DE4435653A1 - Abzweigeinsatz für ein Rohr - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Einsatz für ein Rohr, der eine Abzweigleitung ausbildet. Die Erfindung ist insbesondere für einen Abzweigeinsatz für ein ausgekleidetes, instandgesetztes Rohr verwendbar.

Eine Instandsetzung eines schadhaften Rohrs durch dessen Auskleiden mit einer innenliegenden Kunststoffauskleidung kann nach irgendeinem aus einer Anzahl bekannter Verfahren durchgeführt werden. Im instandgesetzten Zustand weist das Rohr das äußere Hauptrohr und die innenliegende Auskleidung auf, die an die Wand des Hauptrohrs angeklebt ist oder eng an dieser an liegt. Die Auskleidung ist relativ steif, wenn sie sich in ihrer richtigen Lage befindet, und ist entweder aus einem steifen Kunststoffmaterial hergestellt oder in einem versteifenden Material, wie zum Beispiel einem Epoxidharz, eingebettet.

Solche Verfahren zur Instandsetzung einer Rohrleitung erfordern ein Gesamt- Arbeitssystem, das die zu verwendenden Auskleidungsmaterialien, die Mittel zu deren Einsetzen in das eine Instandsetzung erfordernde Rohr und die Bauteile sowie Arbeitsvorgänge zum Anbringen von Endanschlüssen und Abzweiganschlüssen an dem ausgebesserten Rohr zur Verfügung stellt.

Ein offensichtliches Erfordernis beim Anbringen von Abzweiganschlüssen an einem ausgekleideten Rohr besteht darin, daß besagter Anschluß vollständig von der Außenseite des Rohrs aus angebracht werden muß, da die Innenseite im allgemeinen unzugänglich ist, wenn nicht durch Fernsteuerung bediente automatische Geräte verwendet werden. Solche Systeme sind jedoch kostspielig und erfordern hervorragend ausgebildete Bediener.

Zum zweiten erfordert der Abzweiganschluß selbst das Ausbilden einer dichten Verbindung mit der Auskleidung, die das Fluid führt, und er erfordert ebenfalls eine steife Befestigung an dem Grundrohr.

Frühere Konstruktionen von Abzweiganschlußteilen, die bei Systemen zur Auskleidung von Rohren verwendet werden, hängen sowohl hinsichtlich der späteren Dichtigkeit der Verbindung als auch hinsichtlich der mechanischen Festigkeit des Anschlusses von den Mitteln zur Befestigung am Rohr ab. Folglich kann jedes weitere Rosten oder jede weitere Verschlechterung des Grundrohres im Bereich des Abzweiganschlusses Lecks an diesem verursachen.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Abzweiganschluß für ein ausgekleidetes Rohr zur Verfügung zu stellen, der von der Außenseite her eingesetzt werden kann und bei dem die Anschlußbaugruppe ihre Dichtigkeitseigenschaften beibehält, selbst wenn das Grundrohr an der Stelle des Anschlusses Abzweig/Rohr stark korrodiert.

Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Abzweigeinsatz für ein ausgekleidetes Rohr zur Verfügung gestellt, der eine Hohlschraube, die eine Abzweigleitung durch Abzweigöffnungen im Rohr und in der Auskleidung bildet und einen an der Auskleidung des Rohrs anlegbaren Sitz aufweist, der mit der Innenfläche der Auskleidung in dem deren Abzweigöffnung umgebenden Bereich in Eingriff bringbar ist, ferner einen an der Hohlschraube angebrachten, verformbaren Ring sowie eine Klemmutter umfaßt, um den Ring gegen die Auskleidung des Rohrs so anzuziehen, daß er sich radial nach außen ausweitet und mit der Randfläche des Rohrs, die dessen Abzweigöffnung festlegt, in Eingriff kommt.

Ebenfalls erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Ausbildung eines Abzweiges in einem ausgekleideten Rohr zur Verfügung gestellt, das ein Ausbilden eines Loches in der Auskleidung und eines größeren Loches im Rohr, ein Montieren einer Hohlschraube eines oben beschriebenen Abzweigeinsatzes, der durch die Öffnungen hindurchragt, ein Aufsetzen des Rings so auf die Hohlschraube, daß der Ring auf der freiliegenden Fläche der Auskleidung innerhalb des größeren Loches im Rohr aufliegt, sowie ein Anziehen der Klemmutter gegen den Ring umfaßt, so daß dieser sich radial ausweitet und mit der Randfläche des Rohrs, die besagtes größeres Loch festlegt, in Eingriff kommt.

Vorzugsweise weist der Ring wenigstens eine außenliegende Unterlegscheibe auf, die eine Auflagefläche zur Anlage der Klemmutter ausbildet. Zum Beispiel kann der Ring auf beiden Seiten Unterlegscheiben aufweisen, die als Auflageplatten wirken. So kann der Ring auch eine innenliegende Unterlegscheibe aufweisen, die eine Auflagefläche ausbildet, an die sich die Auskleidung in dem deren Öffnung umschließenden Bereich anlegt.

Bevorzugt ist der Ring ein zylindrisches Teil, das einen Innenkegel enthält. Die Unterlegscheibe kann oder die Unterlegscheiben können konisch geformt sein, um den Ring radial nach außen zu drücken, wenn sie durch die Klemmutter zusammengedrückt werden.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Ring eine Reihe von radialen Vorsprüngen auf, die mit dem die Öffnung des Rohrs bildenden Rand in Eingriff kommen.

Eine solche alternative Ringkonstruktion umfaßt einen zylindrischen Ring aus einem festen, aber verformbaren Material, der auf seinem Außenumfang Ringrippen aufweist. Die Rippen bilden einen Maximaldurchmesser des Rings, der etwas größer als der Durchmesser des Aufnahmeloches ist, das in das ausgekleidete Rohr am Punkt des Abzweiganschlusses gebohrt ist. Eine Klemmutter zwängt den Ring in das Loch im Rohr, wobei zur selben Zeit der an der Auskleidung des Rohrs anlegbare Sitz gegen die Innenfläche der Auskleidung geklemmt wird. Die Vorsprünge oder Wulste auf der Oberfläche des Rings werden bei diesem Vorgang verformt oder verzerrt, um einen festen Sitz zwischen der Abzweigbaugruppe und dem auszukleidenden Rohr zu schaffen. Die Druckkraft zwischen der Klemmutter und dem an der Auskleidung des Rohrs anliegenden Sitz verhindert eine Ausdehnung und schafft so einen bleibenden, festen Halt, der die Abzweigbaugruppe vor einer Beschädigung durch Biegekräfte schützt.

Vorteilhaft ist es, wenn die innenliegende Unterlegscheibe einen Flansch aufweist, der durch die Öffnung im Rohr zwischen das Rohr und die Auskleidung gesteckt werden kann, um die innenliegende Unterlegscheibe in ihrer Lage zu halten. Abzweiganschluß- Baugruppen können daher auch eine profilierte Unterlegscheibe aufweisen, die auf der Hohlschraube zwischen der Auskleidung und dem Rohr angeordnet und so geformt ist, daß sie die Auskleidung im Bereich um den Abzweiganschlußpunkt herum eben hält und so an der Auskleidung die äußere Lagerfläche bildet, die mit dem an der Auskleidung des Rohrs anliegenden Sitz zusammenpaßt.

Vorzugsweise enthält die Klemmutter Verriegelungsmittel, um sie relativ zur Hohlschraube in einer zusammengebauten Stellung zu verriegeln. Die Verriegelungsmittel können eine weitere Verriegelungsmutter oder eine Madenschraube bzw. ein Gewindestift sein, die bzw. der mittels Gewinde radial in der Klemmutter aufgenommen ist, um gegen das Gewinde an der Hohlschraube zu drücken.

Vorzugsweise ist der Ring aus Nylon, Gummi, Polyethylen oder jeder anderen polymeren Verbindung hergestellt, die der durch die Klemmutter ausgeübten Kraft widerstehen kann, ohne zu zerfallen, sondern sich noch ausweitet, um das größere Loch im Rohr zu füllen und in diesem fest zu sitzen und so den Abzweigeinsatz in seiner Lage zu halten.

Alternativ kann der Ring aus einem steiferen Material bestehen, das aber radial gespalten ist, so daß es in einen Eingriff mit dem Rand des Hauptrohres, der dessen Abzweigöffnung ausbildet, aufgeweitet werden kann.

Der Ring schafft ein einfaches Mittel zur Befestigung des Abzweigeinsatzes in der korrekten Lage, sobald die Klemmutter angezogen wird, um die Hohlschraube gegen die Auskleidung abzudichten. Auf diese Weise dient der eine Anzugsvorgang beiden Zwecken.

Der Sitz kann von der Schraube entfernbar sein, so daß die Schraube leichter in die Öffnungen einsetzbar ist. In diesem Fall kann die Schraube mit einem radial vorstehenden Teil zum Halten des Sitzes ausgebildet sein. Der Sitz ist vorzugsweise unterbrochen, wobei der radial vorstehende Teil an der Schraube einen Abschnitt bildet, der den Sitz vervollständigt.

Vorteilhafterweise trägt der Sitz eine Ringdichtung, die mit der Auskleidung um den deren Öffnung bildenden Rand herum in Eingriff bringbar ist.

Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedenen Wegen in die Praxis umgesetzt werden, von denen nun beispielshalber einige mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen

Fig. 1 eine aufgeschnittene, perspektivische Explosionsansicht eines ausgekleideten Rohrs, in dem ein erfindungsgemäßer Abzweigeinsatz angeordnet ist;
die Fig. 2 bis 7 Querschnitte des Rohrs aus Fig. 1, die die verschiedenen Stufen beim Einbau eines erfindungsgemäßen Abzweigeinsatzes darstellen;

Fig. 8 eine Explosionsansicht wie Fig. 1 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
die Fig. 9 bis 11 Querschnitte des Rohrs aus Fig. 8, die ebenfalls die verschiedenen Stufen beim Einbau darstellen.

Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein Hauptrohr 10 dargestellt ist, das mit einer Auskleidung 12 ausgestattet ist. In dieser Ausführungsform ist die Auskleidung 12 ein Verbundteil aus einer thermoplastischen Außenschicht, einer Zwischenschicht aus Gewebe zur Verstärkung sowie einer thermoplastischen Innenschicht, die mit dem Fluid, das von dem Rohr befördert werden soll, verträglich ist. Ein Beispiel eines geeigneten thermoplastischen Materials ist ein Polyethylen mit hoher, mittlerer oder niedriger Dichte, das gewöhnlicherweise in Wasserrohren verwendet wird.

Ein erstes kleines Kreisloch 14 wird in der Auskleidung 12 und ein zweites, größeres koaxiales Kreisloch 16 im Hauptrohr 10 ausgebildet. Eine der Hauptschwierigkeiten beim Anschließen eines Abzweigeinsatzes an ein ausgekleidetes Rohr liegt in der Tatsache, daß es überaus häufig der Fall ist, daß der Einsatz von der Außenseite aus am Hauptrohr 10 angebracht werden muß.

Es wird nun auch auf Fig. 2 Bezug genommen, aus der zu ersehen ist, daß eine Hohlschraube 18 einen Gewindeabschnitt 20 und an ihrem einen Ende einen Sitz 22 aufweist, der vom Gewindeabschnitt 20 durch einen glatten Schaftabschnitt 24 getrennt ist. Der Sitz 22 umfaßt einen halbkreisförmigen Abschnitt 26, der zum Gewindeabschnitt 20 koaxial liegt, und einen radial weiter vorspringenden Fußabschnitt 28 auf der dem halbkreisförmigen Abschnitt 26 gegenüberliegenden Seite der Schraube 18. Der Fuß 28 trägt einen nach oben vorspringenden bogenförmigen Abschnitt 30, der ebenfalls koaxial zum Gewindeabschnitt 20 liegt.

Ein Hebel 32 ist in die Hohlschraube 18 eingeschraubt, die zu diesem Zweck ein Innengewinde aufweist. Die Hohlschraube 18 wird dann in das Hauptrohr 10 eingeführt, indem der Abschnitt 30 an die Innenfläche der Auskleidung 12 in der Nähe des Loches angelegt wird, um eine Hebelwirkung zu erhalten und dann mit dem Hebel den radial weniger vorstehenden halbkreisförmigen Abschnitt 26 des Sitzes 22 hinter die Auskleidung 12 zu bewegen.

Gemäß Fig. 3 wird dann eine C-förmige Unterlegscheibe 34 über den Hebel 32 geschoben und in das Loch 14 in der Auskleidung 12 eingeführt. Wiederum weist die Unterlegscheibe 34 einen größeren Durchmesser als das Loch 14 auf, aber sie wird seitwärts geschoben, so daß die Klauen der Unterlegscheibe 34 sich auf beiden Seiten der Auskleidung 12 befinden und es dann möglich ist, den größeren Teil der Unterlegscheibe 34 hinter die Auskleidung 12 zu drücken. Die Unterlegscheibe 34 wird dann auf den Sitz 22 der Hohlschraube 18 gelegt so daß der Abschnitt 30 den Ring der C-förmigen Unterlegscheibe 34 vervollständigt (siehe Fig. 4).

Der durch die C-förmige Unterlegscheibe 34 und den vorspringenden Abschnitt 30 gebildete Ring weist eine innere ringförmige Aussparung auf, die einen O-Ring 36 zum Abdichten gegen die Innenfläche der Auskleidung 12 aufnimmt (siehe Fig. 5), wenn der Einsatz in das Rohr montiert ist. Die Unterlegscheibe 34 und der Abschnitt 30 bilden eine Reihe von koaxialen Kreisnuten aus, die an der Innenfläche der Auskleidung angreifen, wenn der Einsatz montiert ist.

Wenn die Hohlschraube 18 in eine aufrechtstehende Stellung, in der sie radial nach außen von dem ausgekleideten Rohr 10 vorsteht, angehoben ist, wird über den Hebel 32 eine untere konische Unterlegscheibe 38 geschoben. Die konische Unterlegscheibe 38 weist auf ihrer unteren Fläche Riffelungen auf, die in die äußere, freiliegende Fläche der Auskleidung 12 innerhalb des Umfangs des größeren Loches 16 eindringen sollen. Der maximale Radius der unteren Unterlegscheibe 38 ist nur etwas geringer als der des größeren Loches 16 im Hauptrohr 10.

Eine mittlere Kunststoffunterlegscheibe 40 weist einen kreisförmigen Querschnitt und eine zylindrische Außenfläche auf und wird über die Hohlschraube 18 ähnlich wie die untere konische Unterlegscheibe 38 geschoben. Die mittlere Unterlegscheibe 40 weist ebenfalls einen Außenumfang auf, der nur etwas geringer als der des größeren Loches 16 im Hauptrohr 10 ist. Eine innen konisch verlaufende Fläche in der Unterlegscheibe 40 ist zu der konischen Ausbildung der unteren Unterlegscheibe 38 komplementär. Eine weitere obere, ebene, konische Unterlegscheibe 42 wird ebenfalls außerhalb der Auskleidung 12 des Rohrs 10 auf die Hohlschraube 18 aufgeschoben. Die konische Ausbildung an der oberen Unterlegscheibe 42 liegt der der unteren Unterlegscheibe 38 gegenüber und sitzt in einer gegenüber angeordneten komplementären Aussparung in der mittleren Unterlegscheibe 40.

Eine Klemmutter 44 wird auf die Hohlschraube 18 aufgeschraubt und mit der oberen Unterlegscheibe 42 in Eingriff gebracht. Wenn die Klemmutter 44 angezogen wird, zieht sie einerseits den die C-förmige Unterlegscheibe 34 und den Abschnitt 30 aufweisenden Ring in einen Eingriff mit der Innenfläche der Auskleidung 12 und drückt sie andererseits die mittlere Kunststoffunterlegscheibe 40 zwischen den zwei konischen Unterlegscheiben 38, 42 zusammen. Als Ergebnis weitet sich die mittlere Unterlegscheibe 40 radial nach außen und in einen Eingriff mit dem das größere Loch 16 ausbildenden Rand des Hauptrohres 10 auf (siehe Fig. 7). Im montierten Zustand des Einsatzes wird die Klemmutter 44 relativ zur Hohlschraube 18 durch einen Gewindestift 46 befestigt, der in eine radial verlaufende Gewindebohrung in der Mutter 44 eingeschraubt ist. Wenn der Gewindestift 46 angezogen ist, drückt er gegen die Gewindegänge der Schraube 18.

Eine Koppel-Unterlegscheibe 50 wird dann in die Klemmutter 44 gelegt, um einen Anschluß eines Abzweigrohrs mittels des Innengewindes in der Hohlschraube 18 vorzubereiten. Der Hebel 32 kann dann vom Einsatz entfernt werden.

Die auf die mittlere Unterlegscheibe 40 wirkende Klemmutter 44 dient zum Hochziehen der Hohlschraube in einen Eingriff mit der Auskleidung, so daß der O-Ring gegen die Innenfläche der Auskleidung dichtet und gleichzeitig die mittlere Unterlegscheibe sich radial nach außen ausweitet, um den Einsatz in seiner Lage zu halten, und sich gegen die Randfläche des Rohrs, die das größere Loch 16 ausbildet, abstützt.

Es wird nun auf Fig. 8 und die Fig. 9 bis 11 Bezug genommen, in der eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist. Das Montageprinzip ist dasselbe wie das der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. So wurden gleiche Bezugszeichen für funktionell ähnliche Teile verwendet. Die ersten Montageschritte entsprechen den in den Fig. 2 bis 4 dargestellten.

In dieser zweiten Ausführungsform sind die Unterlegscheiben 38′ und 42′ nicht konisch ausgebildet, sondern weist die kreisförmige Unterlegscheibe 40′ eine Reihe von drei Kreisrippen auf, die in ihrer radial außenliegenden Fläche ausgebildet sind. Die radial außenliegenden Rippen bewirken in dem Bohrloch in der Rohrwand einen Festsitz. Natürlich können mehr oder weniger Rippen über einen größeren oder kleineren axial verlaufenden Bereich der Unterlegscheibe 40′ verwendet werden. Wie bei der ersten Ausführungsform bewirkt das Anziehen der Klemmutter 44 eine Verformung der Unterlegscheibe 40′, einschließlich einer radialen Ausbauchung, die zu einer Reibverbindung mit dem Rand des Rohrs führt, der das Loch 16 bildet.

Ein Paar von radial entgegengesetzt vorstehenden Flanschen 39 ragen von dem ringförmig geriffelten Abschnitt der Unterlegscheibe 38′ vor. Die Unterlegscheibe 38′ ist aus Polyethylen auf einem ähnlichen, verformbaren Kunststoffmaterial hergestellt. Sie wird in das Loch 16 im Rohr 10 mittels eines Einsetzwerkzeuges 41 hineingedrückt, bis die Flansche 39 zwischen dem Rohr 10 und dem benachbarten Teil der Auskleidung 12 angeordnet sind (siehe Fig. 10). Der geriffelte Abschnitt der Unterlegscheibe 38′ bildet den innenliegenden Sitz für die gerippte Unterlegscheibe 40′.

Die Erfindung stellt einfache Mittel zum Befestigen des Abzweiganschlusses an dem ausgebesserten bzw. ausgekleideten Rohr zur Verfügung, ohne daß die Befestigung von dessen Innenraum aus erfolgt. Die beschriebenen Schrauben-Klemmanordnungen schaffen dichte Anschlüsse, ohne daß die Halterung vom Rohr abhängt, so daß jede nachfolgende Beschädigung oder Korrosion des Rohrs im Bereich des Abzweiganschlusses nicht zu einer Entstehung von Undichtigkeiten führen wird. Andererseits gewährt das beschriebene System dem Abzweiganschluß und angeschlossenen Abzweigleitungen guten mechanischen Halt.

Claims (12)

1. Abzweigeinsatz für ein ausgekleidetes Rohr mit einem außenliegenden Rohr (10) und einer Auskleidung (12), die beide im wesentlichen zueinander ausgerichtete Öffnungen (14, 16) für den Abzweigeinsatz ausbilden, der eine Hohlschraube (18), die eine Abzweigleitung durch die Öffnungen (14, 16) im Rohr (10) und in der Auskleidung (12) bildet und einen an der Auskleidung (12) des Rohrs (10) anlegbaren Sitz (22, 34) mit einer ringförmigen Dichtungsfläche aufweist, die mit der Innenfläche der Auskleidung (12) in dem deren Öffnung (14) umschließenden Bereich in Eingriff bringbar ist, ferner einen an der Hohlschraube (18) angebrachten verformbaren Ring (40, 40′) sowie eine Klemmutter (44) umfaßt, um den Ring (40, 40′) gegen die Auskleidung (12) des Rohrs (10) so anzuziehen, daß er (40, 40′) sich radial nach außen verformt und mit der Randfläche des Rohrs (10), die dessen Öffnung (16) ausbildet, in Eingriff kommt.

2. Einsatz nach Anspruch 1, bei dem der Ring (40, 40′) eine außenliegende Unterlegscheibe (42, 42′) aufweist, die eine Auflagefläche zur Anlage der Klemmutter (44) ausbildet.

3. Einsatz nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Ring (40, 40′) auch eine innenliegende Unterlegscheibe (38, 38′) aufweist, die eine Auflagefläche ausbildet, an die sich die Auskleidung (12) in dem deren Öffnung (14) umschließenden Bereich anlegt.

4. Einsatz nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die oder jede Unterlegscheibe (38, 42) eine konische Fläche aufweist, die den Ring (40) zwingt, sich radial nach außen zu verformen, wenn die Klemmutter (44) angezogen wird.

5. Einsatz nach Anspruch 3, bei dem die innenliegende Unterlegscheibe (38′) einen Flansch (39) aufweist, der durch die Öffnung (16) im Rohr (10) zwischen das Rohr (10) und die Auskleidung (12) gesteckt werden kann, um die innenliegende Unterlegscheibe (38′) in ihrer Lage zu halten.

6. Einsatz nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Ring (40′) eine Reihe von radialen Vorsprüngen aufweist, die mit dem die Öffnung (16) des Rohrs (10) bildenden Rand in Eingriff kommen.

7. Einsatz nach Anspruch 6, bei dem die radialen Vorsprünge ringförmige, radial vorspringende Rippen auf dem Ring (40′) sind.

8. Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Sitz (34) von der Hohlschraube (18) entfernbar ist, wobei die Hohlschraube (18) einen radial vorspringenden Teil zum Halten des Sitzes (34) ausbildet.

9. Einsatz nach Anspruch 8, bei dem der Sitz (34) unterbrochen ist.

10. Einsatz nach Anspruch 9, bei dem der radial vorspringende Teil der Hohlschraube (18) einen Abschnitt (30) ausbildet, der die ringförmige Sitzfläche vervollständigt.

11. Einsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Sitz (34) eine Ringdichtung (36) trägt, die mit der Auskleidung (12) um den deren Öffnung (14) bildenden Rand herum in Eingriff bringbar ist.

12. Verfahren zur Ausbildung eines Abzweigs in einem ausgekleideten Rohr (10), umfassend
das Ausbilden eines Loches (14) in der Auskleidung (12) und eines größeren Loches (16) im Rohr (10);
das Montieren einer Hohlschraube (18) eines in einem der vorhergehenden Ansprüche beanspruchten Abzweigeinsatzes, die durch die Öffnungen (14, 16) hindurchsteht;
das Aufsetzen des Rings (40, 40′) so auf die Hohlschraube (18), daß der Ring (40, 40′) auf der freiliegenden Fläche der Auskleidung (12) innerhalb des größeren Loches (16) im Rohr (10) aufliegt und
das Anziehen der Klemmutter (44) gegen den Ring (40, 40′), so daß dieser sich radial verformt und mit der die besagten größeren Löcher (16) ausbildenden Randfläche des Rohrs (10) in Eingriff kommt.