SCHELLE ZUR BEFESTIGUNG VON BAUTEILEN

Hydac Accessories GmbH, Hirschbachstraße 2, 66280 Sulzbach/Saar Schelle zur Befestigung von Bauteilen

Die Erfindung betrifft eine Schelle zur Befestigung von Bauteilen, insbesondere von strangförmigen Bauelementen, wie Rohrleitungen, Schläuche oder Kabel, mit mindestens einem Schellenteil, das zumindest teilweise mit einer Außenkontur einen Aufnahmeraum begrenzt zur Aufnahme des jeweiligen Bauteils, wobei zumindest das eine Schellenteil eine Einrichtung zur Minimierung der Spaltkorrosion bei dem jeweils aufgenommenen Bauteil aufweist. Bei elektrischen oder hydraulischen Anlagen, bei denen Schläuche oder Kabel sowie Rohrleitungen an Anlagenteilen verlegt sind, kann es aufgrund von statischen oder dynamischen Belastungen (Vibrationen) zu Beschädigungen der betreffenden strangförmigen Bauteile kommen. Zudem sind der Übersichtlichkeit wegen im Hinblick auf die Verschattung Schläuche, Rohr- leitungen und dergleichen mehr systematisch entlang dafür geeigneter Anlagenteile zu verlegen. Es ist daher Stand der Technik, die genannten Kabel und Leitungen mittels Schellen anzubringen, die sowohl als Distanzhalter dienen als auch zur Lagesicherung mit beitragen. Solche Schellen weisen grundsätzlich Einrichtungen zum Festlegen derselben an Drittbauteilen auf, beispielsweise in Form von räumlich voneinander getrennten Durchgangsstellen für den Durchgriff von Befestigungsele- menten, wie Schrauben und dergleichen, wobei die Schellenteile einzeln oder in ihrer Gesamtheit beim Festlegen der linienförmigen Elemente, beispielsweise in Form von Schläuchen oder Kabeln, diese zumindest teilweise oder entlang deren gesamtem Umfang umgreifen. Das zu befestigende, re- gelmäßig linienförmige Element wird dabei grundsätzlich formschlüssig innerhalb der Schelle mit den Schellenteilen festgelegt. Neben den genannten Durchgangsstellen für die Befestigungselemente beschreibt als weitere alternative Ausführungsform die GB 1 224 535 A eine Schelle, an der eine Rasteinrichtung angeordnet ist, mittels deren die Schell lenkörper in einan- der angenähertem Zustand unter Aufnahme des linienförmigen Elementes in klemmender Weise aneinander festgelegt werden können.

Insbesondere bei Einsatz der Schellen in korrosionsfördernder Umgebung, wie etwa beim Einsatz elektrischer oder hydraulischer Anlagen im Offshore- Bereich kann es selbst beim Einsatz von Kunststoffschellen, die zur Sicherung von Edelstahlrohren dienen, zu Korrosion an den festzulegenden, linienförmigen Elementen, wie den Edelstahlrohren, aufgrund von Umgebungseinflüssen, wie salzhaltiger Luft und dergleichen, kommen. So tritt regelmäßig Spaltkorrosion an Metallteilen bei Vorhandensein eines korrosi- ven Mediums in nicht abgeschlossenen Auflagespalten auf, beispielsweise gebildet durch Überlappungen, aufgesetzte Stege und nicht durchgeschweißte Verbindungsstellen. Die treibende Kraft für die Spaltkorrosion ist dabei der Konzentrationsunterschied zwischen dem eigentlichen Spalt und dem„Außenspaltbereich" des korrosiven Mediums. Aufgrund des genann- ten Konzentrationsunterschiedes ergibt sich eine Potentialdifferenz, die zu elektrochemischer Korrosion innerhalb des Spaltes oder im Bereich der Umgebung des Spaltes führt. Selbst ansonsten nicht rostende CrNi-Stähle können in den genannten Spalten korrodieren, wenn dort kein Medium, wie Sauerstoff, zur Ausbildung einer schützenden Oxidschicht vorhanden ist oder diese sich aufgrund mechanischer Beanspruchung nicht bilden kann. Es sind im Stand der Technik ferner Schellen und Schellenteile bekannt, die eine sog. Einrichtung zur Minimierung von Korrosion aufweisen, wobei die Einrichtung aus einem sog. Inhibitor gebildet ist, der in das Kunststoff mate- rial des jeweiligen Schellenteils eingebracht wird. So läßt sich beispielsweise der Inhibitor, bestehend aus Ethanolamin und Sulfolan, als Carrier mittels Druckimprägnierung in das Kunststoffmaterial von außen her einbringen. Ferner kann die Druckimprägnierung mit einem sog. Gasfeldinhibitor (Naphtensäurederivat) gleichfalls von außen her erfolgen. Eine weitere Mög- lichkeit, Korrosionsinhibitoren spaltbereichfrei einzusetzen, besteht in der Beschichtung von flachen Schellenin- und -Oberflächen mit Mikrokapseln enthaltenden organischen Beschichtungen, die in die Oberfläche des Schellenmaterials entsprechend eindringen. Im Hinblick auf diesen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schelle zur Verfügung zu stellen, die Korrosion und insbesondere Spaltkorrosion zwischen ihr und dem aufzunehmenden, linienför- migen Bauelement in der Lage ist wirksam zu verhindern. Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Schelle gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.

Die Besonderheit der Erfindung besteht demgemäß darin, dass die Schelle eine Einrichtung zur Minimierung von Spaltkorrosion dahingehend auf- weist, dass die Einrichtung mindestens ein Opferelement als eigenständiges Bauteil aufweist, das mit Einsetzen der Korrosionsbedingungen an der Schelle sich durch insbesondere elektrolytischen Materialabtrag allmählich verbraucht. Das Opferelement ist dabei auf die Außenkontur des zuorden- baren Schellenteils aufgesetzt und/oder in diese eingebracht und ragt zu- mindest teilweise in den Aufnahmeraum und/oder begrenzt diesen. Die erfindungsgemäße Wirkung der Schelle ist in umfangreichen, Wissenschaft- liehen Untersuchungen nachgewiesen worden und es ist für einen Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der Befestigungstechnik überraschend, dass er unter Einsatz einer relativ günstig zu erhaltenden Opferelementanordnung auf die teuren Inhibitorlösungen verzichten kann und dabei noch einen deutlich verbesserten Korrosionsschutz erreicht, als mit den vorstehend beschriebenen, bekannten Lösungen.

Erfindungsgemäß steht somit eine Schelle zur Verfügung, die dauerhaft verhindert, dass ein Materialangriff und eine fortschreitende Schwächung des Materials des betreffenden, mit der Schelle zu befestigenden Bauteils erfolgt. Die mit erfindungsgemäßen Schellen ausgestattete Anlage als Drittbauteil ist dadurch vor Betriebsbeeinträchtigungen oder einem Betriebsausfall durch korrosiven Angriff ihrer strangförmigen Bauteile, wie Rohrleitungen, Kabel und dergleichen mehr, dauerhaft geschützt. Eine hohe Betriebs- Sicherheit der Anlage ist durch die erfindungsgemäße Schelle gleichfalls ermöglicht.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Schelle sieht vor, dass das Opferelement in der Art einer Elektrode, wie etwa einer Opferanode, ausgebil- det ist. Die Opferanode ermöglicht einen Elektronenfluß in Richtung auf das mit der Schelle befestigte, linienförmige Bauelement oder Bauteil, so dass an diesem selbst kein Materialabtrag unter korrosiven Einflüssen einer entsprechenden Umgebung erfolgen kann. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Schelle weist zumindest ein Teil der Schelle eine schalenförmige Vertiefung auf, auf die das erfindungsgemäße Opferelement der Kontur der Vertiefung und der Kontur des zu befestigenden Bauelements folgend aufgesetzt ist. Es kann auch vorteilhaft sein, einen Teil der Schelle oder die gesamte Schelle mit kammerartigen Ausschnittsbereichen als Teil der Außenkontur der Schelle zu versehen, in die das jeweilige Opferelement, vorzugsweise mit einem vorgebbaren Überstand, eingesetzt werden kann, so dass insoweit das Opferelement als eigenständiges Bauteil gleichfalls auf die Außenkontur des zuordenbaren Schellenteils aufgesetzt ist. Dergestalt läßt sich das Opferelement segmentweise und gegebenenfalls klebstofffrei innerhalb der Schel- le einsetzen, was sehr montagefreundlich ist, bevor die eigentliche Montage der Schelle an dem aufzunehmenden Bau-element beginnt. Die Schelle und das jeweils eingesetzte Opferelement bilden insoweit eine zur unmittelbaren Verwendung geeignete Baueinheit am vorgesehenen Montageort. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel folgt das Opferelement der Schalenform des Schellenteils nach und steht auch an den Rändern der schalenförmigen Vertiefung der Schelle nicht über, was Bauraum sparend ist. Das Opferelement ist zum Zweck der möglichst flächigen Anlage an dem zu befestigenden, linienförmigen Bauelement aus einem folien- oder plattenartigen, ebenen Zuschnitt gebildet, der in Form gebracht eine schalenförmige Kontur ausbildet, die spannungsfrei in der entsprechenden Kontur der Schelle festgelegt ist. Das Opferelement kann bevorzugt Magnesium- und/oder Zinnbestandteile aufweisen und ist bevorzugt vollständig aus einem dieser Nichteisenmetalle gebildet.

Das Opferelement kleidet vorzugsweise die schalenförmige Vertiefung in der Schelle vollständig aus. Es kann über eine Klebstoffverbindung bevor- zugt unter Einsatz eines Hotmelt-Klebers mit der Schelle verbunden sein. Es kann ferner vorteilhaft sein, eine formschlüssige Verbindung in der Art einer Clip-Verbindung zwischen dem Opferelement und der Schelle vorzusehen. Die Schelle bildet somit eine montagefertige Funktionseinheit aus Schellenkörper und Opferelement aus. Die Schelle ist bevorzugt aus zwei halbschalenartigen Gleichbauteilen zusammengesetzt. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die beiden, die Schelle bildenden Gleichbauteile als blockartige Klemmteile ausgebildet, die einen Aufnahmeraum - vorzugsweise in Zylinderform - begrenzen und einen Radialspalt zwischen sich und dem aufzunehmenden Bauteil ausbilden, in den das plattenartige Opferelement als eigenständiges Bauteil eingesetzt werden kann. Es können auch zwei gleich große Opferelemente an jedem Klemmteil vorgesehen sein, die im montierten Zustand der Schelle und des zu befestigenden Bauelements dieses entlang seines Umfanges komplett umschließen oder umfassen. Die blockartigen Klemmteile können dabei Durchgangsstellen aufweisen, mit Hilfe derer Festlegeelemente, wie Hohlnieten, Schrauben od. dgl., durch die Schelle geführt werden können zwecks Festlegen derselben an Drittbauteilen, wie an Anlagenteilen und dergleichen mehr.

Nachstehend ist die erfindungsgemäße Lösung anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die Fig.la eine stirnseitige Vorderansicht der erfindungsgemäßen Schelle im montierten Zustand;

Fig.lb eine perspektivische Ansicht der Schelle gemäß der Darstellung nach der Fig.la ohne Festlegeelemente, wobei die beiden Schellenteile der besseren Darstellung wegen nicht deckungsgleich gezeichnet sind;

Fig.2 eine perspektivische Ansicht zweier als Gleichbauteile ausgebildeten Schellenteile; eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels von Schellenteilen ohne Opferelemente; eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Opferelementes für die Schellenteile gemäß der Darstellung nach der Fig.3; und eine Draufsicht auf zwei Schellenteile mit eingebauten Opferelementen, nachdem diese korrosiven Umgebungsbedingungen über einen längeren Zeitraum ausgesetzt waren.

In der Fig.la ist in einer schematischen, nicht maßstäblichen Ansicht eine erfindungsgemäße Schelle 1 zur Befestigung eines als CrNi-Stahlrohr gebildeten Bauelementes 2 als Komponente einer hydraulischen Offshore- Anlage im geschlossenen Zustand gezeigt. Die Schelle 1 besteht im wesentlichen aus Spritzguß-Schellenteilen 3, gebildet aus einem thermoplastischen Kunststoff, hier in Form eines Polypropylen-Kunststoffes. Die Schellenteile 3 sind, wie dies auch die Fig.2 zeigt, als Gleichbauteile ausgebildet mit einer im wesentlichen rechteckförmigen Außen-Grundrißform. Die Hüllform der Schelle 1 ist mithin kubusförmig, wobei, wie die Fig.la zeigt, ein Aufnahmeraum 5 in Form eines Hohlzylinders von den beiden zusammengesetzten Schellenteilen 3 gebildet wird. Der Aufnahmeraum 5 für das zu befesti- gende Bauelement 2 ist im geteilten Zustand der Schelle 1 , wie in Fig.la gezeigt, in jedem Schellenteil 3 durch einen halbzylinderförmigen Teil oder eine schalenförmige Vertiefung 9 gebildet. Die schalenförmigen Vertiefungen 9 sind symmetrisch bezüglich einer Längsachse 15 der Schelle 1 ausgebildet; könnten jedoch auch zueinander unsymmetrisch und/oder mit unterschiedlicher Durchmessergröße ausgebildet sein. Jedes Schellenteil 3 bildet, wie dies auch die Fig.3 und 5 in einem weiteren Ausführungsbei- spiel für die Schelle 1 zeigen, einen Block mit einer fiktiven Trennebene 16 aus, die, wie erwähnt, durch die halbzylinderförmigen Vertiefungen 9 unterbrochen ist, wobei die Vertiefungen 9 wiederum beim geschlossenen Zustand der Schelle 1 den genannten Aufnahmeraum 5 ausbilden.

In radialer Richtung zu der Längsachse 15 der Schelle 1 betrachtet sind die Schellenteile 3 aus Kunststoff mit Vertiefungen 9 gebildet, deren Radien ein Übermaß in Relation zu dem Durchmesser D des zu befestigenden Bauelementes 2 definieren. Die Außenkontur 4 der Vertiefungen 9 in Richtung auf das zu befestigende Bauelement 2 gesehen, sind in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 a bis 2 vollflächig dargestellt. Dadurch ist insgesamt ein Spalt zwischen den Vertiefungen 9 der Schellenteile 3 und der Außenseite des zu befestigenden, linienförmigen Bauelementes 2 gegeben, der mit einer Einrichtung 6 zur Minimierung von Korrosion, insbesondere von Spaltkorrosion, an dem zu befestigenden Bauelement 2 ausgefüllt werden kann. In den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 a bis 2 ist die dahingehende Einrichtung 6 durch ein metallisches Opferelement 7 in Form einer in die Form der Vertiefungen 9 eingebrachten, plattenartigen Zink- Opferanode 8 gebildet. Das Opferelement 7 bildet somit eine, in ihrer Wandstärke gleichbleibende Halbschale mit halbkreisförmigem Querschnitt für jedes Schellenteil 3 aus.

Wie insbesondere die Fig. 1 b und 2 des weiteren zeigen, ist das Opferelement 7 sowohl bündig mit der Außenkontur der Schelle 1 als auch mit der fiktiven Trennebene 16 angeordnet. Das Opferelement 7 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem Klebstoff, insbesondere in Form eines Hotmelt-Klebstoffes, an dem jeweiligen Schellenteil 3 kraftschlüssig festgelegt. Dadurch ist insgesamt im montierten Zustand eine vollflächige Anlage des Opferelementes 7 an das zu befestigende Bauelement 2, beispielsweise in Form einer aus Edelstahl bestehenden Druckmittelleitung einer hydraulischen Anlage, möglich. Somit ist in dem gesamten Anlagebereich der Schel- le 1 an dem zu befestigenden Bauelement 2 und damit in dem gesamten, von den Einwirkungen von Spaltkorrosion gefährdeten Bereich des festzulegenden Bauelementes 2 ein Opferelement 7 bereitgestellt, das jedweden korrosiven Abtrag von dem zu befestigenden Bauelement 2 verhindern kann. Die Schelle 1 bildet aufgrund ihrer Abmessungen in Relation zu dem zu befestigenden Bauelement 2 zusammen mit dem Opferelement 7 ein Klemmteil 1 1 für die Aufnahme des zu befestigenden Bauelementes 2 aus.

Zu diesem Zweck weist jedes Schellenteil 3 in radialer Richtung zu der Längsachse 15 betrachtet zwischen den jeweiligen Vertiefungen 9 und den radialen Seitenflächen jedes Schellenteils 3 zu beiden Seiten und senkrecht zu der jeweiligen fiktiven Trennebene 16 geführt Durchgangsstellen 13 für einzelne Festlegeelemente 14 der Schelle 1 auf. Die Durchgangsstellen 13 sind bevorzugt als zylindrische Bohrungen ausgebildet und ermöglichen die Durchführung von Maschinenschrauben, die vorzugsweise mit einem Sechskantkopf (vgl. Fig.la) versehen sind. Die Festlegeelemente 14 vereinen insoweit die Funktion der Klemmung des sträng- oder linienförmigen Bauelementes 2 in dem Aufnahmeraum 5 der Schelle und die Festlegung der Schellenteile 3 aneinander. Zudem können die Festlegeelemente 14 zur Festlegung der Schelle 1 an einem nicht näher dargestellten Dritt- oder Anlagenbauteil dienen.

In der Fig.3 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schelle 1 gezeigt. Die Außenkontur 4 im Bereich der Vertiefun- gen 9 ist bei den beiden gezeigten Schellenteilen 3 als kammerartiger Ausschnittsbereich 10 ausgebildet. Die dahingehende Außenkontur ist zu diesem Zweck in insgesamt fünf Rippen 1 7 aufgefächert, wodurch die Anlagefläche der Schellenteile 3 an dem zu befestigenden Bauelement 2 verkleinert ist, was zu höheren Klemmkräften führen kann im Vergleich zu dem in den Fig.1 und 2 gezeigten vollflächigen Ausführungsbeispiel. Die Rippen 1 7 weisen im Wesentlichen eine gleichbleibende Wandstärke über ihre gesamte Seitenprojektionsfläche auf. Neben der Klemmkrafterhöhung besteht darüber hinaus die Möglichkeit, scheibenartige Opferelemente 7, wie dies eine Ansicht in Fig.4 verdeutlicht, zwischen die kammerartigen Ausschnittsbereiche 10 zu schieben, so dass insoweit wiederum die Opferele- mente auf die Außenkontur des zuordenbaren Schellenteils 3 aufgesetzt sind. Dadurch läßt sich eine streifenartige Anlage der Opferelemente 7 an dem zu befestigenden Bauelement 2 erreichen. Die Rippen 17 haben dieselbe freie Seitenflächenform wie das in Fig.4 in einer perspektivischen Ansicht dargestellte scheibenförmige Opferelement 7. Die scheibenförmigen Opferelemente 7 weisen über ihre gesamte Seitenfläche betrachtet eine gleichbleibende Materialstärke auf. Die Material stärke dieser Opferelemente 7 ist insbesondere derart gewählt, dass sie sich mit einer definierten Vorspannung in die kammerartigen Ausschnittsbereiche 10 der Schelle 1 schieben lassen, um dergestalt verliersicher in den kammerartigen Aus- schnittsbereichen 10 festgelegt zu sein. Sie können nach einem definierten Materialabtrag an ihrer, dem mit der Schelle 1 zu befestigenden Bauelement 2 zugewandten Stirnfläche ausgetauscht werden. Die Schelle 1 selbst kann dabei erhalten bleiben. Fig.5 verdeutlicht in diesem Zusammenhang den optischen Zustand der Opferelemente 7 nach einem korrosiven Angriff über eine längere Einsatzdauer. Der Materialaustausch von dem Opferelement 7 mit dem angreifenden Elektrolyten bewirkt eine Flächenausdehnung der Wirkfläche der Opferelemente 7 mit dem zu befestigenden Bauelement 2, beispielsweise in Form eines Edelstahl rohres. Anstatt eines nachträglichen Einbringens von Opferelementen 7 in das jeweilige Schellenteil 3 durch Pressen oder Kleben der Opferelemente 7 in die kammerartigen Ausschnittsbereiche 10 kann auch eine Anordnung der Opferelemente 7 in der jeweiligen Spritzgußform vor dem Herstellen der Schellenteile 3 selbst erfolgen. Die Opferelemente 7 stellen dabei Einweg- kerne in der jeweiligen Spritzgußform dar, die beim Entformen der Schellenteile 3 mitgenommen werden. Die Opferelemente 7 können dabei ge- eignete, vorzugsweise seitliche Hinterschneidungsbereiche (nicht dargestellt) aufweisen, die ein teilweises Umspritzen der Opferelemente 7 mit Kunststoff oder einem anderen Schellenwerkstoff ermöglichen. Die Schelle 1 kann auch einteilig ausgebildet sein im Sinne von einem einzigen Schellenteil 3, wobei dann vorzugsweise der Umschlingungswinkel des Aufnahmeraumes 5 um das zu befestigende Bauelement 2 größer als 180° ist. Es kann auch vorteilhaft sein, zwei Schellenteile 3 über ein Scharnier, insbesondere ein Filmscharnier, zu verbinden, so dass dann insgesamt eine einteilige Schelle 1 (nicht dargestellt) ausgebildet werden kann. Anstelle des beschriebenen Hotmelt-Klebstoffes kann alternativ auch ein Spezialkleber mit Abziehstreifen treten, der speziell für Polypropylen mit niederenergetischer Oberfläche in Zusammenwirken mit der Zinkoberfläche konzipiert ist.