DE29611845U1 - Verbindungseinrichtung zum Verbinden von Rohren - Google Patents

Description

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Verbinduncfseinrichtuncr zum Verbinden von Rohren Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Verbinder zum Verbinden von Rohren, vorzugsweise von vernetzten Kunststoffrohren.

Zum Verbinden von Rohren sind verschiedene Verbindungseinrichtungen bekannt, die ihrem jeweiligen Einsatzzweck entsprechend ausgebildet sind.

Bei Rohren von beispielsweise 32 oder 50 mm Durchmesser fanden in der Pneumatik beispielsweise metallische Rohrverbinder ihren Einsatz. Diese in der Regel gegossenen Verbinder waren entweder linear-rohrförmig oder T-förmig, um entweder zwei oder drei Rohre miteinander zu verbinden. Derartige metallische Verbinder weisen jedoch wesentliche Nachteile auf. Bereits bei den vorgenannten Rohrdurchmessern kommt es zu einem sehr hohen Gewicht des metallischen Verbinders, welches bei noch größeren Rohrdurchmessern nicht linear, sondern in etwa mit der dritten Potenz des Rohrdurchmessers zunimmt. Darüber hinaus sind Metalle in der Regel instabil gegenüber Säuren und häufig für Lebensmittel nicht zugelassen. Spezielle Legierungen, wie beispielsweise Chrom-Nickel-Stähle, weisen zwar höhere chemische Stabilität auf, sind jedoch schwierig zu verarbeiten und extrem teuer.

Da sich Kunststoff-Verrohrungen zunehmend eine immer breiter werdende Anwendungspalette erschließen, ist auch hier der Einsatz von Metallen eher unerwünscht. Aufgrund eines anderen Temperaturausdehnungsverhaltens kommt es zu Spannungen im Metall-Kunststoff-Übergang und durch die Eigenschaften des Metalls zu einer unerwünschten Verschlechterung der ansonsten hochinteressanten KunststoffVerrohrung.

Im Bereich der Pneumatik, der Hausinstallation, der Abwasser- sowie Frischwassersysteme, der chemischen Industrie fanden bisher für verschiedene Anwendungszwecke jeweils verschiedene Bauteile ihren Einsatz.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein universelles Verbindungselement zu schaffen, das von hoher chemischer Stabilität bzw. säurefest ist, geringes Gewicht hat, einfach zu fertigen und vielseitig einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird auf höchst überraschende Weise bereits mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch Verwendung eines blockförmigen Grundkörpers, der ganz oder zu einem großen Teil aus einem vernetzten Kunststoff besteht oder zumindest einen vernetzten Kunststoff enthält, kann eine vielseitige Verbindungseinrichtung geschaffen werden.

Bisher ging man davon aus, daß Kunststoffe aufgrund eines gegenüber Metallen schlechteren Temperatur-ZeitStands-Diagramms für hochbelastete Verbindungseinrichtungen nicht geeignet sind. Dieses Vorurteil konnte der Erfinder jedoch durch Verwendung von vernetzten Kunststoffen, z.B. von vernetztem Polyethylen oder vernetztem Polyacetal, vollständig widerlegen.

Durch den Einsatz von Polyethylen mit bevorzugten Vernetzungsgraden von mindestens 60 % konnten Verbindungseinrichtungen geschaffen werden, die dauerhaft hohen Druckbelastungen (ausgeübt von Fluiden, Riesel- und Blasgütern) widerstanden und dennoch im Vergleich zu Metallen extrem leicht waren.

Weitere Kunstoffe, die für eine derartige

Verbindungseinrichtung mit ebenso guten Eigenschaften zur Verfügung stehen, umfassen insbesondere Phenolharz oder sind Kunststoffe auf der Basis ungesättigter Polyesterharze.

Wahlweise können diese Kunststoffe zur nochmaligen Verbesserung ihrer mechanischen Eigenschaften, wie Festigkeit und Schlagbeständigkeit mit Zusätzen verstärkt werden, wobei sich hierbei als Verstärkungsstoffe

insbesondere Glas- und Kohlenstoffasermaterialien anbieten. Beispielsweise ist als ein faserverstärkter Kunstoff dieser Art aus der Gruppe der "glasfaserverstärkten ungesättigten Polyesterharze (GF-UP)" insbesondere SMC 0300 zu nennen, das im Brandfall weder schmilzt noch tropft und für Anwendungen geeignet ist, die erhöhte Oberflächenqualität sowie geringere Verzugs- und Schwindungsneigung erfordern.

Durch Wahl eines blockförmigen Grundkörpers, der im wesentlichen senkrecht zueinander oder unter einem Winkel zueinander ausgerichtete Außenflächen aufweist, konnte preisgünstiges Blockmaterial eingesetzt werden, welches auf einfache Weise durch Bohren, Sägen, Schneiden, Schleifen oder Fräsen bearbeitbar war. Die mechanische Bearbeitung kann vor oder nach der Vernetzung erfolgen.

Diese Bearbeitungsmöglichkeiten bestehen selbst nach Fertigstellung und Vernetzung des Verbinders weiter. Vor Ort können mittels handgehaltener Werkzeuge Bohrungen mit oder ohne Gewinde in den Verbinder eingebracht werden, um den Anschluß weiterer Zu- oder Abführungen zu ermöglichen.

Bereits mit einem einfachen kubischen Kunststoffblock als Grundkörper ist es möglich, durch Einbringen einer Durchgangsbohrung sowie einer weiteren, seitlich in die Durchgangsbohrung mündenden Bohrung, einen T-Verbinder zu realisieren.

Der Einsatz des erfindungsgemäßen Verbinders ist jedoch keineswegs auf Rohre mit gleichem Durchmesser beschränkt. Es können Übergangsstücke und Verbindungen hergestellt werden, welche als Zwischenstück für verschiedenste Verbindungssysteme dienen. Mit konisch verlaufenden Durchgangsbohrungen oder ineinander mündende Bohrungen mit verschiedenem Durchmesser können Adapterstücke für beliebige verschiedene Durchmesser und sogar für verschiedene Flanschsysteme hergestellt werden.

Vom einfachen Distanzstück bis zum komplizierten Mehrfachverbinder mit nachträglich vor Ort angebrachten zusätzlichen Anschlüssen kann der erfindungsgemäße Blockverbinder aus vernetztem Kunststoff seine Anwendung

finden.

Zur Erleichterung der Bearbeitung ist es ebenfalls möglich, zunächst unvernetzte Kunststoffblöcke formgebend zu bearbeiten, wie etwa durch Bohren, Fräsen, Sägen, Schneiden, Schleifen usw., und diese danach beispielsweise durch Bestrahlung zu vernetzen.

Alternativ sind derartige Blockverbinder durch Spritzguß formbar, wobei die nachträgliche Strahlenvernetzung oder eine bereits beim Spritzgießen erfolgende chemische Vernetzung möglich ist.

Zur Aufnahme der Spann- und Zugkräfte der Anpreßschrauben an der Flanschverbindung wird ein Ankerelement in den Kunststoff eingesetzt. Durchgehende Bolzen haben die Funktionen:

a) Verteilung der Zugkräfte der Flanschverbindung,

b) Stabilisierung des Kunststoffverbinders gegen Verzug.

Die Ankerelemente können vorteilhaft als

Gewindebolzen, Zugstäbe, Querbolzen oder auch als Stehbolzen ausgebildet sein und weisen vorzugsweise jeweils von außen zugängliche Befestigungsmittel in Form von Innen- oder Außengewinden auf.

Zur exakten Positionierung der Zugstäbe oder Stehbolzen können diese innerhalb des Grundkörpers durch querverlaufende Bolzen gesichert sein.

Die Dichtwirkung vom Verbinder zum angeschlossenen Rohr wird durch jeweils in der Anschlußfläche angeordnete, konzentrische Rillen noch erheblich gesteigert.

Aufgrund der vielseitigen Bearbeitbarkeit der Blockware bzw. der flexiblen Formenwahl beim Spritzguß muß die Anschlußfläche des Blockverbinders keineswegs eben sein, sondern kann auch konische Abschnitte, beispielsweise für den Anschluß eines konischen Verbinders, umfassen.

Darüber hinaus kann durch Wahl der Neigung von jeweiligen Anschlußflächen relativ zueinander nahezu jeder beliebige Anschlußwinkel zwischen zwei Rohren verwirklicht werden.

Aufgrund der formelastischen sowie formstabilen

Eigenschaften bedarf es zur Ausbildung einer fluiddichten Verbindung nicht der Zwischenlage weiterer Dichtmittel oder Dichtungen. Dieser überaus erhebliche Vorteil, beispielsweise im Hinblick auf die verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten oder chemischen Eigenschaften, gestattet die Verwendung des Verbinders sowohl für einen weiten Temperaturbereich als auch für vielfältige und unterschiedliche Einsatzzwecke. Diese liegen neben der sanitär, Haus-, Fahrzeug- und Flugzeuginstallation im Bereich der chemischen sowie Lebensmittelindustrie, der Pneumatik und generell auf dem Gebiet des Fluidtransportes.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele detaillierter beschrieben.

Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbinders aus der Richtung eines

angeschlossenen Rohres,
Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbinders in

der Ebene der Längsachse seiner Durchgangsbohrung, Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbinders in etwa in der Ebene der Mittenachsen der Durchgangsbohrungen.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf das erste, in den Fig. 1 und 2 dargestellte, erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel der im ganzen mit 1 bezeichnete Verbinder beschrieben.

Der Verbinder 1 umfaßt einen aus vernetztem Kunststoff bestehenden, blockförmigen Grundkörper 2. Der vernetzte Kunststoff kann vernetztes Polyethylen (PE), vernetztes Polyacetal, vernetztes Phenolharz oder auch SMC 0300 umfassen oder aus diesem bestehen. Desweiteren kann statt den vorgenannten Kunststoffen eine beliebige andere Kunststoffsorte (auch faserverstärkte Kunststoffe) oder

Mischungen von Kunststoffsorten mit ähnlichen Festigkeitseigenschaften Verwendung finden.

Der Grundkörper 2 besteht aus Blockmaterial, d.h. Vollmaterial, das mit im wesentlichen ebenen Seitenwänden gefertigt ist. Dieses Blockmaterial wird entweder durch formbearbeitende Maßnahmen, wie beispielsweise Bohren, Fräsen, Sägen, Schneiden, Schleifen oder dergleichen, in seine nachfolgend im einzelnen beschriebene Form gebracht.

Alternativ wird der Grundkörper 2 durch Spritzgießen in seine endgültige Form gebracht. Hierbei kann entweder eine nachträgliche Strahlenvernetzung stattfinden oder durch chemische Beigaben im Kunststoff eine chemische Vernetzung eingeleitet werden.

Bevorzugte Vernetzungsgrade sind hierbei mindestens 60 %.

Durch den Grundkörper 2 erstreckt sich eine Durchgangsbohrung 8, die jeweils in äußere Anschlußflächen 3, 5 für das Anflanschen oder Anschließen von Rohren 6, 7 mündet. Senkrecht zur Durchgangsbohrung 8 mündet in diese, wie aus Fig. 2 zu ersehen, eine Durchgangsbohrung 16 von der Anschlußfläche 4 ausgehend und vervollständigt somit die Fluidführung für einen T-förmigen Verbinder 1.

Ohne Beschränkung der Allgemeinheit sind am Verbinder 1 in der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform nur einige von einer Vielzahl von Flanschmöglichkeiten dargestellt.

Das Rohr 7 ist beispielsweise mittels eines Flanschrings 17, der dessen seitlich erweiterten Flanschbereich von hinten übergreift, mit der Anschlußfläche 31 an die Anschlußfläche 3 des Grundkörpers ohne Zwischenlage von irgendwelchen Dichtmitteln oder Dichtungen gepreßt. Hierbei umgreift der Flanschring 17 das Rohr 7 mit nur geringem seitlichem Spiel, um bei hohen Drücken auftretende elastische Formänderungen des Rohrs 7 stets sicher auszuschließen. Der seitlich erweitere Flanschbereich des Rohrs 7 ist vorzugsweise mit dem in der DE-OS 44 23 372.3 oder der EP 95 110 340.7 dargestellten

Verfahren hergestellt.

Die Anschlußflächen 3 und 4 sind mit konzentrisch zur Durchgangsbohrung 8, 16 verlaufenden Rillen ausgestattet, die sich beim Anschließen von Rohrstücken dichtend in die Anschlußfläche 31 des jeweiligen Rohres beispielsweise des Rohrs 7 pressen. Hierdurch wird ein fluiddichter Sitz weiter unterstützt.

Der Flanschring 17 wird mit Schrauben (nicht dargestellt), die in Innengewinde von Zugstäben 9 eingeschraubt werden, am Grundkörper 2 gehalten. Die Zugstäbe 9 sind mit quer zu diesen verlaufenden und diese vorzugsweise unter 90° durchtretenden Stiften 12 gegen axiales Verrutschen im Grundkörper 2 gesichert. Die Stifte 12 sitzen hierbei vorzugsweise formschlüssig eingepreßt in Sacklochbohrungen des Grundkörpers 2.

Alternativ können Flanschringe 17 mittels

Gewindebolzen 18 und entsprechenden Muttern, beispielsweise an der Anschlußfläche 4, gehalten sein.

Es liegt darüber hinaus im Rahmen der Erfindung, statt der Zugstäbe 9 Stehbolzen mit Außengewinden oder andere geeignete Ankerelemente einzusetzen. Ein derartiger Stehbolzen 9 kann, wie in Fig. 2 auf deren rechten Seite dargestellt, beim Anziehen eines weiteren Losflansches Spannungen im Grundkörper 2 aufnehmen.

Der Anschlußfläche 3 gegenüberliegend und am anderen Ende der Durchgangsbohrung 8 ist das Rohr 6 mittels eines Innenkonus 19 fluiddicht am Grundkörper 2 gehalten. Die Anschlußfläche 5 weist hierbei einen konischen Flächenabschnitt 2 0 auf, welcher an der Außenseite des durch den Innenkonus 19 schräg nach außen gewölbten Rohres 6 anliegt. An der hinteren, ebenfalls konischen, sich nach oben verjüngenden Flanke des Rohrs 6 liegt kraftbeaufschlagt der Flanschring 22 mit seiner konischen Innenfläche 21 an. Durch den Innenkonus 19, den konischen Anschlußflächenabschnitt 20 sowie den Flanschring 22 mit seiner konischen Innenfläche 21 wird ein Verbinder bereitgestellt, der im wesentlichen vom Prinzip des in der

Gebrauchsmusteranmeldung G 89 11 166.4 beschriebenen Verbinders Gebrauch macht, wobei die Offenbarung dieses Schutzrechtes vollumfänglich auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung bzw. des sich daraus ergebenden Schutzrechtes gemacht wird.

Weitere Befestigungsmöglichkeiten sind an dem Blockverbinder 1 des im Querschnitt in Fig. 3 dargestellten zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels gezeigt.

Bei geringen Drücken und kleinen Durchmessern kann beispielsweise bereits ein einfaches Innengewinde 23 zum Anschluß eines mit Außengewinde versehenen Rohres oder entsprechenden Rohradapterstückes an der Anschlußfläche dienen.

Darüber hinaus ist es möglich, beispielsweise im Bereich 24 der Wand des Grundkörpers 2 oder in anderen Wandbereichen selbst nach Montage oder während der Montage vor Ort weitere Durchgangsbohrungen zum Anschließen von Zu- oder Abführungen vorzusehen.

Eine nochmals alternative Befestigungsform für die Ankerelemente 9 ist im linken Bereich des Verbinders 1 oberhalb der Anschlußfläche 3 dargestellt.

Parallel zur Anschlußfläche 3, 5, 26 verlaufen Sackloch- oder Durchgangsbohrungen 25 neben den fluidführenden Durchgangsbohrungen 8, 27 im wesentlichen senkrecht zu diesen Durchgangsbohrungen. In Normalenrichtung von der Anschlußfläche 3, 5, 26 aus erstrecken sich zugehörige Sacklochbohrungen 28, vorzugsweise mittig und senkrecht, durch die jeweiligen Bohrungen 25. Ein zylindrischer Bolzen 29, der beispielhaft nur in der unteren linken Ecke des Verbinders 1 dargestellt ist, ist jeweils in den Bohrungen 28 so angeordnet, daß dessen mit Innengewinde versehene Durchgangsbohrung 30 koaxial zur Bohrung 2 8 verläuft und der Bolzen 2 9 somit innerhalb des Grundkörpers 2 ein Ankerelement 9 für Schrauben oder Stehbolzen bildet.

Es liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung, die jeweiligen vorstehend beschriebenen Befestigungssysteme in Abhängigkeit von anwendungsbezogen vorgegebenen Durchmessern

und Drücken in beliebiger Kombination einzusetzen.

Desweiteren liegt es im Rahmen der Erfindung, den Verbinder 1 mit beliebig geneigten weiteren Bohrungen 27 zum winkligen Anschluß zusätzlicher Rohre zu versehen. Hierbei ist dann zumindest eine Anschlußfläche 26 unter einem Winkel &ogr;&igr;, der nicht ein Vielfaches von 90 Grad beträgt, zu zumindest einer weiteren Anschlußfläche geneigt.

Aufgrund der mechanischen Ausbildung sowie der Materialwahl für den Grundkörper 2 ist der erfindungsgemäße Verbinder 1 sowohl für pneumatische, luft- und wassertechnische als auch chemische oder lebensmitteltechnische Anwendungen geeignet. Weiterhin können außer Rohrverbindungen auch Verbindungen zu Schläuchen oder Meßfühlern von Meßgeräten sowie zu ähnlichen Einrichtungen, wie Armaturen usw., hergestellt werden.

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13 Bezuaszeichenliste

1 Verbinder

2 blockförmiger Grundkörper

3 Anschlußfläche

4 Anschlußfläche

5 Anschlußfläche

6 Rohr

7 Rohr

8 Durchgangsbohrung

9 Ankerelement

10 Befestigungsmittel

11 Zugstäbe

12 Stift

13 mit Innengewinde versehene Durchgangsbohrung

14 Anschlußfläche

15 Anschlußfläche

16 Durchgangsbohrung

17 Flanschring

18 Gewindebolzen

19 Innenkonus

2 0 konischer Abschnitt der Anschlußfläche

21 konische Innenfläche

22 Flanschring

23 Innengewinde

24 Wandbereich

2 5 Sackloch- oder Durchgangsbohrung

26 Anschlußfläche

27 Durchgangsbohrung

28 Sacklochbohrung

29 Bolzen mit

3 0 Durchgangsbohrung und Innengewinde 31 Anschlußfläche der Rohrflansche

Claims (18)

Schutzansprüche

1. Verbinder (1) zum Verbinden von Rohren (6, 7) oder dergleichen umfassend

- einen blockförmigen Grundkörper (2) ,

- zumindest eine an dem Grundkörper (2) angeordnete Anschlußfläche {3, 4, 5) für das Anschließen oder Anflanschen von Rohren (6, I)₁

bei welchem der Grundkörper (2) des Blockverbinders (1) aus einem venetztem Kunststoff besteht oder einen vernetzten Kunststoff enthält.

2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vernetzte Kunststoff Polyethylen (PE) oder Polyacetal ist.

3. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vernetzte Kunststoff Phenolharz (PF-Harz) oder ungesättigtes Plyesterharz ist.

4. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vernetzte Kunststoff SMC ist.

5. Verbinder nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kunststoff ein faserverstärkter Kunstoff ist.

6. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der Grundkörper (2) aus Blockmaterial gefertigt ist und nach seiner Formgebung strahlenvernetzt worden ist.

7. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der Grundkörper (2) im wesentlichen durch Spritzguß geformt ist und nach der Formgebung strahlenvernetzt

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worden ist.

8. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der Grundkörper (2) im wesentlichen durch Spritzguß geformt und chemisch vernetzt worden ist.

9. Verbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der Grundkörper (2) wenigstens eine Durchgangsbohrung (8) aufweist, welche beidseitig in eine Anschlußfläche (4, 5) mündet.

10. Verbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Durchgangsbohrung (8) verschiedene Durchmesser in der Nähe von verschiedenen Anschlußflächen hat.

11. Verbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der Grundkörper (2) Ankerelemente (9) für Befestigungsmittel (10) umfaßt.

12. Verbinder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ankerelemente (9) Zugstäbe (11) umfassen, welche innerhalb des Grundkörpers (2) in Durchgangsbohrungen beherbergt sind und auf deren gegenüberliegenden Seiten mit jeweils von außen zugängliche Befestigungsmittel (10) versehen sind.

13. Verbinder nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,

daß die Zugstäbe (11) innerhalb des Grundkörpers (2), vorzugsweise mit quer durch die Zugstäbe (11) verlaufenden Stiften (12)_; gegen Versatz in axialer

12 Richtung gesichert sind.

14. Verbinder nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in die mindestens eine Durchgangsbohrung (8) eine mit Innengewinde versehene Bohrung (13) mündet.

15. Verbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußfläche (3, 4, 5) konzentrische Rillen aufweist.

IG. Verbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußfläche (5) einen konischen Abschnitt (2 0) umfaßt.

17. Verbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Anschlußflächen (14) relativ zu zumindest einer weiteren Anschlußfläche (15) unter einem Winkel, der nicht ein Vielfaches von 90 Grad beträgt, angeordnet ist.

18. Verbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Anschlußfläche (3) des Grundkörpers (2) und der Anschlußfläche (31) des Rohrs (6, 7) keine Dichtung oder Dichtmittel angeordnet sind.