DE60319519T2

DE60319519T2 - Rohrkupplung für rohrstücke aus kunststoff

Info

Publication number: DE60319519T2
Application number: DE60319519T
Authority: DE
Inventors: Pieter Tolhoek
Original assignee: AMIPOX INTERNAT Ltd; AMIPOX INTERNATIONAL Ltd
Current assignee: AMIPOX INTERNAT Ltd; AMIPOX INTERNATIONAL Ltd
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2023-04-26
Also published as: EP1502052B1; US20060049631A1; AU2003230458A1; NL1020494C2; EP1502052A1; DE60319519D1; WO2003091617A1; CY1107239T1; DK1502052T3; ATE388366T1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrverbindung zur gegenseitigen Verbindung von zwei Rohrstücken, die aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt wurden, umfassend: ein äußeres Schraubgewinde, das auf einem hervorstehenden Ende eines ersten Rohrstücks angeordnet ist, ein inneres Schraubgewinde, das auf einem inneren Ende eines zweiten Rohrstücks angeordnet ist und auf das äußere Schraubgewinde passt, und eine im Wesentlichen ringförmige Aussparung, die zwischen den zusammengeschraubten Rohrstücken angeordnet ist und die zum Befüllen mit einem Dichtmaterial geeignet ist, wobei die Aussparung mit einem Feststoff gefüllt wird.
Solch eine Rohrverbindung ist aus JP-A-10153281 bekannt.
Solche Rohrverbindungen werden in der Regel zum Transport von Öl und Gas verwendet, wobei sie ebenso in der chemischen und petrochemischen Industrie zum Einsatz kommen. Plastikrohre weisen den Vorteil auf, dass sie selbst in zersetzenden Umgebungen nicht der Korrosion unterworfen sind, wodurch ihre Lebensspanne wesentlich länger ist als die von Stahlrohren.
Vordem war es nur möglich, solche Plastikrohre zum Transport von Flüssigkeiten unter niedrigem Druck zu verwenden. Obwohl die Rohrstücke an und für sich zum Transport von Flüssigkeiten unter hohem Druck geeignet sind, so treten natürlich bei der Verstärkung mit Fasern Probleme in der Herstellung der Dichtungen zwischen den Rohrstücken auf.
Die in der oben erwähnten Referenz gezeigte Gestaltung verwendet eine Nut, die an einem Dichtring angeordnet ist, der aus verformbaren Material hergestellt ist. Diese ringförmige Nut ist jedoch auf der nach außen gerichteten Seite des Schraubgewindes angeordnet. In der Folge ist die Dichtung in dieser Nut Umwelteinflüssen ausgesetzt.
US A 5 895 079 legt eine Rohrverbindung mit einem inneren Element offen, das mit einem Innengewinde ausgestattet ist und mit einem hervorspringenden Element, das mit einem Außengewinde ausgestattet ist. Angrenzend an das Ende des hervorspringenden Teils ist eine O-Ringnut ausgebildet, in der ein O-Ring eingepasst ist. Der O-Ring greift in das innere Element ein, um einen hohen Dichtungsgrad gegen inneren Druck auszubilden.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Rohrverbindung mit verbesserten Dichteigenschaften auszubilden.
Dieses Ziel wird in einer Rohrverbindung gemäß dem Anspruch in angefügten Anspruch 1 verwirklicht.
Da die Aussparung in dem nach innen gerichteten Ende des inneren Schraubgewindes angeordnet ist, wird Kleber mit Druck in die Aussparung während der Herstellung (durch Drehung) der Rohrverbindung gepresst, was zu einer besseren Dichtung der Rohrverbindung führt.
Auch legt JP 10153281 eine Rohrverbindung offen, in der ein Hohlraum in einem hervorspringenden Teil eines Rohrstücks ausgebildet ist.
Gemäß einer bestimmten bevorzugten Ausführungsform weist das Schraubgewinde auf der Außenseite ein Rundprofil und auf der Innenseite ein rechtwinkeliges Profil auf. Die Vorteile beider Profile, das einfache Einschrauben und der feste Verschluss, werden hierdurch kombiniert.
Durch Wahl einer richtigen Geometrie ist es möglich geworden, die Schraubgewindeverbindung mit einer sehr kurz Drehung festzuziehen, zwischen einer halben und einer dreiviertelten Drehung. Man hat herausgefunden, dass eine Beziehung zwischen dem Öffnungswinkel des Konus, der Profilhöhe, dem Durchmesser des Rohrstücks und der Gewindeganganzahl im Schraubgewinde besteht.
Es wird hier versucht, zu einer Situation zu kommen, in der die Länge des Schraubgewindes bezüglich des normalerweise hohen Drucks, gegen den die Dichtung stattfinden muss, lang ist, wobei aber eine Verbindung mit der kürzest möglichen Umdrehung hergestellt werden kann.
Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung eines konischen Schraubgewindes mit einem Öffnungswinkel kleiner 0,1°, einem Durchmesser zwischen 25 mm und 600 mm, einer Profiltiefe des Schraubgewindes zwischen 6 mm und 16 mm, vorzugsweise 10 mm, und einem Schraubgewinde mit vier Gewindegängen die obigen Anforderungen erfüllt.
Ein besonderer Vorteil eines Schraubgewindes mit vier Gewindegängen ist die Tatsache, dass es möglich ist, eine Kopplung über einen Winkel von 0°, 90°, 180° oder 270° durchzuführen, wobei dies im Falle der Kopplung mit Winkelstücken wichtig ist.
Abgesehen von diesem Vorteil, ist es ansonsten möglich, ein Schraubgewinde mit mehreren Gewindegängen mit einer anderen Anzahl an Gewindegängen zu verwenden.
Die Aussparung wird mit einem anfangs flüssigen und dann gehärteten Material gefüllt.
Ein Feststoff soll hier ein Material bezeichnen, das nicht komprimierbar ist bzw. nur in einem extrem geringen Umfang komprimierbar ist. Eine erheblich verbesserte Dichtung wird hierdurch erhalten, so dass Diffusion vermieden wird, und eine mechanische Festigkeit erhalten dergestalt wird, dass die Verbindung Katastrophen überstehen kann.
Es ist ersichtlich, dass zum Erhalt einer guten Dichtung ein solcher Feststoff extrem präzise mit minimaler Toleranz hergestellt werden muss. Dies führt zu höheren Kosten.
Um daher nichtsdestotrotz eine gute Dichtung eines Feststoffs zu erhalten, der zu geringeren Kosten hergestellt werden kann, wird der Hohlraum mit einem anfangs flüssigen und dann gehärteten Material gefüllt.
Es ist hier wichtig, dass das Material nur härtet, wenn die Rohrverbindung verwirklicht ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform gibt an, dass das äußere und innere Schraubgewinde durch eine Klebeschicht verbunden sind und dass die Aussparung mit dem Kleber gefüllt wird, mit dem das Schraubgewinde verbunden wird.
Das Auftragen des Klebers im Schraubgewinde führt an ersten Stelle zu einer verbesserten Dichtung des Schraubgewindes, trägt aber auch zu einer höheren mechanischen Festigkeit bei. Wird dasselbe Material zur Herstellung der Dichtung in der Nut verwendet, führt dies zu einer Vereinfachung der Herstellungsabläufe der Verbindung, da nur ein Material aufgetragen werden muss.
Wenn der Hohlraum mit demselben Plastiktyp gefüllt wird, aus dem die Rohrstücke gefertigt sind, wird eine gute Haftung an den Rohrstücken erhalten, so dass die mechanische Belastungsleistung und die Dichtung erheblich verbessert werden.
Anstatt der Anordnung eines anfangs flüssigen Dichtungsring ist es ebenso möglich, einen Dichtungsring direkt in fester Form anzuordnen. Dies führt am Ende zu einem einfacheren Verfahren während der Herstellung der Verbindung. Es ist hier auch möglich, die Dichtungsringe mittels Kleber mit einem oder mit beiden Teilen zu verbinden. Der Kleber ist in jedem Fall notwendig für die gegenseitige Verbindung der Rohrstücke.
Andere bevorzugte Ausführungsformen werden in den restlichen Ansprüchen aufgeführt. Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden mit Bezugnahme auf die angefügten Abbildungen erläutert, in denen:
1 eine Querschnittsansicht von Rohrstücken zeigt, die zusammengefügt sind, um eine Rohrverbindung des Stands der Technik zu bilden;
2 eine Querschnittsansicht, die 1 entspricht, beim Auftragen des Klebers zeigt;
3 eine Querschnittsansicht, die 1 und 2 entspricht, beim Zusammenschrauben der Rohrstücke zeigt;
4 eine Querschnittsansicht, die 1 und 2 entspricht, beim Fertigstellen der Rohrverbindung zeigt;
5 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Rohrverbindung wird durch ein Rohrstück 1 mit einem hervorspringenden Ende 2 und einem Rohrstück 3 mit einem inneren Ende 4 gebildet. Beide Rohrstücke 1, 3 sind aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt, vorzugsweise aus mit Glasfaser verstärktem Epoxidharz.
Obwohl nur die kurzen Rohrstücke in dieser Fig. dargestellt werden, ist es offensichtlich, dass die Rohrstücke im Allgemeinen länger sind, um eine lange Rohrleitung gestalten zu können. Ein Rohrstück weist daher ein hervorspringendes Teil 2 auf der einen Seite und ein inneres Teil 4 auf der anderen Seite auf. Die Erfindung ist auch auf andere Formen von Rohrstücken anwendbar, wie Winkelstücke, T-Stücke und Ähnliche.
Ein äußeres Schraubgewinde 5 ist auf dem hervorspringenden Teil des Rohrstücks 1 angeordnet. Dies ist ein konisches Schraubgewinde mit einem Rundprofil. Im inneren Ende 4 ist das Rohrstück 3 geweitet, um das hervorspringende Teil 2 aufzunehmen. Das innere Teil ist weiterhin mit einem inneren Schraubgewinde 6 ausgestattet, das ebenso konisch ist und ebenso ein Rundprofil aufweist.
Das äußere Schraubgewinde 5 passt in das innere Schraubgewinde 6. Es wird hier darauf hingewiesen, dass beide Schraubgewinde 5, 6 einen Konus mit einem halben Öffnungswinkel von 0,6° aufweisen. Darüber hinaus beträgt die Profilhöhe des runden Schraubgewindes 2 mm. Mit dieser Kombination an Abmessungsfaktoren ist es möglich, mit einer nur geringen Anzahl von Drehungen eine feste Schraubgewindeverbindung zu erhalten; das eine Rohrstück kann in jedem Fall in beträchtlichem Abstand zum anderen eingefügt sein, bevor die Schraubgewindeteile sich gegenseitig berühren. Wenn jedoch das Schraubgewinde festgezogen wird, wird dennoch eine Verbindung erhalten, die sich über das gesamte Schraubgewinde erstreckt.
In Kombination mit den oben erwähnten Abmessungsmaßen ist es bevorzugt, wenn die Anzahl der Gewindegänge des Schraubgewindes sechs betragen; die Vorteile werden hierdurch optimiert.
Zur Bildung einer Verbindung wird eine Kleberschicht 7 auf die Außenseite des hervorspringenden Teils 2 des Rohrstücks 1, wie in 2 gezeigt, aufgetragen.
Wie in 3 gezeigt, wird das eine Rohrstück dann soweit wie möglich in das andere eingefügt. Wenn die beiden Rohrstücke in Kontakt kommen, wird zumindest eines der beiden Rohrstücke in die Richtung des Schraubgewindes gedreht, wodurch das Schraubgewinde eingreift.
Die in 3 dargestellte Situation wird dann erhalten. Wie in 3 zu sehen, verteilt sich die Kleberschicht 7 nicht nur über das Schraubgewinde, sondern fließt auch in Richtung einer ringförmigen Aussparung 8. Dies ist die ringförmige Aussparung, die eine wichtige Funktion bei der Dichtung der Kopplung der beiden Rohrstücke erfüllt.
Schließlich werden die Rohrstücke 1, 3 stramm mit dem beschriebenen Moment festgezogen, wonach die Situation von 4 erhalten wird. Nahezu der gesamte Kleber wurde hier zwischen dem Schraubgewinde weggedrückt, und in der Aussparung 8 ist nur Kleber vorhanden. Es ist offensichtlich, dass der restliche Kleber an die Außenseite verdrängt wurde und auch teilweise in die Fuge 9 zwischen den beiden Rohrstücken.
Die Rohrverbindung muss dann gehärtet werden, was abhängig vom Typ des aufgetragenen Klebers, durch Polymerisation als Ergebnis einer Erwärmung oder Eindampfung eines Lösungsmittels erfolgen kann.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die ringförmige Aussparung direkt auf dem Schraubgewinde im hervorspringenden Teil angeordnet.
5 zeigt eine Ausführungsform, die sich von den Verbindungen der vorhergehenden Fig. unterscheidet, indem ein Schraubgewinde 10 ausgebildet wird, das innen rechtwinklig und außen rund ist. Das Festziehen wird hierdurch vereinfacht, wobei der Drehwinkel zwischen der lockeren und der festen Position auch erheblich verringert ist, was beim Herstellen der Verbindung Arbeit spart. Es sei darauf hingewiesen, dass der Öffnungswinkel des Konus des Schraubgewindes hier auch eine Rolle spielt, ebenso wie das Verhältnis von Gewindehöhe und Durchmesser.
Ein zweiter Unterschied ist die Tatsache, dass ein zylindrisches Teil 11 folgt, das auf dem konischen Schraubgewinde 10 verbunden ist. Dies hat zur Folge, dass beim Einfügen eine bessere Führung erzielt werden kann und dass eine längere Dichtungsstrecke verwirklicht wird.

Claims

Rohrverbindung zur gegenseitigen Verbindung von zwei Rohrstücken (1, 3), die aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt wurden, umfassend: – ein äußeres Schraubgewinde (10), das auf einem hervorspringenden Ende (2) eines ersten Rohrstücks (1) angeordnet ist, – ein inneres Schraubgewinde, das auf einem innere Ende (4) eines zweiten Rohrstücks (3) angeordnet ist und auf das äußere Schraubgewinde passt, und – eine im Wesentlichen ringförmige Aussparung (8), die sich zwischen den zusammengeschraubten Rohrstücken befindet und die zum Befüllen mit einem Dichtmaterial geeignet ist, wobei die Aussparung mit einem Feststoff gefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung auf dem nach innen gerichteten Ende des inneren Schraubgewindes auf dem inneren Ende (4) des zweiten Rohrstücks angeordnet ist und mit einem anfangs flüssigen und dann gehärteten Material gefüllt wird.
Rohrverbindung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass, das äußere und innere Schraubgewinde durch eine Klebeschicht (7) verbunden sind und dass die Aussparung mit dem Kleber gefüllt wird, mit dem das Schraubgewinde verbunden wird.
Rohrverbindung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (8) mit derselben Art von Plastik gefüllt wird, aus dem die Rohrstücke hergestellt wurden.
Rohrverbindung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubgewinde der beiden Rohrstücke konisch ist.
Rohrverbindung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der halbe Scheitelwinkel des beschreibenden Konus des konischen Schraubgewindes 0,6° beträgt.
Rohrverbindung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilhöhe zwischen 1,5 und 2,5 mm beträgt.
Rohrverbindung gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Rohrstücke zwischen fünf und sieben Gewindegänge des Schraubgewindes umfasst.
Rohrverbindung gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubgewinde ein gerundetes Profil auf der Außenseite und ein rechtwinkliges Profil auf der Innenseite aufweist.
Rohrverbindung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilhöhe des Schraubgewindes zwischen 4 und 25 mm beträgt.
Rohrverbindung gemäß Anspruch 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein zylindrisches Teil (11) verbindend auf dem konischen Teil angeordnet ist, wobei nur das konische Teil mit einem Schraubgewinde versehen ist und wobei die ringförmige Aussparung (8) am Übergang zwischen dem konischen und dem zylindrischen Teil liegt.
Rohrverbindung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des hervorspringenden Teils (2) kleiner ist als der Innendurchmesser des inneren Teils (4).
Verfahren zur Herstellung eines Rohrstücks gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Plastik imprägnierte Fasern in einem bestimmten Wickelwinkel auf einem sich drehenden Dorn gewunden werden und die so erhaltene Gruppe in einem Ofen gehärtet wird.
Verfahren der Herstellung einer Rohrverbindung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Kleber auf das Schraubgewinde des hervorspringenden Teils (2) der Rohrverbindung und in die Aussparung aufgetragen wird, die Rohrstücke ineinander verschraubt werden und die Klebeverbindung dann gehärtet wird.