DE102007056822B4

DE102007056822B4 - Rohrabzweigelement aus Kunststoff und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE102007056822B4
Application number: DE200710056822
Authority: DE
Inventors: Norbert Funke; Hans Guenter Funke
Original assignee: Funke Kunststoffe GmbH
Current assignee: Funke Kunststoffe GmbH
Priority date: 2007-11-23
Filing date: 2007-11-23
Publication date: 2012-11-08
Anticipated expiration: 2027-11-24
Also published as: DE102007056822A1

Abstract

Rohrabzweigelement (100) aus Kunststoff mit einem Durchgangsrohr (10) und einem Schrägabzweigstutzen (20) mit einem relativ dazu kleineren Durchmesser, der an einer Ausnehmung in einem Durchgangsrohrmantel (11) des Durchgangsrohrs (10) mündet und dessen Mittelachse (21) an seinem vom Durchgangsrohr (10) abgewandten Anschlussstutzenende (22) einen Winkel von 30° bis 60° mit einer Durchgangsrohrmittelachse (13) des Durchgangsrohrs (10) einschließt, wobei die Ausnehmung kreisrund in Bezug auf eine quer zur Durchgangsrohrmittelachse (13) ausgerichtete Bohrungsachse (28) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrägabzweigstutzen (20) ein Übergangssattelstück (26) umfasst, das einen in die Ausnehmung im Durchgangsrohrmantel (11) eingesetzten Bund (24) und einen am Durchgangsrohrmantel (11) anliegenden Flansch (25) sowie wenigstens ein Übergangsrohrelement (23) aufweist, welches in das Anschlussstutzenende (22) übergeht, und wobei die Mittellinien zumindest der Außenflächen des Bundes (24) und des Flansches (25) quer zur Durchgangsrohrmittelachse (13) ausgerichtet sind, wobei das Übergangsrohrelement (23) als ein Rohrbogensegment ausgebildet ist und der Bund (24) und/oder der Flansch...

Description

Die Erfindung betrifft ein Rohrabzweigelement aus Kunststoff mit einem Durchgangsrohr und einem Schrägabzweigstutzen mit einem relativ dazu kleinerem Durchmesser, der an einer Ausnehmung in einem Durchgangsrohrmantel des Durchgangsrohrs mündet und dessen Mittelachse an seinem vom Durchgangsrohr abgewandten Anschlussstutzenende einen Winkel α von 30° bis 60° mit einer Durchgangsrohrmittelachse des Durchgangsrohrs einschließt, wobei die Ausnehmung kreisrund in Bezug auf eine quer zur Durchgangsrohrmittelachse ausgerichtete Bohrungsachse ist, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
In der DE 41 35 443 C1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Abzweigung an einem Betonkanalrohr mit einem Kunststoff-Inlinerrohr offenbart. In eine Ausnehmung im Rohrmantel wird ein Abzweigstutzen eingesetzt, der einen an die Krümmung des Inlinerrohrs angepassten Flansch aufweist. Mit dem Flansch wird der Abzweigstutzen auf den Rohrmantel geklebt, wozu aber eine große Flanschbreite erforderlich ist, um die erforderliche Festigkeit der Klebverbindung zu erreichen. Der hohe handwerkliche Aufwand der Herstellung der Abzweigung ist aber nur bei großen Entwässerungsrohren wirtschaftlich vertretbar.
Zur Grundstücksentwässerung benötigte Kunststoff-Rohrabzweigelement können für gängige kleine Nenndurchmesser des Durchgangsrohrs von bis zu ca. 200 mm einteilig als Spritzgießteile wirtschaftlich hergestellt werden. Bei größeren Durchmessern des Durchgangsrohrs oder auch bei ungewöhnlichen Durchmesserkombinationen von Durchgangsrohr und Abzweigstutzen müssen sie jedoch in Handarbeit hergestellt werden, weil die Kosten zur Herstellung einer Spritzgießform im Verhältnis zu den Stückzahlen zu hoch sind. Bei der Verbindung eines Durchgangsrohrs und eines Abzweigstutzens sind die die üblichen Anforderungen zur Herstellung einer haltbaren Klebverbindung wie Gestaltung und Vorbereitung der Fügeflächen sowie Trocknungsseiten und Klimabedingungen bei der Lagerung zu beachten, was zu hohen Kosten führt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Verschneidung zwischen dem Durchgangsrohr und dem schräg darin eingeführten Abzweigrohr nicht rund, sondern elliptisch ist, noch dazu auf einer gewölbten Mantelfläche, so dass schon die exakte Einbringung der Ausnehmung in den Durchgangsrohrmantel sehr viel Zeit und Geschick erfordert.
Die CH 557 981 A5 zeigt ein Anschlussstück, bei dem der Abzweig sich über eine kreisrunde Öffnung an das Durchgangsrohr anschließt. Löt- und Schweißarbeiten sollen danach vermieden werden. Um eine Drehbarkeit des Anschlussstutzens zu bewirken, muss dieser mit seinem Flansch die Ränder des Kreisausschnittes am Durchgangsrohr beidseitig umfassen, wozu Vorsprünge an der einen Seite des Stutzens vorhanden sind. Gegenüberliegend, unterhalb des schräg stehenden Stutzens liegt jedoch nur ein Profilabschnitt vor. Unterhalb des sehr schräg stehenden Stutzens ist kein oberer Flansch mehr gegeben und wäre angesichts der extremen Schrägstellung auch nicht mehr zugänglich, um eine Schweißnaht fertigen zu können. Die Strömungsverhältnisse sind zudem ungünstig, denn der Querschnitt verengt sich im Bereich der Mündung.
Die FR 2075581 A5 sieht ebenfalls die Anstellung des Übergangsstücks in einem sehr spitzen Winkel vor, so dass das Verschweißen mit dem Hauptrohr wiederum schwierig ist. Auch muss ein Rohrabschnitt mit einem exakten Schrägschnitt abgelängt werden, damit dieser in das Übergangsstück passt. Schließlich muss auch noch eine Verklebung oder Verschweißung zwischen dem Übergangsstück und dem Rohransatzstutzen vorgenommen werden.
Aufgabe der Erfindung es daher, ein Rohrabzweigelement der eingangs genannten Art anzugeben, das einfach und kostengünstig handwerklich herstellbar ist.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Rohrabzweigelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
Dadurch, dass die Ausnehmung kreisrund in Bezug auf eine quer zur Durchgangsrohrmittelachse ausgerichtete Bohrungsachse ist, können einfache Bohrkronen benutzt werden. Kerngedanke der Erfindung ist, dass der Schrägabzweigstutzen so angepasst ist, dass seine mit dem Durchgangsrohr zu verbindenden Teilbereiche an einem Ende ebenfalls kreisrund sind – zumindest am Außenumfang – und dass die Verbindung mit dem Durchgangsrohr wie bei einem einfachen rechtwinkligen Abzweig erfolgt, unabhängig davon, welche Schrägstellung das Anschlussstutzenende besitzt. Dies wird dadurch ermöglicht, dass der Schrägabzweigstutzen ein Übergangssattelstück umfasst, das einen in die Ausnehmung im Durchgangsrohrmantel einsetzbaren Bund und einen am Durchgangsrohrmantel anzulegenden Flansch aufweist.
Da die Mittellinien zumindest der Außenflächen des Bundes und des Flansches, also derjenigen Teilbereiche des Schrägabzweigstutzens, die direkt am Durchgangsrohr anzulegen sind, quer zur Durchgangsrohrmittelachse ausgerichtet sind, kann das Bohren der Ausnehmung in den Kunststoffrohrmantel sehr einfach mit handelsüblichen Lochsägen erfolgen, ohne dass aufwendige Bohrlehren oder dergleichen benutzt werden müssen.
Um zu erreichen, dass das Anschlussstutzenende schräg zum Durchgangsrohr ausgerichtet ist, schließt sich an den Endbereich mit Flansch und Bund ein Übergangsrohrelement an, welches in das eigentliche Anschlussstutzenende übergeht.
Erfindungsgemäß wird der, Flansch und/oder der Bund mit dem Durchgangsrohrmantel verschweißt, insbesondere durch Extrusionsschweißen mit einem Handextruder. Durch diesen kann geschmolzenes Schweißgut besonders schnell aufgebracht werden. Als Schweißgut kann exakt derjenige Kunststoff gewählt werden, aus dem auch Durchgangsrohr und Abzweigstutzen auch gebildet sind, sogar einschließlich der charakteristischen Durchfärbung des Materials.
Außerdem kann die Flanschbreite bei einer Schweißverbindung gegenüber dem Flansch für eine Klebverbindung wesentlich reduziert sein, da der Flansch nur noch eine Kante bereit zu stellen braucht, die das Anlegen einer Schweißraupe ermöglicht.
Der Flansch des Übergangssattelstücks ermöglicht die exakte Positionierung des Abzweigstutzens am Durchgangsrohr vor dem Verbinden. Damit ist es weiterhin möglich, den Bund sehr exakt an die Kantenhöhe am Rand der Ausnehmung im Durchgangsrohrmantel anzupassen. Beim fertigen Produkt ragt somit der Bund nicht mehr als nötig in den durchströmbaren Querschnitt des Durchgangsrohrs hinein.
Am fertigen Produkt bieten Flansch und Bund der Vorteil einer guten Abstützung bei einer evtl. Biegebeanspruchung des Abzweigstutzens, so dass die Belastung der stoffschlüssigen (Schweiß- oder Kleb-)Verbindung über deren Umfangsrichtung vergleichmäßigt wird. Lokale Spannungsspitzen werden durch die erfindungsgemäße Konfiguration eines rechtwinklig zur Durchgangsrohrachse am Durchgangsrohrmantel angebrachten Übergangssattelstücks mit Flansch und Bund ohnehin stark reduziert, selbst bei extremen Schrägstellungen des Abzweigstutzens von weniger als 45° zur Durchgangsrohrachse.
Um zur Herstellung verschiedenartiger Durchmesserkombinationen von Durchgangsrohr und Abzweigstutzen auf möglichst wenige standardisierte Einzelteile zurückgreifen zu können, können innerhalb eines solchen Baukastensystems die Höhen am Bund an den maximalen Schnittkantenhöhen ausgerichtet sein. Ein evtl. störender Überstand kann dann abgetrennt werden, z. B. durch Abdrehen, wobei der Drehmeißel von einem Ende des Durchgangsrohrs eingeführt wird. Da die Schnittkante des Durchgangsrohrmantels bei dieser Herstellungsvariante immer vollständig von dem Bund überdeckt ist, braucht nach dem Bohren der Ausnehmung keine Fase mehr an die Schnittkante angearbeitet werden.
In einer anderen Variante eines auf solch einem Baukasten basierenden Herstellungsverfahrens wird die Bundhöhe minimal gewählt, so dass der Bund bei den denkbaren Kombinationen niemals in den lichten Querschnitt des Durchgangsrohrs hineinragt. Um einen kontinuierlichen Übergang zum Abzweigstutzen zu schaffen, wird an der Ausnehmung die nach innen gewandte Kante nach dem Bohren gebrochen und geglättet.
Beide Maßnahmen sind vorteilhaft, um das Bilden von Ablagerungen an Graten an der Abzweigstelle zu verhindern.
Möglich ist auch, dass der Schrägabzweigstutzen durch Verklebung der Unterseite seines Flansches mit der Außenseite des Durchgangsrohrmantels verbunden wird, und zwar entweder alternativ zur Verschweißung des Flansches, insbesondere aber zusätzlich dazu zur Erhöhung der Festigkeit.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
1 eine Rohrabzweigelement in einem Querschnitt längs einer Durchgangsrohrmittelachse;
2a einen Abzweigstutzen für ein Rohrabzweigelement im Querschnitt gemäß 1; und
2b eine Seitenansicht des Rohrabzweigelements aus 1 von links.
In 1 ist ein Rohrabzweigelement 100 mit einem Durchgangsrohr 10 und einem Abzweigstutzen 20 im Schnitt dargestellt.
Das Durchgangsrohr 10 besitzt im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Muffenende 15 und ein Spitzende 14.
Im oberen Bereich eines Rohrmantels 11 ist eine runde Ausnehmung eingebracht und zwar mit einer Bohrungsachse 28, die im wesentlichen senkrecht zu einer Durchgangsrohrmittelachse 13 ist. Kleinere Winkelabweichungen zu einem 90°-Winkel, wie sie etwa beim handgeführten Bohren ohne Bohrlehren und feste Einspannungen auftreten können, sind unbeachtlich, da die exakte Winkelausrichtung des in die Ausnehmung eingesetzten Abzweigstutzens 20 ohnehin formschlüssig über ein sich auf dem Durchgangsrohrmantel abstützendes Übergangssattelstück 26 erfolgt.
Das Übergangssattelstück 26 umfasst einen in die Ausnehmung im Durchgangsrohrmantel 11 eingesetzten Bund 24 und einen am Durchgangsrohrmantel 11 außen anliegenden Flansch 25 sowie wenigstens ein Übergangsrohrelement 23, welches in ein Anschlussstutzenende 22 übergeht. Letzteres dient dann wiederum der Verbindung mit weiteren Rohrkörpern und kann zu diesem Zweck entweder als Muffen- oder Spitzende ausgebildet sein. Das Übergangsrohrelement 23 dient der Umlenkung von dem direkt am Rohrmantel 11 ansetzenden Abzweig mit seiner rechtwinklig zur Rohrmittelachse 13 ausgerichteten Bohrungsachse 28 hin zu dem als Anschlussstutzenende 22 bezeichneten Endbereich des Schrägabzweigstutzens mit der Mittelachse 21, die in einem Winkel von 30° bis 60°, insbesondere 45°, zur Durchgangsrohrmittelachse 13 ausgerichtet ist.
Nachdem das vorgefertigte Übergangssattelstück 26 in die Ausnehmung im Durchgangsrohrmantel 11 eingesetzt wurde, ist es entlang des Außenumfangs des Flansches 25 an die äußere Mantelfläche des Durchgangsrohrs 10 angeschweißt worden. Eine dabei gebildete Schweißraupe 29 ist am fertigen Rohrabzweigelement 100 jederzeit von außen sichtbar und zugänglich, welches somit leicht auf Dichtigkeit kontrolliert und ggf. nachgearbeitet werden kann.
Der Bund 24 mit dem angrenzenden Flansch 25 gehen nahtlos in das Übergangsrohrelement 23 über, welches entweder als Rohrbogensegment ausgebildet ist oder auch in sich eine Verkettung schräg aneinander gesetzter Zylinderrohrabschnitte sein kann.
Die in 1, insbesondere aber in 2a und 2b dargestellte Ausführungsform umfasst ein Rohrbogensegment, das in 2a zwischen den gepunkteten Linien ausgebildet ist. Um das Rohrabzweigelement 100 möglichst kompakt zu gestalten und den Schrägabzweigstutzen 20 nah am Durchgangsrohr positionieren zu können, sind bei der bevorzugten Ausführungsform folgende Merkmale vorgesehen:

– Das Rohrbogensegment hat in einem Querschnitt längs der Durchgangsrohrmittelachse 13 gesehen seinen Krümmungsmittelpunkt 26.2 innen am Bund 24 auf Höhe von dessen Oberkante an einem oberen Sattelpunkt 27. Damit erstreckt sich in der Schnittzeichnung links die zylindrische Innenwandung des Anschlussstutzenendes nahezu bis direkt an die Innenwandung des Bundes 24.
– Auf der dem Sattelpunkt 27 gegenüberliegenden rechten Seite ist eine Innenfläche 24.1 des Bundes 24 als tangentialer Fortsatz einer Innenfläche 26.1 des Übergangsrohrelement 23 ausgebildet, bzw. die tangentiale Schrägstellung der Innenwandung, die in 2a durch die strichpunktierte dicke Linie angedeutet ist, setzt sich bis in das Übergangsrohrelement 23 fort, so dass neben dem rohrbogensegmentförmigen oberen Abschnitt auch noch ein Keilabschnitt 23.1 gebildet ist.

In jedem Fall gehen der Bund 24 und das Übergangsrohrelement 23 an ihren Innenflächen unabhängig von irgendwelchen streng geometrischen Definitionen möglichst fließend ineinander über, wohingegen die äußere Mantelfläche des Bundes 24 und vor allem die Ausrichtung des sich daran anschließenden Flansches 25 parallel zur Bohrungsachse 28 sind.
An dem Sattelpunkt 27 (Siehe 2b) erstreckt sich der Bund 24 genau radial zum Durchgangsrohrmantel 11, so dass seine Höhe dort in etwa der Wandstärke des Durchgangsrohrs entspricht. An den um 90° umfänglich versetzen Punkten, die in 2b links und rechts außen liegen, wird der Durchgangsrohrmantel 11 nicht radial geschnitten, sondern als Sekante, so dass dort die Höhe der Schnittkante größer ist und folglich auch der Bund 24 höher ist. Damit wird ein weitgehend bündiger Übergang im Inneren des Durchgangsrohrs 10 erreicht.

Claims

Rohrabzweigelement (100) aus Kunststoff mit einem Durchgangsrohr (10) und einem Schrägabzweigstutzen (20) mit einem relativ dazu kleineren Durchmesser, der an einer Ausnehmung in einem Durchgangsrohrmantel (11) des Durchgangsrohrs (10) mündet und dessen Mittelachse (21) an seinem vom Durchgangsrohr (10) abgewandten Anschlussstutzenende (22) einen Winkel von 30° bis 60° mit einer Durchgangsrohrmittelachse (13) des Durchgangsrohrs (10) einschließt, wobei die Ausnehmung kreisrund in Bezug auf eine quer zur Durchgangsrohrmittelachse (13) ausgerichtete Bohrungsachse (28) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrägabzweigstutzen (20) ein Übergangssattelstück (26) umfasst, das einen in die Ausnehmung im Durchgangsrohrmantel (11) eingesetzten Bund (24) und einen am Durchgangsrohrmantel (11) anliegenden Flansch (25) sowie wenigstens ein Übergangsrohrelement (23) aufweist, welches in das Anschlussstutzenende (22) übergeht, und wobei die Mittellinien zumindest der Außenflächen des Bundes (24) und des Flansches (25) quer zur Durchgangsrohrmittelachse (13) ausgerichtet sind, wobei das Übergangsrohrelement (23) als ein Rohrbogensegment ausgebildet ist und der Bund (24) und/oder der Flansch (25) mit dem Durchgangsrohrmantel (11) verschweißt ist (sind).
Rohrabzweigelement (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstutzenende (22) als Spitzende ausgebildet ist.
Rohrabzweigelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen als Muffenende ausgebildet ist.
Rohrabzweigelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass über wenigstens einen Teil des Umfangs eine Innenfläche (24.1) des Bundes (24) als tangentialer Fortsatz einer Innenfläche (26.1) des Rohrbogensegments ausgebildet ist.
Rohrabzweigelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Querschnitt längs der Durchgangsrohrmittelachse (13) gesehen ein Krümmungsmittelpunkt (26.1) des Rohrbogensegments an einer Oberkante des Bundes (24) an einem oberen Sattelpunkt (27) liegt.
Rohrabzweigelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Übergangsrohrelement als eine Kette miteinander verbundener und im Querschnitt schräg zueinander sowie zum Übergangssattelstück und zum Anschlussstutzen ausgerichteter Zylinderrohrsegmente ausgebildet ist.
Rohrabzweigelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Bundes (24) gegenüber einer Unterseite des Flansches (25) entlang des Umfangs derart variiert, dass an den oberen Sattelpunkten ein Minimum und umfänglich um 90° dazu versetzt jeweils ein Maximum der Höhe vorliegt.
Rohrabzweigelement (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchgangsrohr (10) ein Spitzende (14) und ein Muffenende (15) aufweist.
Rohrabzweigelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund (24) und/oder der Flansch (25) mit dem Durchgangsrohrmantel (11) mit einem Handextruder verschweißt ist (sind).
Verfahren zum Herstellen eines Rohrabzweigelements (100) aus Kunststoff mit einem Durchgangsrohr (10) und einem Schrägabzweigstutzen (20), der an einer Ausnehmung in einem Durchgangsrohrmantel (11) des Durchgangsrohrs (10) mündet und dessen Mittelachse (21) an seinem vom Durchgangsrohrkörper (10) abgewandten Anschlussstutzenende (22) einen Winkel α von 30° bis 60° mit einer Durchgangsrohrmittelachse (13) des Durchgangsrohrs (10) einschließt, mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Rohrabschnitts aus Kunststoff als Durchgangsrohr; – Herstellen einer Ausnehmung im Durchgangsrohrmantel durch Bohren quer zur Durchgangsrohrmittelachse (13); – Herstellen eines Schrägabzweigstutzens (20) durch Spritzgießen, das ein Übergangssattelstück (26) mit einem Bund (24) und einen Flansch (25) sowie mit wenigstens einem Übergangsrohrelement (23) umfasst, welches in ein Anschlussstutzenende (22) übergeht, – des Bundes (24) und Anlegen des Flansches (25) des Übergangssattelstücks (26) derart, dass die Mittellinien zumindest der Außenflächen des Bundes (24) und des Flansches (25) quer zur Durchgangsrohrmittelachse (13) ausgerichtet sind; – Verbinden mit dem Durchgangsrohrmantel (11).
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrägabzweigstutzen (20) durch Extrusionsschweißen mit einem Handextruder mit dem Durchgangsrohr (10) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweißgut in der Farbe des Durchgangsrohrs (10) und des Übergangssattelstücks (26) eingefärbt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrägabzweigstutzen (20) durch Verklebung der Unterseite seines Flansches (25) mit der Außenseite des Durchgangsrohrmantels (11) verbunden wird.