NL2010714C2 - Werkwijze voor het verbinden van buizen. - Google Patents

Description

WERKWIJZE VOOR HET VERBINDEN VAN BUIZEN

De onderhavige uitvinding heeft tot doel om een werkwijze te verschaffen voor het verbinden van buizen van hoogwaardige kwaliteit in technische installaties. De werkwijze volgens de uitvinding is gekenmerkt door de volgende stappen: a) Het aanbrengen van een ringvormige omhulling om naar elkaar toe gerichte uiteinden van de buizen; b) Het vastlassen van de ringvormige omhulling aan elk van de buizen langs de omtrek ervan.

De werkwijze volgens de uitvinding is zowel geschikt voor het verbinden van nieuwe buizen als voor reparatie van bestaande buizen. De unieke toepassing van een ringvormige omhulling om de buisuiteinden heeft diverse voordelen. Een belangrijk voordeel is dat er geen bewerking aan de buizen als lasvoorbereiding meer nodig is. Een ander belangrijk voordeel is dat onderlinge scheefstand of hoekverdraaiing van de bestaande buizen kan worden opgevangen door spanningvrije verbinding middels de ringvormige omhulling. De ringvormige omhulling wordt op betrouwbare wijze rondom aan elk van de buizen vast gelast.

In een specifieke voorkeursuitvoeringsvorm omvat de werkwijze volgens de uitvinding de volgende stappen voor het vervangen van een koppeling tussen verbonden buizen: het loskoppelen van de buizen door het verwijderen van de koppeling die de buizen verbindt, het plaatsen van een op maat gemaakte verdere buis tussen de losgekoppelde buizen, het aanbrengen van ringvormige omhullingen om naar elkaar toe gerichte uiteinden van de verdere buis en de losgekoppelde buizen; en het vastlassen van de ringvormige omhullingen aan elk van de buizen langs de omtrek ervan.

In de specifieke voorkeursuitvoeringsvorm is de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding bijzonder geschikt voor het uitvoeren van reparatiewerkzaamheden aan buizen die in gebruik zijn, bijvoorbeeld buizen die zijn aangesloten op stadsverwarming. Stadsverwarming is een systeem, waarin elke gebruiker via een netwerk van waterleidingen warmte aan de woning krijgt toegeleverd. De warmte wordt overgedragen via een warmtewisselaar en warm water afkomstig uit de industrie. Het is bekend om bij de buizen, die zijn aangesloten op stadsverwarming, trekvaste koppelingen toe te passen om deze buizen onderling te verbinden. Het is een bekend probleem van deze trekvaste koppelingen, dat deze na verloop van tijd gaan lekken. Dit wordt met name veroorzaakt door aantasting van de moeilijk te isoleren koppeling bij stijgend grondwater. Met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding kunnen de trekvaste koppelingen worden vervangen door de ringvormige omhullingen, die wel goed te isoleren zijn. Uit tests is bovendien gebleken dat middels de werkwijze volgens de uitvinding verbonden buizen een hogere trekkracht kunnen weerstaan dan buizen die op traditionele wijze middels een trekvaste koppeling zijn verbonden.

Volgens een eerste voorkeursuitvoeringsvorm omvat de werkwijze de stappen van het aan ten minste één van de naar elkaar toe gerichte uiteinden van de buizen aanbrengen van een verdere omhulling voor samenwerking met de ringvormige omhulling, het aan de buis vastlassen van de verdere omhulling rond de omtrek ervan en het aan elkaar vastlassen van de ringvormige omhulling en de verdere omhulling langs de omtrek ervan. De eerste voorkeursuitvoeringsvorm maakt het mogelijk om verschillende soorten buizen met elkaar te verbinden.

Volgens een nadere uitwerking van de eerste voorkeursuitvoeringsvorm wordt een verdere omhulling geselecteerd, waarvan de uiteinden een verschillende diameter hebben en waarbij het smalste uiteinde wordt opgenomen in de ringvormige omhulling. De nadere uitwerking maakt het mogelijk om buizen met een verschillende diameter met elkaar te verbinden.

Volgens een praktische voorkeursuitvoeringsvorm zijn de buizen van staal vervaardigd en is de ringvormige omhulling van hoger gelegeerd staal vervaardigd. Middels deze praktische voorkeursuitvoeringsvorm wordt een zeer sterke en betrouwbare lasverbinding verkregen.

Bij een eerste voorkeursuitvoeringsvorm wordt het lassen uitgevoerd middels een lasinrichting, die geschikt is voor orbitaal lassen. Het orbitale lasproces kan geautomatiseerd worden uitgevoerd.

Volgens een zeer voordelige voorkeursuitvoeringsvorm is de lasinrichting voorzien van een gesloten laskop. De werkwijze volgens de uitvinding is hiermee geschikt voor gebruik in gesloten ruimtes, bijvoorbeeld ondergronds gebruik. Daarbij wordt aan de huidige Arbowetgeving voldaan, die voorschrijft dat in een gesloten ruimte geen open vuur mag worden gebruikt.

Bij voorkeur is de lasinrichting geschikt om te lassen volgens het TIG-proces. Bij TIG is er sprake van een vlamboog en een vaste elektrode waarbij de afstand tot aan het materiaal constant blijft. Het TIG proces staat bekend om de goede en hoogwaardige resulterende las.

Volgens een zeer betrouwbare uitvoeringsvorm is de lasinrichting voorzien van een doorlassensor. Met behulp van een doorlassensor kan de doorlaszekerheid worden bewaakt en kan een kwalitatief hoogwaardige lasverbinding worden gewaarborgd.

Volgens een verdere praktische voorkeursuitvoeringsvorm omvat de werkwijze volgens de uitvinding verder de stap van het aanbrengen van isolatiemateriaal om de ringvormige omhulling. De verbinding verkrijgt hiermee een verbeterde kwaliteit en een langere levensduur.

In een nadere uitwerking van de verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat de werkwijze de volgende stappen: het aanbrengen van schaalvormig isolatiemateriaal om de ringvormige omhulling en de aangrenzende buizen; en het aanbrengen van waterdicht materiaal om het schaalvormig isolatiemateriaal. Hiermee wordt een vochtbestendige verbinding verkregen met een zeer lange levensduur.

De uitvinding zal verder worden toegelicht aan de hand van de bijgevoegde figuren, waarin:

De uitvinding zal nu in meer detail worden beschreven onder verwijzing naar de figuren.

Figuur 1A toont het verbinden van een set buizen volgens de stand der techniek;

Figuur 1B toont de set buizen in doorsnede aanzicht;

Figuur 1C toont een trekvaste koppeling voor gebruik bij de werkwijze volgens de stand der techniek;

Figuur 2A illustreert het verbinden van een eerste set buizen volgens de werkwijze volgens de uitvinding;

Figuur 2B toont de eerste set buizen in verbonden toestand in een eerste oriëntatie;

Figuur 2C toont de eerste set buizen in verbonden toestand in een tweede oriëntatie;

Figuur 3A illustreert het verbinden van een tweede set buizen volgens de werkwijze volgens de uitvinding;

Figuur 3B toont de tweede set buizen deels in doorsnede aanzicht; en

Figuren 4A en 4B illustreren toepassing van een orbitale lasinrichting bij de werkwijze volgens de uitvinding in een schematisch aanzicht respectievelijk een gedeeltelijk doorsnede-aanzicht.

Figuur 1A toont een schematisch aanzicht van een eerste set buizen 1,2, die met behulp van de werkwijze volgens de stand der techniek worden verbonden. In het bovenste aanzicht zijn de buizen 1 en 2 met de losse uiteinden naar elkaar toe gericht. Vervolgens wordt een trekvaste koppeling 10 om de uiteinden van elk van de buizen aangebracht. In het onderste aanzicht is de set buizen met trekvaste koppeling in geassembleerde positie getoond. Figuur 1C illustreert trekvaste koppeling 10 in meer detail. Bij voorkeur is trekvaste koppeling 10 voorzien van middelen voor het om de buizen klemmen van lichaam 11. In de getoonde voorkeursuitvoeringsvorm omvatten die middelen twee tegenover elkaar liggende platen 12 en 13 die aan de omtrek van lichaam 11 zijn aangebracht en middels klemmiddelen, bijvoorbeeld schroeven, naar elkaar toe kunnen worden bewogen om de diameter van lichaam 11 te verkleinen.

Figuren 2A tot en met 2C illustreren het verbinden van set buizen 1,2,3 onder gebruikmaking van de werkwijze volgens de uitvinding. De set buizen omvatten een eerste, tweede en derde buis, die onderling dienen te worden verbonden. Hiertoe wordt een omhulling 30 aangebracht om de uiteinden van elk paar buizen 1, 2 en 2, 3 en vervolgens vast gelast rond de omtrek onder gebruikmaking van een lasinrichting, die geschikt is voor orbitaal lassen. Dit is geïllustreerd in figuur 2A. Figuur 2B toont de geassembleerde buizen in een eerste oriëntatie, waarin de geassembleerde buizen in hoofdzaak in eikaars verlengde verlopen. Figuur 2C toont de set buizen in een tweede oriëntatie, waarin buis 3 onder een hoek α staat met buis 2 en tevens een onder een hoek β staat met buis 1. In beide gevallen volstaan vier lasnaden L1, L2 en L3, L4 om elke lasovergangsring 30 aan beide zijden aan elke buis te verbinden.

Een geschikt materiaal voor lasovergangsring 30 is een materiaal met een gelijke of hogere kwaliteit van het materiaal van de te verbinden buizen. Bij voorkeur omvat de lasovergangsring 30 hoger gelegeerd materiaal, d.w.z. met een hogere treksterkte dan buizen 1, 2 en 3. Indien buizen 1, 2 en 3 bijvoorbeeld van staal 37 zijn vervaardigd, dan is staal 37, maar bij voorkeur staal 42 of hoger een geschikt materiaal voor lasovergangsring 30.

De werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegepast in vele situaties voor het verbinden van buizen van hoogwaardige kwaliteit in diverse technische installaties. De onderhavige uitvinding is in het bijzonder geschikt voor toepassing bij het aanleggen en repareren van stadsverwarmingen, waterleidingen en centrale verwarmingsleidingen. Uitgaande van de situatie in figuren 1A t/m 1C wordt de trekvaste koppeling 10 verwijderd en vervangen door een buis 3en twee ringvormige omhullingen 30.

Desgewenst kan om alle buizen een isolatiemateriaal worden aangebracht. In de getoonde voorkeursuitvoeringsvormen is schaalvormig isolatiemateriaal 6, 7 geïllustreerd, dat is omgeven door waterdicht materiaal. Na het verbinden van de buizen kan het isolatiemateriaal om de ringvormige omhullingen 30 en de aangrenzende buizen worden aangebracht. Geschikt schaalvormig isolatiemateriaal is bekend op het vakgebied en kan wel over de ringvormige omhullingen 30 worden aangebracht maar niet over de trekvaste koppelingen 10.

Figuur 3A illustreert een tweede set buizen 4, 5 die worden verbonden middels de werkwijze volgens de uitvinding. Buis 4 is een buis van een stijver materiaal dan buis 5, bijvoorbeeld koolstofstaal. Buis 5 is vervaardigd van een flexibeler materiaal dan buis 4, bij voorbeeld roestvast staal. Figuur 3B illustreert het verbinden van de tweede set buizen gedeeltelijk in doorsnede aanzicht.

Buizen 4 en 5 worden aan naar elkaar toe gerichte uiteinden verbonden middels een ringvormige omhulling 20B en een verdere omhulling 20A. De verdere omhulling 20A is een verloopstuk waarvan de uiteinden een verschillende diameter hebben. Het smalste uiteinde van het verloopstuk 20A is zodanig gekozen dat het kan worden opgenomen in de ring 20B. Ring 20B past om één van de buizen, in dit voorbeeld buis 4, terwijl het uiteinde met de grootste diameter van de verdere omhulling 20A om de andere buis 5 past. Figuren 3A en 3B tonen de tweede set buizen zowel in uiteengenomen delen als in samengestelde of geassembleerde toestand. Volgens de uitvinding worden er nu drie lasnaden aangebracht: één lasnaad L1, die ring 20B verbindt aan buis 4, één lasnaad L3, die verloopstuk 20A verbindt aan buis 5, en een lasnaad L2, die het verloopstuk 20A en de ring 20B verbindt. Alle lasnaden verlopen langs de omtrek van de buizen en/of de omhullingen en worden bij voorkeur aangebracht onder gebruikmaking van een lasinrichting, die geschikt is voor orbitaal lassen.

Een geschikt materiaal voor verloopstuk 20 A en lasovergangsring 20B is een materiaal met een gelijke of hogere kwaliteit dan het materiaal van de te verbinden buizen 4, 5. Bij voorkeur omvatten verloopstuk 20 A en lasovergangsring 20B hoger gelegeerd materiaal, d.w.z. met een hogere treksterkte dan buizen 1 en 2. Indien buizen 1 en 2 bijvoorbeeld van staal 37 zijn vervaardigd, dan is staal 42 bijvoorbeeld een geschikt materiaal voor de lasovergangsring. Een geschikt materiaal voor omhulling 20 is in dit voorbeeld 309 materiaal: een legering met roestvast staal.

Er zijn diverse soorten lasinrichtingen voor orbitaal lassen bekend op het relevante vakgebied. Een geschikte lasinrichting maakt bij voorkeur gebruik van het TIG-proces (wolfraam elektrode met een inert gas), waarbij het basismetaal tot smelting wordt gebracht en zelf de las vormt. Er is geen lastoevoegmateriaal nodig, zodat met een gesloten laskop kan worden gewerkt.

Tijdens het lassen vormt zich tussen de wolfraamelektrode en het werkstuk een boog. Om de boog te starten wordt het schermgas geïoniseerd zodat er een pad ontstaat voor de lasstroom. Een condensator stuurt stroom in de boog zodat de hoogspanning daalt tot een punt waar de energietoevoer geregeld kan gaan worden. De energietoevoer reageert op de vraag naar vermogen en verschaft stroom om de boog in stand te houden. Bij orbitaal lassen beweegt de boog zich tijdens het lasproces in een rondraaiende baan om de buizen en de omhulling.

Bij voorkeur is de lasinrichting ingericht om automatisch te lassen. De lasinrichting maakt bij voorkeur gebruik van een procédé waarbij de lasparameters grotendeels automatisch kunnen worden ingesteld. De lasinrichting begint met parameters die conservatief gekozen zijn en voert dan langzaam de stroom op. Er wordt dan gezocht naar een punt waarbij de doorlassing ontstaat. Deze methode staat ook wel bekend als Automatic Penetration Control (APC). Bij voorkeur is de lasinrichting voorzien van een doorlassensor die de doorlaszekerheid bewaakt door het meten van de eigenfrequentie van het smeltbad. Deze frequenties zijn een goede indicatie voor de eigenschappen van de dynamica van het smeltbad. Indien het bad volledige doorlassing heeft, d.w.z. dat de las volledig is gesmolten, is er sprake van de gewenste frequentie. Door de stroom te variëren, kan de doorlassing worden beheerst. De APC in combinatie met de doorlassensor leveren een kwalitatief hoogwaardig las met als groot voordeel dat het redelijk eenvoudig is om de juiste lasparameter te vinden en de machine correct in te stellen. Eén van de aanvragers, Dutch Innovative Welding B.V. te Rijssen, brengt een lasinrichting met de bovengenoemde eigenschappen in de handel onder de naam ServoTIG lasmachine, die bovendien is voorzien van de bovengenoemde doorlassensor.

Figuren 4A en 4B illustreren toepassing van een orbitale lasinrichting 100 bij de werkwijze volgens de uitvinding. In een schematisch aanzicht en een gedeeltelijk doorsnede-aanzicht zijn drie situaties uit het lasproces getoond. In situatie S1 worden de buis, 1 respectievelijk 3, en ring 30 ingespannen in de open kop 110 van de lasinrichting 100. Kop 110 wordt vervolgens afgesloten in de richting van pijl A. In situatie S2 wordt er beschermgas in de kop geleid. Zo ontstaat in een afgesloten omgeving een "kamer" met een atmosfeer waarin gelast kan worden. Situatie S3 geeft de start van het lasproces weer. De rotor 120 met elektrode draait in de kop 110 in de richting van pijl B om de buis 1, respectievelijk 3, met ring 30 en last deze aan elkaar.

De uitvinding is tenslotte vanzelfsprekend niet beperkt tot de beschreven en getoonde voorkeursuitvoeringsvormen, maar strekt zich uit tot elke uitvoeringsvorm die valt binnen de reikwijdte van de beschermingsomvang, zoals gedefinieerd in de conclusies en bezien in het licht van de voorgaande beschrijving en bijbehorende tekeningen.

Claims (11)

1. Werkwijze voor het verbinden van buizen, gekenmerkt door de volgende stappen: het aanbrengen van een ringvormige omhulling om naar elkaar toe gerichte uiteinden van de buizen; het vastlassen van de ringvormige omhulling aan elk van de buizen langs de omtrek ervan.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, voor het vervangen van een koppeling tussen verbonden buizen, omvattende de volgende stappen: het loskoppelen van de buizen door het verwijderen van de koppeling die de buizen verbindt, het plaatsen van een op maat gemaakte verdere buis tussen de losgekoppelde buizen, het aanbrengen van ringvormige omhullingen om naar elkaar toe gerichte uiteinden van de verdere buis en de losgekoppelde buizen; en het vastlassen van de ringvormige omhullingen aan elk van de buizen langs de omtrek ervan.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij de werkwijze de stappen omvat van het aan ten minste één van de naar elkaar toe gerichte uiteinden van de buizen aanbrengen van een verdere omhulling voor samenwerking met de ringvormige omhulling, het aan de buis vastlassen van de verdere omhulling rond de omtrek ervan en het aan elkaar vastlassen van de ringvormige omhulling en de verdere omhulling langs de omtrek ervan.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij een verdere omhulling wordt geselecteerd, waarvan de uiteinden een verschillende diameter hebben en waarbij het smalste uiteinde wordt opgenomen in de ringvormige omhulling.

5. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de buizen van staal zijn vervaardigd en waarbij de ringvormige omhulling van hoger gelegeerd staal is vervaardigd.

6. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het lassen wordt uitgevoerd middels een lasinrichting, die geschikt is voor orbitaal lassen.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, waarbij de lasinrichting is voorzien van een gesloten laskop.

8. Werkwijze volgens conclusie 6 of 7, waarbij de lasinrichting is voorzien van een doorlassensor.

9. Werkwijze volgens conclusie 6, 7 of 8, waarbij de lasinrichting geschikt is om te lassen volgens het TIG proces.

10. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze verder de stap omvat van het aanbrengen van isolatiemateriaal om de ringvormige omhulling.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, waarbij de werkwijze de volgende stappen omvat: het aanbrengen van schaalvormig isolatiemateriaal om de ringvormige omhulling en de aangrenzende buizen; en het aanbrengen van waterdicht materiaal om het schaalvormig isolatiemateriaal.