, dem Stützteil 6 und dem
Konusring 11 kann durch eine Prüfbohrung 21 getestet
werden.
In den Fig. 4 und 5 sind zwei weitere
Ausführungsbeispiele dargestellt, bei denen der Klemmring
7 durch das Zusammenspannen des Stützteils 6 und eines
Flanschteils 22 verspannt wird. Hierzu weist das
Stützteil 6 einen Flansch 23 auf, durch dessen Bohrungen
24 und die Bohrungen 26 im Flanschteil 22 Schraubbolzen
25 hindurchgeführt sind. Das Ausführungsbeispiel nach
Fig. 5 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 4 darin, daß der Außenmantel 4 des
Kunststoffrohres 1 und die Diffusionssperre 3 im Bereich
des Klemmringes 7 entfernt sind. Bei beiden
Ausgestaltungen ist eine große Klemmfläche vorhanden,
durch welche die Flächenpressung gering gehalten ist. Die
Formschlüssigkeit dieser Verbindung beruht im
wesentlichen auf einer Vorspannung des Rohrmaterials und
nicht allein auf einer Haftreibung. Durch das Entfernen
des Außenmantels 4 und der Diffusionssperre 3 wird
verhindert, daß infolge der Flächenpressung durch den
Klemmring die als Diffusionssperre dienende Metallfolie 3
ausbeult.
In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei
dem das abgesetzte Innenrohr 2 von einem Klemmring 27
gehalten ist, der durch eine Schraube 28 verspannbar ist.
Für das Innenrohr 2 ist eine Profilierung der Fläche 6 a
vorgesehen. Der Außenmantel 4 und die Metallfolie 3
werden durch einen gleichartigen Klemmring 29 auf dem
Stützteil 6 festgelegt.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 nutzt im Prinzip die
Pressung nach den Fig. 4 und 5 aus, d. h. das
Innenrohr 2 ist wie bei den genannten
Ausführungsbeispielen gefaßt. Für die Fassung des
Außenmantels 4 ist ein weiterer Klemmring 30 ähnlich wie
der Klemmring 7 für das Innenrohr 2 vorgesehen. Für das
Verspannen des Klemmringes 30 ist ein weiteres
Flanschteil 31 erforderlich, welches über Schraubbolzen
32 mit dem Flanschteil 22 verspannt wird. Das Verspannen
des Klemmringes 30 erfolgt ebenfalls über nicht näher
bezeichnete Schrägen.
Bei allen Ausführungsbeispielen wird die Fläche 6 a des
Stützteils 6 und falls vorhanden, der Boden 9 a der
Ausnehmung 9 mit dem Kleber nach der Lehre der Erfindung
bestrichen und die Vernetzung des Klebers durchgeführt.
Um eine übermäßige Flächenpressung zu vermeiden, werden
die Überwurfmuttern, Schrauben oder Schraubbolzen mit
Drehmomentenschlüsseln angezogen.
Die Wirksamkeit des modifizierten EVA-Klebers soll an
Hand des in der Fig. 8 dargestellten Diagramms
verdeutlicht werden. Auf der Ordinate ist die
Schälfestigkeit in N/cm und auf der Abzisse die Zeit in
Tagen aufgetragen.
Für die Versuche wurden Platten aus Messing und Edelstahl
in den Abmessungen 200 mm×200 mm×2 mm und Platten aus
vernetztem Polyethylen in den Abmessungen 200 mm×200 mm×1 mm
hergestellt. Als Kleber wurden verwendet:
- ein Einkomponentenkleber auf Acrylatbasis
- ein Polyamidkleber (Heißschmelzkleber)
- ein Butylkleber
- sowie der modifizierte EVA-Kleber.
Aus den Klebern wurden Platten mit einer Dicke von 0,1 mm
gepreßt. Diese Platten wurden zwischen den Platten aus
Metall und vernetztem Polyethylen angeordnet. Die Platten
wurden dann bei 10 bar miteinander verpreßt und
anschließend 10 min bei 160°C und 25 bar gelagert und
abschließend unter Druck abgekühlt. Aus den so
hergestellten Platten wurden die Prüflinge durch
Aufschneiden von 10 mm breiten Streifen hergestellt.
Nach einer Lagerung in 90° warmem Wasser wurde die
Haftung des Polyethylens auf dem Metall durch Messung der
Schälfestigkeit ermittelt. Für den Acrylatkleber ergab
sich keine Haftung mit dem Metall. Auch der
Heißschmelzkleber erbrachte keine nennenswerte Haftung.
Der Butylkleber zeigte etwas bessere Ergebnisse, die auf
dem Diagramm dargestellt werden konnten. Zu Beginn lag
die Schälfestigkeit bei ca 15 N/cm ging aber nach 10 bzw.
20 Tagen Wasserlagerung auf Null zurück.
Der modifizierte EVA-Kleber zeigte auf Edelstahl sehr
schlechte Werte auf Messing jedoch sehr hohe
Anfangswerte, die sich nach der Wasserlagerung noch
verbesserten. So lag die Schälfestigkeit noch nach 200
Tagen Wasserlagerung mit 35-40 N/cm etwa doppelt so
hoch wie am Anfang.
Für Versuchszwecken an Fittingen wurden Messingfittinge,
d.h. die Stützteile an ihren Flächen 6 a und 9 a mit dem
modifizierten EVA-Kleber, der mit 70% Toluol verdünnt
war, bestrichen. Nach dem Verdunsten des Toluols war eine
dünne gleichmäßige Beschichtung auf den Flächen
erkennbar. Nach dem Zusammenbau der Armatur wurde auf das
Stützteil 6 Wärme aufgebracht, d. h. die
Kleberbeschichtung wurde auf ca 175°C erwärmt und die
Vernetzung des Klebers erfolgte. Reißversuche an den
Armaturen bestätigten das aus dem Diagramm erkennbare
Ergebnis.
Claims (7)
1. Verbindungsanordnung für Kunststoffrohre aus einem
vernetzten Polymeren bestehend aus einem im
Rohrinnern befindlichen Stützteil, einem auf dem
Kunststoffrohr außenseitig aufliegenden Klemmteil
und Mitteln zur Herstellung einer kraft- und
formschlüssigen Verbindung zwischen dem
Kunststoffrohr, dem Stützteil sowie dem Klemmteil,
wobei Klemm- und Stützteil aus einem
korrosionsbeständigen Metall wie Edelstahl, Kupfer
oder einer Kupferlegierung bestehen, dadurch
gekennzeichnet, daß die Berührungsfläche von
Stützteil und Kunststoffrohr mit einem Kleber auf
Ethylen-Vinylacetat-Basis beschichtet ist, dem ein
Vernetzungsmittel beigegeben ist.
2. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Vernetzungsmittel ein
Peroxid ist, welches in einer Menge von 0,5-2,5%,
bezogen auf die Klebermenge, beigegeben ist.
3. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß dem zu verarbeitenden
Kleber zwischen 30 und 70% Toluol beigegeben sind.
4. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der
folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das
Stützteil an seiner mit dem Kunststoffrohr in
Berührung stehenden Oberfläche eine Profilierung in
Form von in Umfangsrichtung verlaufenden Erhebungen
oder eine Kordelung aufweist.
5. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der
folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der
Stützkörper eine Ausnehmung aufweist, in welcher
das Ende des Kunststoffrohres befindlich ist.
6. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der
folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das
Klemmteil ein Klemmring mit angeschrägten Kanten
ist, welche in Eingriff mit einer Schräge am
Stützteil und einer Schräge an einer Überwurfmutter
stehen.
7. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der
folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das
Klemmteil ein Klemmring mit angeschrägten Kanten
ist, welche im Eingriff stehen mit jeweils einer
Schräge an Flanschteilen und die Flanschteile
miteinander verspannt sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883814410 DE3814410A1 (de) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | Verbindungsanordnung fuer kunststoffrohre |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883814410 DE3814410A1 (de) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | Verbindungsanordnung fuer kunststoffrohre |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3814410A1 true DE3814410A1 (de) | 1989-11-09 |
Family
ID=6353131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883814410 Withdrawn DE3814410A1 (de) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | Verbindungsanordnung fuer kunststoffrohre |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3814410A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1988
- 1988-04-28 DE DE19883814410 patent/DE3814410A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |