DE4110583C2

DE4110583C2 - Korrosionsverhindernde Hülsenvorrichtung sowie Montagewerkzeuge zu ihrer Montage

Info

Publication number: DE4110583C2
Application number: DE4110583A
Authority: DE
Inventors: Hajime Ninomiya
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1991-03-28
Filing date: 1991-03-31
Publication date: 1997-05-22
Anticipated expiration: 2011-04-01
Also published as: FR2675234B1; FR2675234A1; GB9106635D0; GB2254119B; GB2254119A; DE4110583A1; US5244236A

Description

Die Erfindung betrifft eine korrosionsverhindernde Hül senvorrichtung für ein Bohrloch in einem Metallrohr nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie Montagewerk zeuge zu ihrer Montage.

Wenn ein Metallrohr, insbesondere ein Gußeisenrohr für Wasser, mit einem aufgesetzten Wasseranschluß versehen werden muß, muß in das Rohr ein Loch gebohrt werden. Dadurch entsteht in der Metall-Oberfläche des Rohres eine freiliegende Zone, und da diese Zone dem durch das Rohr fließendne Wasser ausgesetzt ist, findet eine Korrosion statt, die "rostiges" Wasser am Ende des Rohres zur Folge hat. Es besteht weiterhin die Gefahr, daß in dem exponierten Bereich Korrosionsprodukte entstehen, die im schlimmsten Fall den Durchflußkanal in dem Wasseranschluß ver stopfen.

Als Gegenmaßnahme ist es bekannt, eine Kupferhülse in das Bohrloch einzusetzen. Da jedoch eine derartige Metallhülse einen etwas kleineren Durchmesser haben muß als das Bohrloch, ist die Wand des Bohrloches immer noch dem fließenden Wasser ausgesetzt, so daß die Korrosion praktisch nicht verhindert werden kann. Ein weiteres Problem besteht darin, daß abhängig von dem Material des Metallrohres aufgrund der Potential differenz von dem Kupfer der Metallhülse und dem Rohr ein elektrisches Element gebildet wird, wodurch die Korrosion beschleunigt wird. Dies ist naturgemäß auch dann der Fall, wenn es gelingt, die Kupferhülse in engen Kontakt mit der Wand der Bohrung zu bringen.

Aus der JP 1-261594 ist eine gattungsgemäße Hülsenvor richtung bekannt, die eine Metallhülse aufweist, die an ihrem oberen Ende einen nach außen gerichteten Flansch abschnitt und an ihrem unteren Ende einen nach innen gerichteten Flanschabschnitt aufweist. Außerdem ist die Metallhülse an ihrem Außenumfang mit einer Ringnut ver sehen, in der eine elastische Hülse angeordnet ist.

Zur Anbringung in einem Bohrloch wird die bekannte Hül senvorrichtung in das Bohrloch eingesetzt und anschlie ßend ein am vorderen Ende verjüngtes Montagewerkzeug, dessen Schaftdurchmesser größer ist als der Innendurch messer der nicht montierten Metallhülse, durch die Me tallhülse gedrückt. Hierdurch wird die Metallhülse diame tral ausgedehnt, so daß die elastische Hülse gegen den Innenumfang des Bohrloches gedrückt wird. Gleichzeitig wird der untere, sich nach innen erstreckende Flansch abschnitt so nach außen gedrückt, daß ein sich nach außen erstreckender Flansch gebildet wird, der an der Unter seite des Bohrloches anliegt.

Bei der bekannten Hülsenvorrichtung ist die durch das Montagewerkzeug aufzubringende Kraft zur diametralen Ausdehnung der Metallhülse sehr hoch, da eine innere Materialdehnung entlang des gesamten Umfangs der Metall hülse stattfinden muß. Die aufzubringende Kraft muß so groß sein, daß eine plastische Verformung der Metallhülse entlang ihres ganzen Umfangs stattfindet. Falls nur eine elastische Verformung stattfindet, würde die Metallhülse wieder ihre Ursprungsform annehmen, wenn das Montage werkzeug aus der Metallhülse herausgezogen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit konstruktiv einfachen Mitteln eine leicht und mit wenig Kraftaufwand montierbare Hülsenvorrichtung sowie ein Montagewerkzeug zur Montage der Hülsenvorrichtung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Hülsenvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch die Montage werkzeuge nach den Patentansprüchen 3, 5, und 6 gelöst.

Die erfindungsgemäße Hülsenvorrichtung kann mit sehr wenig Kraftaufwand auf einfache Weise in dem Bohrloch des Metallrohres angebracht werden. Für die Ausdehnung der elastischen Hülse muß die Metallhülse nur im Bereich der wenigstens einen Rippe zu ihrer ursprünglichen Form verformt werden. Daraus folgt, daß eine plastische Ver formung nur im Bereich der Rippen erforderlich ist, so daß die Spannungen, die zur Ausdehnung der Metallhülse überwunden werden müsssen, sehr gering sind.

Die erfindungsgemäße Hülsenvorrichtung ist daher sehr leicht mit den Montagewerkzeugen nach den Patentansprü chen 3 bis 6 zu montieren.

Einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen korrosionsverhindernden Hülsenvorrichtung und eines Werkzeuges zum Montieren derselben werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt in Draufsicht vor und nach der diametralen Expansion und in Seitenansicht eine korrosionsverhindernde Hülsenvorrichtung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 2 zeigt im Schnitt einen Teil eines Metallrohres mit einem Bohrloch, in welches die korrosionsverhindernde Hülsenvorrichtung gem. Fig. 1 einzusetzen ist, und mit einer aufgesetzten Wasserabzweigung.

Fig. 3 zeigt die Herstellung der korrosionsverhindernden Hülsenvorrichtung von Fig. 1.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt eines Rohres mit aufgesetzter Abzweigung und eingesetzter Hülsenvorrichtung.

Fig. 5 zeigt die Anwendung eines ersten Montagewerkzeuges für die korrosionsverhindernde Hülsenvorrichtung.

Fig. 6 zeigt eine perspektivische Darstellung des Montage werkzeuges von Fig. 5 zusammen mit einer korrosionsverhindern den Hülsenvorrichtung.

Fig. 7 zeigt eine perspektivische Darstellung einer korro sionsverhindernden Hülsenvorrichtung entsprechend einem zweiten Ausfüh rungsbeispiel.

Fig. 8 zeigt ein zweites Montagewerkzeug in seiner Anfangs- und in seiner Endstellung.

Fig. 9 und 10 zeigen ein drittes, in die Hülsenvorrichtung einge führtes Montagewerkzeug im Längsschnitt und in Ansicht von unten.

Fig. 11 zeigt im Querschnitt ein Metallrohr mit einem aufgesetzten Wasserhahn-Gehäuse und einem Bohrloch, in welches eine korrosionsverhindernde Hülsenvorrichtung eingesetzt ist.

In Fig. 11 ist mit 1 ein Metallrohr, beispielsweise ein Gußeisenrohr bezeichnet, von dem eine Leitung in Form eines aufgesetzten Wasserhahn-Gehäuses 2 abzweigt. Das Metallrohr 1 ist mit einem Bohrloch 3 und an seiner Innenfläche mit einer Mörtelauskleidung 4 versehen. Eine Dichtung 5, beispielsweise ein O-Ring, ist zwischen dem Metallrohr 1 und dem Gehäuse 2 komprimiert. Das Gehäuse 2 ist mit einem Wasserdurchflußkanal 6 versehen.

Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung das Bohrloch 3 und seine Umgebung. Mit d₂ ist der Innendurchmesser des Bohr loches 3 und mit d₁ ist der Innendurchmesser des Durchfluß kanals 6 im Gehäuse 2 bezeichnet. d₁ ist größer als d₂, und normalerweise ist der Innendurchmesser des Dichtringes 5 größer als der Innendurchmesser d₁ des Wasserdurchflußkanals 6.

Fig. 1 zeigt eine korrosionsverhindernde Hülsenvorrichtung 11 ent sprechend der Erfindung. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine elastische Buchse aus Gummi in der Form eines zweistufigen Zylinders mit einem ersten Abschnitt 13 großen Durchmessers D₁₁ und einem zweiten Abschnitt 14 kleineren Durchmessers D₂₂. Der Innen durchmesser der elastischen Buchse 12 ist über seine ganze Länge gleichbleibend. In die elastische Buchse 12 ist eine dünnwandige Metallhülse 15 aus korrosionsbeständigem Material eingesetzt.

Die Herstellung der korrosionsverhindernden Hülsenvorrichtung 11 wird in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben. Zunächst wird die Metall hülse 15 an einer oder mehreren Umfangsstellen radial nach innen verformt, um eine oder mehrere Rippen 16 zu bilden, wo bei die Metallhülse 15 diametral zusammengedrückt wird. Diese diametral zusammengedrückte Metallhülse 15 wird in die ela stische Buchse 12 eingeführt. Der Innendurchmesser der elasti schen Buchse 12 ist so gewählt, daß die Metallhülse 15 in ihrem diametral zusammengedrückten Zustand ohne wesentliches Spiel eingeführt werden kann. Bei eingesetzter Metallhülse 15 ist der Außendurchmesser des ersten Abschnitts 13 der elastischen Buchse 12 D₁ und der Außendurchmesser des zweiten Abschnittes 14 D₂. Dabei besteht die Relation D₂ < d₂ und D₁ < d₁.

Die korrosionsverhindernde Hülsenvorrichtung 11 wird in die in Fig. 2 dargestellten Teile eingesetzt. Da D₂ < d₂ und D₁ < d₁ ist, wie in Fig. 5 dargestellt, wird der dünnere Abschnitt 14 in das Bohr loch 3 eingesetzt und der dickere Abschnitt 13 in dem Durch flußkanal 6 aufgenommen. Da D₂ < D₁ ist, liegt der Absatz 12a der elastischen Buchse 12 zwischen den Abschnitten 13 und 14 an der Außenfläche des Metallrohres 1 um das Bohrloch 3 herum an, wo durch eine Lagefixierung der Hülsenvorrichtung 11 erreicht wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt, werden dann die Rippen 16 der Metallhülse 15 radial nach außen verformt, um die Metallhülse 15 auszudehnen und in ihre ursprüngliche zylindrische Form zu bringen. Wenn die Metallhülse 15 diametral ausgedehnt und die korrosionsverhindernde Hülsenvorrichtung nicht eingebaut ist, wird die elastische Buchse 12 ebenfalls diametral gedehnt, wobei die Außendurchmesser der Abschnitte 13 und 14 auf D₁₁ und D₂₂ vergrößert werden (siehe Fig. 1). Die Verhältnisse D₁₁ < d₁ und D₂₂ < d₂ bleiben dabei erhalten.

Wenn also gem. Fig. 5 die korrosionsverhindernde Hülsenvorrichtung 11 in eine vorbestimmte Lage gebracht und die Metallhülse 15 dia metral gedehnt wird, kommt der dünnere Abschnitt 14 der elasti schen Buchse 12 in intimen Kontakt mit der inneren Umfangsflä che des Bohrloches 3, während der größere Abschnitt 13 in intimen Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des Wasserdurch flußkanals 6 gelangt, womit der Montagevorgang beendet ist. Dieser Zustand ist in Fig. 4 dargestellt. Da die elastische Buchse 12 in intimen Kontakt mit den inneren Umfangsflächen des Bohrloches 3 und des Wasserdurchflußkanals 6 steht, wird ver hindert, daß die Wandfläche des Bohrloches 3 und die Außenflä che des Rohres 1 mit dem Wasser in dem Rohr in Kontakt kommen können, wodurch eine Korrosion zuverlässig verhindert wird. Es besteht auch keine Möglichkeit für das durchfließende Wasser, sich an der Außenseite der korrosionsverhindernden Hülsenvorrichtung 11 oder am Innenumfang des Dichtungsringes 5 zu stauen, so daß auch keine Störung der Strömung durch eine derartige Stauung eintreten kann. Durch entsprechende Dimensionierung der Wand stärke der Metallhülse 15 kann erreicht werden, daß für deren Dehnung nur geringe Kräfte nötig sind. Die Lagefixierung wird durch den Absatz 12a auf der Außenfläche der elastischen Hülse 12 erreicht, der auf der Außenfläche des Metallrohres 1 um das Bohrloch 3 herum aufliegt, wodurch ein übermäßiges Eindringen der Hülsenvorrichtung 11 in das Rohr 1 vermieden ist.

Fig. 5 und 6 zeigen ein erstes Montagewerkeug 21 zur Anbringung der korrosionsverhindernden Hülsenvorrichtung 11 an einer vor bestimmten Stelle. Das Montagewerkzeug 21 weist ein Hülsen- Vervormteil 22 und ein Hülsen-Halteteil 23 auf. Das Werkzeug 21 wird in das Wasserhahn-Gehäuse 2 derart eingeführt, daß ihr vorderes Ende in das Bohrloch 3 hineinragt. Das Verformteil 22 besteht aus einer Platte 25 mit Schrägflächen 24 und einer Stange 26, die an der Platte 25 angebracht ist. Die Breite der Platte 25 ist kleiner als der Innendurchmesser des Bohrloches 3, so daß die Platte 25 durch das Bohrloch 3 hindurch in das Innere des Metallrohres 1 eingeführt werden kann. Die Platte 25 ist so ausgeführt, daß sie axial durch die Metallhülse 15 hin durch geführt werden kann, wobei ihre Schrägflächen 24 mit den inneren Oberflächen der Rippen 16 der Metallhülse 15 zusammen wirken, um diese radial nach außen zu pressen.

Das Hülsen-Halteteil 23 hat die Form eines Hohlkörpers mit einer Längsbohrung 27 zur Aufnahme und zur Führung der Stange 26 nach außen außerhalb des Wasserhahn-Gehäuses 2. Das Halte teil 23 weist einen vorderen Endabschnitt 28 auf, der in die korrosionsverhindernde Hülsenvorrichtung 11 mit der diametral zusammenge drückten Metallhülse 15 einführbar ist, und einen Flansch 29, der auf der Stirnfläche des dickeren Abschnittes 13 der ela stischen Buchse 12 aufliegen kann. Das Hülsen-Halteteil 23 ist außerdem mit zwei Schlitzen 30 zur Aufnahme der Platte 25 ver sehen, wenn diese durch die Stange 26 nach außen gezogen wird. Eine Kappe 31 ist auf das Hülsen-Halteteil 23 aufge schoben und auf das offene Ende 32 des Wasserhahn-Gehäuses 2 aufgeschraubt. Die Kappe 31 ist mit einem zylindrischen Fort satz 33 versehen, der an dem Flansch 29 zur Anlage kommt, wenn die Kappe 31 auf das offene Ende 32 des Gehäuses 2 aufge schraubt wird.

Zur Montage der korrosionsverhindernden Hülsenvorrichtung 11 wird die Platte 25 des Hülsen-Verformteiles 22 des Montagewerkzeuges 21 durch das Wasserhahn-Gehäuse 2 und das Bohrloch 3 in das Rohr 1 eingeführt. Dann wird die korrosionsverhindernde Hülsenvorrichtung 11 mit der diametral zusammengedrückten Metallhülse 15 auf die Stange 26 aufgesetzt und der Abschnitt 14 mit dem kleineren Durchmes ser in das Bohrloch 3 eingeführt. Darauf wird das Hülsen-Halte teil 23 des Werkzeuges 21 in das Wasserhahn-Gehäuse 2 einge führt und der Flansch 25 in Kontakt mit der Stirnfläche des dickeren Abschnittes 14 der elastischen Buchse 12 gebracht. Zu diesem Zeitpunkt sind die Rippen 16 der korrosionsverhindernden Hülsenvorrichtung 11 bereits in Fluchtung mit den Schlitzen 30 im Hülsen- Halteteil 23 des Werkzeuges 21. Dann wird die Kappe 31 auf das Gehäuse 2 aufgeschraubt. Fig. 5 zeigt dieses Stadium.

Nun wird die Stange 26 nach außen gezogen, um die Platte 25 aus dem Rohr 1 herauszuziehen. Während die korrosionsverhin dernde Hülsenvorrichtung 11 durch den Flansch 29 und die Kappe 31 daran gehindert ist, sich diametral zu dem Rohr 1 zu bewegen, wird die Platte 25 mit ihren Schrägflächen 24 durch die Metallhülse 15 hindurchgeführt. Dabei drücken die Schrägflächen 24 die Rippen 16 der Metallhülse 15 radial nach außen, wodurch die Metallhülse 15 diametral gedehnt wird und die elastische Buchse 12 mit der Wand des Bohrloches 3 und der Wand des Wasserdurch flußkanals 6 in Kontakt bringt. Wenn die Platte 25 nach dem Passieren der Metallhülse 12 in die Schlitze 30 des Hülsen- Halteteiles 23 gelangt, ist die diametrale Dehnung beendet und es kann nun die Kappe 31 abgeschraubt und das Montagewerkzeug 21 aus dem Wasserhahn-Gehäuse 2 entfernt werden. Durch den einfachen Vorgang des Hindurchführens des Hülsen-Verformteiles 22 durch die korrosionsverhindernde Hülsenvorrichtung 11 hindurch wird diese über ihre ganze Länge diametral gedehnt, so daß sie prob lemlos in dem Bohrteil 3 des Metallrohres 1 montiert werden kann.

Fig. 7 zeigt eine korrosionsverhindernde Hülsenvorrichtung 11 ent sprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Fall ist die Metallhülse 15′ an vier Stellen ihres Umfanges mit Rippen 16′ versehen. Die Anzahl der Rippen ist willkürlich, es kann also auch jede andere Anzahl von Rippen vorgesehen werden. Die Form der Rippen 16′ ist nicht auf die dargestellte runde Querschnittsform beschränkt. Sie kann auch keilförmig sein, so daß die Metallhülse 15′ einen sternförmigen Querschnitt erhält.

Fig. 8 zeigt ein zweites Montagewerkzeug 21′ entsprechend der Erfindung. In diesem Fall ist das Hülsen-Halteteil 23′ mit einem Flansch 41 versehen, der an der Stirnfläche der korro sionsverhindernden Hülsenvorrichtung 11 anliegen kann. Das vordere Ende der Stange 26′ weist ebenfalls einen Flansch 42 auf. Zwischen den Flanschen 41 und 42 ist ein zylindrischer Gummikörper 43 ange ordnet, durch den sich die Stange 26′ erstreckt. Bei dieser Ausführung wird durch Herausziehen der Stange 26′ der Gummi körper 43 zwischen den Flanschen 41 und 42 zusammengedrückt und ausgebeult, wodurch er die korrosionsverhindernde Hülsenvorrichtung 11 diametral dehnt.

Fig. 9 und 10 zeigen ein drittes Montagewerkzeug 21′′. In diesem Fall ist das vordere Ende der Stange 26′′ mit einem Druckstück 44 mit elliptischem Querschnitt versehen. Das Druckstück 44 ist so bemessen, daß die Enden 45 der großen Achse die Innenfläche der Metallhülse 15 der korrosionsverhin dernden Hülsenvorrichtung 11 berühren. Nach dem Einführen in die korro sionsverhindernde Hülsenvorrichtung 11 wird das Druckstück 44 gedreht, wobei seine Enden 45 die Rippen 16 der Metallhülse 15 radial nach außen drücken und die Metallhülse 15 diametral dehnen. Damit ist die Montage der korrosionsverhindernden Hülsenvorrichtung 11 beendet.

Claims

1. Korrosionsverhindernde Hülsenvorrichtung für ein Bohrloch (3) in einem Metallrohr (1), mit einer in das Bohrloch (3) einsetzbaren elastischen Buchse (12) und einer in die elastische Buchse (12) einsetzbaren korrosionsbeständigen Metallhülse (15), wobei
die Metallhülse (15) in ihrer Größe so ausgelegt ist, daß die elastische Buchse (12) diametral gedehnt wird, wenn die Metallhülse (15) in die elastische Buchse (12) eingesetzt und diametral gedehnt wird, und
die elastische Buchse (12) in ihrer Größe so ausge legt ist, daß ihr Außendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Bohrlochs (3), wenn die Metall hülse (15) in die elastische Buchse (12) eingesetzt wird, und ihr Außendurchmesser größer ist als der Durchmesser des Bohrlochs (3), wenn die eingesetzte Metallhülse (15) diametral gedehnt worden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß

- die Metallhülse (15) an ihrem Umfang wenigstens eine sich radial nach innen erstreckende, durch diametrales Zusammendrücken gebildete Rippe (16, 16′) aufweist, wobei
- die Metallhülse (15) in ihrer Größe so ausgelegt ist, daß die elastische Buchse (12) diametral ge dehnt wird, wenn die Metallhülse (15) zu einer zylindrischen Form verformt wird.

2. Hülsenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die elastische Buchse (12) eine Schul ter (12a) zur Anlage an der das Bohrloch (3) umgeben den Außenfläche des Metallrohres (1) aufweist.

3. Montagewerkeug zur Montage der korrosionsverhindern den Hülsenvorrichtung (11) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch

- ein sich verjüngendes Teil (25), das durch das Bohrloch (3) in das Metallrohr (11) einführbar ist,
- eine an dem sich verjüngenden Teil (25) angebrachte Zugstange (26), und
- ein Halteteil (23), das eine Bohrung (27), durch welche sich die Zugstange (26) erstreckt, und einen Flansch (29) zur Anlage an der Stirnfläche der Hülsenvorrichtung (11) aufweist, damit sich die Hülsenvorrichtung (11) nicht bezüglich des Metall rohres (1) diametral nach außen bewegen kann,
wobei
- das sich verjüngende Teil (25) so ausgelegt ist, daß es sich bei einer durch Ziehen an der Zugstange (26) verursachten Bewegung aus dem Inneren des Metall rohres (1) nach außen die Hülsenvorrichtung (11) diametral dehnt.

4. Montagewerkeug nach dem Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das sich verjüngende Teil (25) die Form einer Platte hat und daß das Halteteil (23) Schlitze (30) zur Aufnahme des Teils (25) aufweist, wenn dieses vom Inneren des Metallrohres (1) durch die Hülsenvorrichtung (11) hindurch nach außen bewegt wird.

5. Montagewerkeug zur Montage der korrosionsverhindern den Hülsenvorrichtung (11) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch

- einen länglichen elastischen Körper (43) mit kreis förmigem Querschnitt zum Einsetzen in die Hülsen vorrichtung (11),
- erste und zweite Flansche (41, 42), die mit den Enden des elastischen Körpers (43) in Berührung stehen, und
- einer Einrichtung (26′) für eine Bewegung der bei den Flansche (41, 42) zueinander, so daß der elasti sche Körper (43) axial zusammengedrückt und ausge beult wird, um die Hülsenvorrichtung (11) diametral zu dehnen.

6. Montagewerkeug zur Montage der korrosionsverhindern den Hülsenvorrichtung (11) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen drehbaren Druckkörper (44), der in die Hülsenvorrichtung (11) einführbar ist und eine Einrichtung (45) aufweist, die bei einer Drehung die wenigstens eine Rippe (16) diametral nach außen preßt, um die Hülsenvorrichtung (11) diametral zu dehnen.