Die Erfindung betrifft ein Fitting aus schweissbarem, thermoplastischem Kunststoff mit einem modularen Aufbau, enthaltend mehrere Elemente, mindestens ein

Hauptelement und mindestens ein Anschlusselement.

Als Fittings werden Verbindungsstücke einer Rohrleitung verstanden, welche

Rohrstücke miteinander verbinden und hierbei ach weitere Funktionen erfüllen, wie z. B. ein Richtungswechsel der zu verbindenden Rohrteile. Zum Verlegen einer

Rohrleitung ist es notwendig, dass Fittings eingesetzt werden, sei es um

Abzweigungen in den Rohrleitungen zu realisieren oder auch um Umlenkungen der Leitungen vorzunehmen indem Krümmer in die Leitung eingebaut werden.

Solche Fittings werden im Bereich der Kunststoffrohrleitungen meist im

Spritzgiessverfahren hergestellt. Aus wirtschaftlicher Sicht ist das

Spritzgiessverfahren zur Herstellung von Fittings solange ideal, wie es einer hohen Stückzahl bedarf, für die Anwendung des Spritzgiessverfahrens ist eine

Spritzgussform notwendig, welche in der Herstellung sehr aufwendig ist und dementsprechend kostenintensiv ist. Zur Amortisation der Spritzgussform ist es deshalb notwendig eine hohe Stückzahl an Teilen zu produzieren. Nur so kann durch eine hohe Stückzahl der zu produzierenden Teile, der Formkostenanteil auf das Einzelteil sehr gering gehalten werden. Jedoch würde bei einer geringen Stückzahl der Preis für ein einzelnes Teil durch die zusätzlichen Amortisationskosten der Spritzgussform zu sehr in die Höhe getrieben werden, dass ein Einzelteil nicht mehr verkaufsfähig wäre oder es ist für die Hersteller solcher Teile nicht mehr von

Interesse wäre, da die Teile die Kosten für die Herstellung nicht decken würden. Bei solchen Fittings handelt es sich meist um gross dimensionierte Durchmesser die nur selten zum Einsatz kommen.

Bekannt ist, dass solch gross dimensionierte Fittings aus schweissbarem Kunststoff aus Rohrsegmenten zusammengeschweisst werden können, das heisst, dass das Fitting aus mehreren einzeln zurechtgeschnittenen Rohren besteht, welche

anschliessend zusammengeschweisst werden. Bspw. für einen T-Fitting werden bestehende Rohre so zerteilt bzw. zurecht geschnitten, dass an zwei Rohren jeweils an einem Ende 45° Gehrungen die über den halben Umfang verlaufen geschnitten werden, diese dann zusammengeschweisst werden und das Rohr das als Mittelstück des T- Fittings eingesetzt wird, erst zu einer Spitze gegehrte wird um dieses an die beiden 90° zum Mittelstück hin versetzten Rohre anzuschweissen. Dadurch entsteht eine Schweissnaht, die in den Ecken des T-Fittings verläuft. Ein auf diese Weise hergestelltes Fitting ist nicht geeignet um nominelle Drücke auszuhalten, da die Nähte in diesen Positionen enorme hohen Belastungen ausgesetzt sind und deshalb den Anforderungen nicht stand halten würden. Zudem ist die Herstellung aufgrund der entsprechenden Vorbereitung der zu verschweissenden Rohre zeitlich sehr aufwendig. Die US 3'873'391 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffrohrfittings wie bspw. eines T-Stücks. Das Verfahren umfasst die Formgebung der

Kunststoffrohrabschnitte indem ergänzend gegehrte Konturen gefertigt werden und durch das Zusammenfügen der ineinander passenden Kunststoffrohrabschnitte das gewünschte Fitting gebildet wird. Vorübergehend werden die Ränder durch bspw. Kleber in der zusammengeführten Position gesichert. Danach wird ein flüssiges Gemisch bspw. Polyurethanelastomer vorzugsweise durch aufsprühen auf die äussere Oberfläche im Bereich der gegehrten Kontur aufgebracht. Durch das

Aushärten entsteht eine zähe aber leicht elastische Schicht die die

Kunststoffrohrabschnitte zusammenhält.

Nachteilig an solchen Fittings ist einerseits ihre aufwendige Herstellung und andererseits durch die Verbindungstechnik der Kunststoffrohre sind die Fittings nicht geeignet für hohe Drücke. Es ist Aufgabe der Erfindung ein Kunststoff-Fitting und ein damit verbundenes

Herstellverfahren vorzuschlagen, welches sich auch wirtschaftlich für Kleinstserien eignet sowie den Ansprüchen der Druckfestigkeit und der Oberflächenbeschaffenheit im Rohrleitungsinnern gerecht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Elemente, rechtwinklig zur Mittelachse verlaufende Stirnflächen aufweisen und die Elemente ausschliesslich an den Stirnflächen miteinander verschweisst sind. Dadurch dass die Fittings nur Schweissnähte aufweisen die nur ringsum den

Umfang laufen, werden sie den hohen Ansprüchen der nominalen Druckfestigkeit gerecht und können problemlos in Rohrsystemen eingebaut werden, was bisher durch rohrsegmentgeschweisste Fittings nicht möglich war, da sie den nominalen Druckfestigkeitsanforderungen nicht stand gehalten haben. Da bspw. ihre längs entlang des Umfangs verlaufende Schweissnähte keine hohen Drücke aushalten. Des Weiteren entstehen durch diesen geometrischen Aufbau nur kleine

Schweissnähte, bei denen es kaum nötig ist den Innendurchmesser zu überarbeiten, da sie durch ihre geringe Grösse kaum einen Widerstand in der Leitung verursachen, Falls es aber doch von Nöten ist die Schweissnähte auf der Innenseite zu entfernen, sind sie sehr einfach und schnell zu abgetragen.

Durch die Modularität des Fittings sind viele unterschiedliche Varianten von Fittings herzustellen ohne dass es sich negativ auf die Kosten auswirkt. Auch Kleinstserien können so zu einem ökonomisch verträglichen Preis hergestellt werden. Das

Hauptelement, welches als Grundbaustein dient, wird im Spritzgussverfahren hergestellt, an welches unterschiedliche den Anforderungen entsprechende

Anschlusselemente angeschweisst werden können. Bspw. wird ein T-Hauptteil gespritzt, an welches gerade Anschlusselemente geschweisst werden, die bspw. mittels Spritzverfahren hergestellt wurden, sowie auch überarbeitete Rohrabschnitte als gerades Anschlusselement eingesetzt werden können. Des Weiteren eignen sich auch Anschlusselemente die durch ein anderes Verfahren hergestellt wurden für diese Anwendung. Somit können für manche Anschlusselemente teure

Spritzgussformen entfallen oder aber bei einer Herstellung durch Spritzgiessen die Kosten durch eine hohe Anzahl der herzustellenden Anschlusselemente sehr tief gehallten werden können, da sie auf alle Arten von Hauptelementen mit dem entsprechenden Durchmesser passen.

Damit eine zusätzliche Erhöhung der Druckfestigkeit sowie eine erhöhte

Belastbarkeit im Nahtbereich möglich ist, als das bisher bei geschweissten Fittings der Fall war, sind die Wandstärken des Hauptelements und des Anschlusselements im Bereich der Trennstelle bzw. der Naht zwischen Hauptelement und

Anschlusselement dicker als bei Trennstellen bzw. Nähten zwischen

Anschlusselement und anzuschliessender Rohrleitung ausgebildet. Zur problemlosen Kompatibilität der Hauptelemente mit den Anschlusselementen ist die Voraussetzung, dass die Trennstellen dieselbe Geometrie der Stirnflächen aufweisen, weshalb die Stirnflächen der Anschlusselemente wie auch der

Hauptelemente kreisrund ausgebildet sind. Die erfindungsgemässen Fittings weisen vorzugsweise einen

Mindestnenndurchmesser von 300 mm auf, wobei sich der Nenndurchmesser auf den Innendurchmesser bezieht. Bei kleineren Dimensionen ist die Realisierung eines modularen Fittings zwar möglich aber durch die hohe Stückzahl der Fittings mit geringeren Innendurchmessern ist eine entsprechende Spritzform mit dem fertigen Fitting wirtschaftlich nicht sinnvoll und deshalb findet der erfindungsgemässe Fitting kaum Anwendung bei Innendurchmessern unter 300 mm.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin die Fittings aus einem der folgenden Kunststoffe herzustellen: PVDF, PP, PE, PVC, ABS, PB, PA PFA oder ECTFE, da diese sich gut zum Verschweissen eignen und im Rohrleitungsbau als

Standardmaterialien bekannt sind.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Fittings besteht darin, dass das Hauptelement eine T-Form aufweist. Durch das Anschweissen der entsprechenden bzw. benötigten Anschlusselemente wird ein T-Fitting der als

Abzweige in eine Rohrleitung eingesetzt wird, im Werk schon fertig vorfabriziert. An das Hauptelement kann jedes beliebige Anschlusselement angeschweisst werden, sie müssen nur die Voraussetzung erfüllen, dass sie an der Trennstelle denselben Durchmesser aufweisen.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass das Hauptelement eine Bogensegmentform aufweist, vorzugsweise ein Bogensegment welches 45° aufweist. Diese Ausführungsform ermöglicht, dass die Rohrleitung individuell in jede Richtung verlegt werden kann. Es können bspw. auch zwei bogenförmige

Hauptelemente miteinander verschweisst werden, um einen grösseren Bogen-Winkel zu erhalten. Erst dann werden an die jeweiligen Enden der zusammengeschweissten Hauptelemente je ein Anschlusselement angefügt. Die Winkel der vorfabrizierten Bogensegmente bzw. Hauptelemente sind beliebig wählbar, jedoch wird auch hier das Hauptelement üblicherweise durch Spritzgiessen hergestellt und es muss somit für jedes Bogensegment mit unterschiedlichem Winkel eine eigene Spritzgussform gefertigt werden. Wobei ein spitzer Winkel bzw. ein kleiner Winkel eines

Bogensegmentes ermöglicht durch das Zusammenschweissen von

Bogensegmenten bzw. Hauptelemente eine Vielzahl an unterschiedlichen Bogen- Winkeln, welche zusammengefügt werden können mit nur einer Spritzform. Natürlich auch entsprechend viele Schweissnähte dabei entstehen.

Vorteilhaft ist es zudem, wenn die Anschlusselemente in unterschiedlichen

Ausführungsformen hergestellt werden, das heisst, dass sie entsprechend ihrer Anforderung ausgebildet sind. Falls bspw. eine Rohrleitung, die an ein T-förmiges Hauptelement angeschlossen werden muss, einen geringeren Durchmesser aufweist als die in der das T-Hauptelement bereits eingebaut ist, kann an das T-förmige Hauptelement ein Anschlusselement das reduzierend ausgebildet ist, angeschweisst werden. Durch das Reduzieranschlusselement können somit auch Rohrleitungen angeschlossen werden, welche einen geringeren Durchmesser haben. Natürlich ist auch ein Anschlusselement denkbar, welches sich zum Anschliessen an ein Rohr mit grösserem Durchmesser eignet, wie bspw. ein Expansionsanschlusselement.

Als weitere Ausführungsform eines Anschlusselements ist auch ein

Instrumentenanschlusselement denkbar, welches ermöglicht ein Instrument wie bspw. einen Durchflusssensor oder einen Temperatursensor anzuschliessen.

In der Regel werden gerade Anschlusselemente eingesetzt, die durch ihre

Variantenvielfalt an Herstellverfahren bspw. Spritzgiessen, Abtrennen eines

Teilstücks eines Rohres, usw. optimal auf die benötigte Stückzahl abgestimmt werden können und somit wirtschaftlich hohe Vorteile bringt.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen modularen Aufbaus des Fittings besteht darin, dass direkt an das Hauptelement ein Anschlusselement angeschweisst werden kann, welches als Vorschweissbund mit Flansch bspw. für ein Ventil ausgebildet ist. Dadurch entstehen sehr kompakte Einbaumasse, da die Distanz zwischen den Stirnflächen des Vorschweissbundes und der parallel dazu

verlaufenden Mittelachse des T-förmigen Hauptelementes sehr kurz sind und dass direkt an die Stirnfläche des T-Hauptelements der passenden Vorschweissbund angeschweisst werden kann. Herkömmlichen T-Fittings weisen längere

Anschlussstutzen auf, da das fertige T-Fitting mit geraden Anschlüssen ausgebildet ist, an welche im Normalfall eine Leitung angeschlossen wird. Falls das nicht der Fall ist, wird daran ein entsprechend passendes Adapterteil angebracht, wodurch die Einbaumasse des gewünschten T-Fittings mit entsprechender Abstimmung auf das Folgebauteil bzw. die Folgearmatur stark verlängert wird. Eine solch lange Distanz kann sich bspw. negativ auf die Wasserqualität auswirken. Da bei Abzweigungen die nicht ständig durchflutetet werden das Wasser in solchen Tot-Räumen steht und sich daher dort gerne Keime entwickeln, die bei einer späteren Durchflutung wieder mit dem Medium mitgerissen werden, weshalb kurzen Anschlusslängen, wie durch die modulare Bauform, sehr von Vorteil sind. Um solche Tot-Räume möglichst klein zu halten ist der Abstand, der sich zwischen der Stirnfläche des

Vormontageanschlusselements bzw. des Vorscheissbunds bis hin zur parallel dazu verlaufenden Mittelachse erstreckt, kürzer als der Nenndurchmesser des

entsprechenden Fittings.

Natürlich sind noch weitere Ausführungsformen von Anschlusselementen denkbar und ausführbar. Durch die Modularität des Fittings sind den Ausführungsformen kaum Grenzen gesetzt.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Elemente rechtwinklig zur Mittelachse verlaufende Stirnflächen aufweisen und die Elemente ausschliesslich an den Stirnflächen miteinander verschweisst sind. besteht darin, dass die Elemente ausschliesslich entlang des Umfangs der rechtwinklig zur Mittelachse verlaufenden Stirnfläche im Werk miteinander

verschweisst werden. Dadurch, dass die Schweissnaht noch im Werk hergestellt wird und somit vorfabriziert wird, kann gewährleistet werden, dass optimale Bedingungen für eine gute Schweissverbindung herrschen, was einen positiven Einfluss auf die Druckfestigkeit des Fittings bzw. der Schweissnaht hat. Des Weiteren ist das Fitting bei Montage der Rohrleitung direkt einsetzbar und kann mit einer normalen

Schweissmaschine zusammengeschweisst werden. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren beschrieben, wobei sich die Erfindung nicht nur auf die Ausführungsbeispiele beschränken. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht der modularen Herstellung des Fittings, Schrittweise dargestellt mit einem T-förmigen Hauptelement,

Fig. 2 die Schnittansicht eines bogenförmigen Hauptelements,

Fig. 3 die Schnittansicht zweier miteinander verbundenen bogenförmigen

Hauptelemente die jeweils 45° aufweisen,

Fig. 4 einen Längsschnitt eines T-förmigen Hauptelements an das ein

Reduzieranschlusselement und zwei gerade Anschlusselemente angeschweisst sind,

Fig. 5 einen Längsschnitt eines T-förmigen Hauptelements an das ein

Instrumentenanschlusselement und zwei gerade Anschlusselemente angefügt sind und

Fig. 6 einen Längsschnitt eines T-förmigen Hauptelements an das ein

Vorschweissbund mit Flansch und zwei gerade Anschlusselemente angeschweisst sind.

In Fig. 1 sind die Modularität sowie die Herstellschritte eines erfindungsgemässen Fittings aufgezeigt. Die linke Abbildung stellt ein Hauptelement 2 dar, welches T- förmig ausgebildet ist. Das Hauptelement 2 wird in der Regel durch Spritzgiessen hergestellt, da das Hauptelement 2 eine Art Grundbaustein bildet, welches erhöhte Belastungen aushält und an welches unterschiedlich ausgebildete

Anschlusselemente 3 oder weitere Hauptelemente 2 angeschweisst werden. In der mittleren Abbildung sind zusätzlich die Anschlusselemente 3 dargestellt die am Hauptelement 2 angeschweisst werden können. Bei der dargestellten Ausführung werden gerade Anschlusselemente 3 eingesetzt. Natürlich kann jede

Ausführungsform von Anschlusselementen 2 mit dem entsprechenden Durchmesser angefügt werden, bspw. ein Reduzieranschlusselement 10 oder ein

Instrumentenanschlusselement 1 1 usw.. Die Anschlusselemente 3 werden mit ihrer Stirnfläche 5, die kreisrund und rechtwinklig zur Mittelachse 8 verläuft, an die

Stirnfläche 4 des Hauptelements 2, 9, die ebenfalls kreisrund und rechtwinklig zur Mittelachse 8 verläuft, angeschweisst. Das Anschlusselement 3 ist so ausgebildet, dass die Wandstärke bei den Stirnflächen 5 zunimmt bzw. dicker ist (nicht dargestellt). Durch die unter optimalen Bedingungen im Werk hergestellten Fittings weisen bestmöglich hergestellte Schweissnähte auf und so können auftretende Spannungen reduziert, wenn nicht sogar grundsätzlich vermieden werden. Dies wiederum gewährleistet eine höhere Betriebssicherheit. Die Stirnflächen 6 der

Anschlusselemente 3 werden bei Montage des Fittings 1 mit der Rohrleitung verbunden. Die Abbildung rechts in Fig. 1 zeigt den im Werk komplett geschweissten Fitting 1 .

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Hauptelements 9. Dieses

Hauptelement 9 ist bogenförmig ausgebildet um Richtungsänderungen in

Rohrleitungssystem durchzuführen. Das abgebildet Bogensegment bzw.

Hauptelement 9 weist einen 45° Winkel auf, was in vielen Fällen als ideales

Bogensegment zum Umlenken der Leitung bzw. des Systems gilt. Natürlich kann jedes beliebige Winkelmass hergestellt werden, es bedingt nur einer entsprechenden zuvor hergestellten Spritzgussform. Es ist sinnvoll ein Mass zu verwenden, welches oft einsetzbar ist. In Fig. 2 ist die Verdickung der Wandstärke in Richtung

Stirnflächen 4 gut sichtbar, diese dienen wie schon bei den zuvor erwähnten T- förmigen Hauptelementen 2 zur Erzeugung einer höher belastbaren Schweissnaht. Die Möglichkeit zwei Hauptelemente 9 direkt miteinander zu verschweissen besteht ebenso. Die Modularität dieses Systems ermöglicht alle Varianten von Verbindungen, sie müssen nur dieselben Anschlussdurchmesser aufweisen.

Fig. 3 zeit eine solche Verbindung, es werden zwei Hauptelemente 9 in diesem Fall zwei 45° Bogensegmente zu einem 90° Bogen-Winkel miteinander verschweisst und an den beiden Enden werde die benötigten Anschlusselement 3 angefügt.

In Fig. 4 ist ein Fitting 1 dargestellt, der als Anschlusselement ein angeschweisstes Reduzieranschlusselement 10 aufweist, das mit einer Leitung verbunden werden kann, welche einen geringeren Durchmesser als die rechtwinklig dazu verlaufende Leitung aufweist. An den anderen beiden Stirnflächen 4 des T-förmigen

Hauptelements 2 ist jeweils ein gerades Anschlusselement 3 angebracht. Möglich wären auch andere Anschlusselement 3 gewesen.

Ein weiteres Anschlusselement 3 wird in Fig. 5 dargestellt. Auch dort befindet sich am T-förmigen Hauptelement 2 ein speziell ausgebildetes Anschlusselement 1 1 angeschweisst, welches sich zum Anschliessen von Instrumenten bspw.

Durchflusssensoren oder Temperatursensoren eignet. Es wäre auch hier möglich, das Instrumentenanschlusselement 1 1 an einem anderen Hauptelement 2 anzubringen oder noch weitere Instrumentenanschlusselemente 1 1 am Hauptelement 2 anzuschweissen.

Fig. 6 zeigt ein modulares Fitting, welches ein T-förmiges Hauptelement 2 aufweist. An diesem ist an den gegenüberliegenden Stirnseiten 4 des Hauptelements 2 jeweils ein gerades Anschlusselement 3 angeordnet. Der um 90° versetzte Anschluss weist ein direkt am Hauptelement 2 angeschweisstes Vormontageanschlusselement bzw. einen Vorscheissbund mit Flansch 12 auf, welches ohne jegliches Zwischenstück direkt am Hauptelement 2 angeschweisst werden kann. So kann der Abstand 14 zwischen Mittelachse 8 und der Stirnfläche des Vorschweissbunds 12 des um 90° dazu versetzten Anschlusses sehr gering gehalten werden, was sich positiv auf den Tot-Raum 13 bzw. auf das stehende Medium bei einer nichtdurchfluteten

Abzweigung auswirkt. In der Regel ist der Abstand 14 kürzer als der

Nenndurchmesser des entsprechenden Fittings. Durch einen kleineren Tot-Raum 13 bildet sich weniger stehendes Wasser. Das stehende Wasser entsteht dadurch, dass wie in Fig. 6 gezeigt, die anschliessende Absperrklappe 15 geschlossen ist und dadurch die Abzweigung nicht durchflutet wird. Natürlich sind auch Armaturen oder weitere anschliessbare Bauteile denkbar. Entsprechend zu diesen Bauteilen wird ein Vormontageanschlusselement gefertigt und an das Hauptelement 2 angeschweisst.

Bezugszeichenliste

1 Fitting

2 T-förmiges Hauptelement

3 Gerades Anschlusselement

4 Stirnfläche Hauptelement

5 Stirnfläche Anschlusselement Seite Hauptelement

6 Stirnfläche Anschlusselement Seite Rohrleitung

7 Schweissnaht Hauptelement-Anschlusselement

8 Mittelachse

9 Bogenförmiges Hauptelement

10 Reduzieranschlusselement

1 1 Instrumentenanschlusselement

12 Vorschweissbund mit Flansch

13 Tot-Raum

14 Abstand

15 Absperrklappe