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Steckkupplung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steckkupplung für fliegend zu verlegende Leitungen, insbesondere Rohrleitungen, mit einem die Abdichtung und Sicherung gegen axiale Verschiebung des
Vaterteiles gegenüber dem Mutterteil bewirkenden, elastischen Glied, das in einem Teil, insbesondere im Mutterteil, angeordnet ist, und amm andern Teil, insbesondere am Vaterteil, formschlüssig anliegt.
Es sind bereits Steckkupplungen bekannt, bei welchen ein gesondertes Dichtungsglied und ein gesondertes Halteglied vogesehen sind. Das Dichtungsglied ist von einer Dichtung beliebiger Art, beispielsweise einer mit einer Dichtlippe gebildet, während als Halteglied willkürlich zu betätigende Organe, wie beispielsweise Hakenlaschen, vorgesehen sind, welche den Vaterteil im Mutterteil gegen axiale Verschiebung sichern. Bei diesen bekannten Kupplungen ist abgesehen vom zusätzlichen Konstruktionsaufwand ein gesonderter Arbeitsvorgang beim Kuppeln und Entkuppeln erforderlich. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, Sperrstücke, wie beispielsweise Drahtspiralen vorzusehen, welche mit dem Dichtungsring in die Kupplung gesteckt werden.
Hiebei konnte zwar ein gesonderter Arbeitsvorgang beim Kuppeln und Entkuppeln gespart werden, jedoch boten solche Ausbildungen nicht die notwendige Sicherheit gegen Lösung. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, den Vaterteil im Mutterteil durch eine aufblähbare Dichtungsmanschette zu sichern. Diese Manschette muss aber gesondert aufgeblasen werden und der Zusammenhalt der Kupplung sowie auch die Dichtheit sind von der Lufthaltung der aufgeblähten Dichtungsmanschette abhängig. Bei einer andern bekannten Steckkupplung ist mit dem Dichtungsglied ein Halteglied durch Vulkanisation, Klebung od. dgl. verbunden, das in einen Teil des Vaterteils einhakt. Auch bei dieser Kupplung ist somit ein zusätzlicher Teil für die axiale Sicherung der Kupplung notwendig.
Es ist weiters eine Steckkupplung bekannt, bei welcher ein eingesetzter elastischer Ring von verhältnismässig grossen Abmessungen in einer Richtung senkrecht zur Rohrachse, der mit zwei kleinen Dichtungslippen versehen ist, nicht nur für die Abdichtung, sondern auch für die Sicherung gegen axiale Verschiebung der zu kuppelnden Rohrteile dienen soll. Dieser Ring soll hiebei durch den im Rohrinneren herrschenden Druck an das Einsteckende des einen Rohrteiles angepresst und hiedurch eine mechanische Sicherung gewährleistet werden. Infolge der grossen Abmessungen des Ringes ist jedoch eine hinreichende Verformung desselben nur bei sehr hohen Drücken gewährleistet, für welche jedoch mit Steckkupplungen versehene Rohre nicht zulässig sind.
Es erfolgt somit durch einen derart ausgebildeten Ring eine ungenügende Sicherung der zu kuppelnden Rohrteile gegen axiale Verschiebung.
Ausserdem weist diese bekannte Steckkupplung den Nachteil auf, dass der Dichtungsring so elastisch ausgebildet sein muss, dass er nach dem Einschieben des Einsteckendes des einen Rohrteiles dieses Ende durch seine eigene Elastizität umspannt und festhält. Bei einem derart elastischen Ring bereitet jedoch das Einschieben des Einsteckendes des einen Rohrteiles in diesen Ring Schwierigkeiten, welche die Funktionsfähigkeit einer solchen Steckkupplung in Frage stellen.
Die Erfindung sucht die oben angeführten Nachteile zu vermeiden und eine Steckkupplung für fliegend zu verlegende Leitungen zu schaffen, welche ein leichtes Verbinden der zu kuppelnden Rohrteile gestattet und welche dennoch bei unter Druck stehenden Rohrleitungen eine hinreichende Abdichtung und eine genügende Sicherung gegen axiale Verschiebung der beiden Rohrteile
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gewährleistet.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass das elastische Glied von einer ringförmigen, einen U-förmigen Querschnitt aufweisenden Lippendichtung gebildet ist, wobei der äussere
Schenkel des U-Profils den in eine ringförmige Ausnehmung des Mutterteiles eingesetzten Grundteil und der innere Schenkel die den Vaterteil umspannende Dichtungslippe bildet und wobei in bekannter Weise der Steg des U-Profiles der Einstecköffnung zugewendet ist und der Ringraum zwischen den beiden U-Schenkeln vom Innendruck beaufschlagt ist.
Dadurch, dass die Lippendichtung als Ring mit einem U-förmigen Querschnitt ausgebildet ist, dass also die den inneren Schenkel dieses Ringes bildende Dichtungslippe entsprechend lang bemessen ist, ist bei leichter Verformbarkeit der Lippe die am
Vaterteil anliegende Lippenfläche so gross, dass ein hinreichender Reibungsschluss gewährleistet ist, wobei auch der zwischen den beiden U-Schenkeln gebildete Ringraum, welcher druckbeaufschlagt ist, ebenfalls so gross ist, dass eine hinreichende Anpressung der Dichtungslippe am Vaterteil auch bei relativ kleinen Drücken gewährleistet ist. Wenn kein Innendruck im Rohr herrscht, so genügt die mechanische Wirkung der Lippendichtung, um den Vaterteil im Mutterteil zu halten.
Sobald jedoch ein Innendruck im Rohr auftritt, welcher im Sinne eines Herausdrücken des Vaterteiles aus dem Mutterteil wirkt, wird die Dichtungslippe an den Mutterteil immer fester angedrückt, so dass die einer Lösung der Kupplung entgegenwirkende Kraft nach Massgabe des Innendruckes, der die Kupplung in axialer Richtung beansprucht, immer grösser wird. Die erfindungsgemässe Steckkupplung ergibt somit eine Sicherung gegen axiale Verschiebung, welche sich automatisch an den im Inneren der Rohrleitung herrschenden Druck anpasst.
Die Erstreckung der ringförmigen Ausnehmung des Mutterteiles in Richtung der Rohrachse entspricht, wie an sich bekannt, der axialen Erstreckung des durch den äusseren Schenkel des U-Profils gebildeten Grundteiles der Lippendichtung, so dass die Lippendichtung sicher in der Ausnehmung des Mutterteiles sitzt und der Mutterteil ist, wie ebenfalls an sich bekannt, am Einsteckende der Kupplung zweckmässig auf einen Durchmesser eingezogen, welcher nur geringfügig grösser ist als der Aussendurchmesser des Vaterteiles. Dadurch ist auch unter den höchsten Drücken ein Auspressen der Lippendichtung unmöglich, wobei aber trotzdem der Vaterteil noch leicht in den Mutterteil eingesetzt werden kann und auch in gewissem Rahmen in diesem beweglich ist.
Der Vaterteil kann zylindrisch mit wenigstens einer Ringrille ausgebildet sein, während die Dichtungslippe wenigstens eine nach innen ragende, in die Ringrille eingreifende Ringrippe aufweist.
Auf diese Weise entsteht eine Verklinkung zwischen Dichtungslippe und Vaterteil, wodurch der Vaterteil im Mutterteil gehalten wird. Da der Innendurchmesser der Rippe der Dichtungslippe in spannungslosem Zustand kleiner ist als der Aussendurchmesser des Vaterteiles, schnappt diese Ringrippe elastisch in die Rille des Vaterteiles ein und ergibt in drucklosem Zustand bereits eine gute axiale Sicherung. Bei Innendruck ist die Kupplung praktisch ohne Zerstörung der Dichtungslippe kaum mehr lösbar. Eine solche Ausbildung der Steckkupplung hält sehr hohen Innendrücken stand und ergibt in gewissen Grenzen auch eine Abwinkelbarkeit.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform erwiesen, bei welcher der Vaterteil kugelförmig ausgebildet ist, wobei die durch den Kugelmittelpunkt gehende Querschnittsebene den Ringraum zischen den Schenkeln des U-Profiles der Lippendichtung in Richtung der Rohrachse unterteilt und wobei der Kugeldurchmesser grösser ist als der Innendurchmesser der Lippendichtung im Bereich des Grundes des U-Profiles in spannungslosem Zustand. Bei einer solchen Ausbildung erscheint die Kupplung praktisch in gleichem Masse abwinkelbar, wie eine bekannte Kugelgelenkkupplung, bietet aber dieser gegenüber den Vorteil, dass von Hand zu betätigende Verschlussglieder entfallen.
Die Kugelform des Vaterteiles ermöglicht ein Einrasten desselben in den Mutterteil bzw. in die Lippendichtung desselben und es wird wieder durch den Innendruck die Verbindung der beiden Kupplungshälften gesichert. Es ist wieder der für die Erfindung charakteristische Vorteil gegeben, dass die Kupplung mit verhältnismässig geringem Kraftaufwand geschlossen und gelöst werden kann, während bei Ansteigen des Innendruckes die Verbindung immer fester wird, wobei hier noch der Vorteil einer verhältnismässig grossen Abwinkelbarkeit hinzukommt.
In den Zeichnungen ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen schematisch erläutert.
Fig. l und 2, 3 und 4, bzw. 5 und 6 zeigen verschiedene Ausführungsformen einer Steckkupplung, wobei Fig. 2 einen Querschnitt durch die Lippendichtung nach Fig. l, Fig. 4 einen Querschnitt durch die Lippendichtung nach Fig. 3 und Fig. 6 einen Querschnitt durch die Lippendichtung nach Fig. 5 in spannungslosem Zustand in grösserem Massstab zeigen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. l und 2 stellt-l-die beiden Rohrenden, --2-- den auf ein Rohrende aufgesetzten Mutterteil und-3-den auf das andere Rohrende aufgesetzten Vaterteil dar. Der Vaterteil --3-- ist kugelförmig mit dem Kugelmittelpunkt --4-- ausgebildet. Sowohl
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ausgebildet und weist eine ringförmige Ausnehmung --5-- auf, in welche eine Lippendichtung --6-- aus Gummi oder anderem elastischen Material eingesetzt ist.
Die Lippendichtung --6-- weist einen U-förmigen Querschnitt auf, wobei der äussere U-Schenkel-7-den Grundteil der Lippendichtung darstellt, welcher in die Ausnehmung-S-eingesetzt ist. Die axiale Abmessung der Ausnehmung --5-- entspricht ungefähr der axialen Abmessung dieses Grundteiles-7--, so dass die Lippendichtung fest und unverlierbar in der Ausnehmung --5-- sitzt.
Der innere U-Schenkel dieses Querschnitts ist von der dichtungslippe --8-- gebildet, welche am Vaterteil --3-- anliegt. Die Einstecköffnung --9-- des Mutterteiles ist auf einen Durchmesser - eingezogen, welcher etwas grösser ist als der Aussendurchmesser-b-des kugelförmigen
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- 3- bildenden Kugel, so dass der Vaterteil, wenn er in den Mutterteil hineingedrückt wird, in diesem bzw. in die Lippendichtung, elastisch einschnappt.
Bei--11--ist die Dichtungslippe --8-- durch einen Ringwulst verstärkt, so dass hier eine verhältnismässig starke radiale Spannung auftritt, welche aber in drucklosem Zustand eine Dichtung gewährleistet. Dies ist deshalb von Vorteil, weil es theoretisch auch möglich ist, dass in Rohrleitungen mit solchen Kupplungen, welche meist in der Landwirtschaft verwendet werden, auf Bergabstrecken sogar zeitweise ein Saugdruck entsteht, wobei aber die Dichtung aufrecht erhalten werden muss.
Es kann abweichend von der gezeigten Darstellung dieser Ringwulst auch so gross ausgebildet werden, dass er sich in der Betriebslage gegen die Innenfläche des Grundteiles-7-abstützt, wobei lediglich dafür Sorge getroffen werden muss, dass durch diesen Ringwulst --11-- nicht unter Betriebsdruck ein dichter Abschluss des Hohlraumes --12-- zwischen den beiden U-Schenkeln-7 und 8-bestehen bleibt. Die Abstützung gegen den Grundteil --7-- soll nur bei drucklosem Zustand die Anpressung der Dichtungslippe an den Vaterteil unterstützen.
In der Betriebslage liegt der Vaterteil --3-- so im Mutterteil-2-, dass die durch den Kugehnittelpunkt --4-- gehende Normalebene zur Achse den Hohlraum --12-- zwischen den beiden U-Schenkeln --7 und 8-- unterteilt. Im Betrieb wird nun der Innendruck in den Hohlraum --12-- übertragen und es wird die Dichtungslippe nach Massgabe des Innendruckes immer fester an den Vaterteil angedrückt, wobei auch am Grunde dieses Hohlraumes nahe dem Ringteil--l0-- dieser Innendruck die Dichtungslippe so an den Vaterteil andrückt, dass dieser gegen Axialverschiebung gesichert ist.
Es entsteht eine Keilwirkung des an dieser Stelle eingeklemmten Dichtungsmaterials zwischen dem Vaterteil --3-- und dem Einsteckende--9--des Mutterteiles--2--, wodurch der Widerstand gegen axiales Auseinanderziehen der Kupplung noch weiter vergrössert wird.
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zusammengesteckt werden kann.
Die Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 dadurch, dass die Kupplung weniger abwinkelbar ist. Der Vaterteil --3-- weist am Einsteckende --14-- einen zylindrischen Ansatz --15-- auf, welcher die Abwinkelbarkeit durch
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Aussen-Gesamtdurchmesser der Kupplung ergibt und es weist bei dieser Ausführungsform die Dichtungslippe --8-- eine grössere Axialerstreckung auf als der Grundteil-7--.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 ist der Vaterteil --16-- zylindrisch ausgebildet und weist eine Ringrille --17-- auf, in welche eine von der Dichtungslippe --18-- nach innen vorstehende Ringrippe --19-- einschnappt. Es sitzt wieder der Grundteil --7-- dieser
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und durch eine wulstförmige Verdickung --11-- wird die Einschnappkraft bei drucklosem Zustand der Rohrleitung erhöht. Eine solche Kupplung weist eine Abwinkelbarkeit auf, welche nur in sehr
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kleinen Grenzen liegt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Steckkupplung für fliegend zu verlegende Leitungen, insbesondere Rohrleitungen, mit einem die Abdichtung und Sicherung gegen axiale Verschiebung des Vaterteiles gegenüber dem Mutterteil bewirkenden, elastischen Glied, das in einem Teil, insbesondere im Mutterteil, angeordnet ist und am
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das elastische Glied von einer ringförmigen, einen U-förmigen Querschnitt aufweisenden Lippendichtung gebildet ist, wobei der äussere Schenkel des U-Profiles den in eine ringförmige Ausnehmung des Mutterteiles eingesetzten Grundteil und der innere Schenkel die den Vaterteil umspannende Dichtungslippe bildet und wobei in bekannter Weise der Steg des U-Profils der Einstecköffnung zugewendet ist und der Ringraum zwischen den beiden U-Schenkeln vom Innendruck beaufschlagt ist.