Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplung zum Verbinden zweier Rohrenden mit einem diese in Längsrichtung überspannenden und deren Umfang mit Spiel umgebenden Gehäuse, und mit einer in einem zwischen den Rohrenden und dem Gehäuse vorgesehenen Ringraum angeordneten Manschette, die mittels eines Druckmediums eine Abdichtung der Rohrenden bewirkt, wobei der Ringraum zwischen dem Gehäuse und den Rohrenden beiderseits der Manschette jeweils durch mindestens einen Ring nach aussen abgeschlossen ist, der mit seinem Aussenrand am Gehäuse abgestützt ist und der einzelne Abschnitte mit gegen das entsprechende Rohrende gerichtete Ränder aufweist, die bei beaufschlagter Manschette mit dem entsprechenden Rohrende in Eingriff bringbar sind.
Die Patentliteratur ist ausserordentlich reich an Rohrkupplungen. Als Beispiele seien hier folgende USA-Patentschriften genannt: 1 984 806, 2 099 722, 2 226 304, 2 259 453, 2 388 925, 2 451 354, 2 523 716, 2 822 192, 3 023 995 und 3 033 594. Allen diesen Kupplungen ist gemeinsam, dass ein durch ein Druckmedium beaufschlagbares Dichtelement vorgesehen ist, das vor allem die Abdichtung der Rohrenden gegenüber der Umgebung übernimmt, wobei es unter diesen Rohrkupplungen sogenannte Selbstdichtende gibt, bei denen das auf das Dichtelement wirksame Druckmedium mit dem in den Rohren geführten Medium identisch ist, und solche, bei denen ein vom Rohrinhalt unabhängiges Druckmedium anzuwenden ist.
Die erwähnten Rohrkupplungen eignen sich nur für Rohre, die einen verhältnismässig bescheidenen Nenndruck führen, weil das durch das Druckmedium beaufschlagte Element eine verhältnismässig niedrige Fliessgrenze aufweist, die es dem Element als solchem nicht gestattet, höheren Drücken sei es durch das Druckmedium oder durch den Rohrinhalt, denen es zwangsläufig ausgesetzt ist, zu widerstehen.
Es ist daher bereits eine Kupplung der eingangs gen an ten Art vorgeschlagen worden. Bei dieser Kupplung dienen die Abschnitte der Ringe dazu, in den Spalt zwischen der Innenseite des Gehäuses und der Aussenseite der Rohre, d. h. gerade in die kritische Stelle, Hindernisse zu legen, die verhindern sollen, dass die Manschette auch unter höherer Druckbeanspruchung durch den Spalt zu fliessen beginnt.
Eine solche Rohrkupplung ist z. B. in der USA Patentschrift 2 491 004 beschrieben. Obwohl bei dieser bekannten Kupplung die erwähnten Abschnitte Hindernisse gegen das Fliessen des Manschettenmaterials bilden, hat die Erfahrung gezeigt, dass bei höheren Drücken und/oder bei häufigen Druckwechseln diese Hinternisse nicht genügen, und dass die Manschette mit der Zeit unter plastischer Deformation durch die zwischen den Abschnitten der Ringe vorhandenen Schlitze hindurch gepresst wird, was sich sehr bald durch ein Verlust der Dichtheit, d. h. mit einem Versagen der ganzen Kupplung bemerkbar macht. Somit ist auch die obere Druckgrenze, bis zu welcher diese bekannte Kupplung vernünftigerweise anwendbar ist, verhältnismässig bescheiden, will man auch nach längerer Einbauzeit noch Gewähr für eine einwandfreie Rohrverbindung haben.
Die Erfindung bezweckt daher die Schaffung einer Kupplung der eingangs genannten Art, bei der die genannten Nachteile weitgehend behoben sind.
Die Erfindung stützt sich auf die Erkenntnis, dass die genannten Nachteile sich beheben lassen, wenn der Raum, in welcher die Manschette angeordnet ist, bei beaufschlagter Manschette gegenüber der Umgebung vollkommen und lückenlos abgeschlossen wird, d. h. wenn kein noch so kleiner Abschnitt der mit Druckmedium beaufschlagten Manschette unmittelbar mit der Umgebung in Berührung steht.
Gestützt auf diese Erkenntnis wird eine Kupplung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sich die einzelnen Abschnitte jedes Ringes überlappen.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Rohrkupplung;
Fig. 2 in vergrössertem Massstab einen Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1;
Fig. 3 eine Ansicht eines Teiles eines Ringes in ausgebautem Zustand;
Fig. 4 einen Schnitt in der Darstellungsweise der Fig. 2 einer Ausführungsvariante und
Fig. 5 einen Schnitt in der Darstellungsweise der Fig. 2 einer weiteren Ausführungsvariante.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Kupplung 10 dargestellt, die ein Gehäuse 11 mit einem hohlzylindrischen Mittelabschnitt 12 aufweist, an dessen beide Enden je ein zu der Gehäuseachse hin konvergierender Endabschnitt 13 anschliesst. In Fig. 1 und 2 ist nur der eine Endabschnitt rechts dargestellt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, greifen durch das Gehäuse 11 die zu verbindenden Rohrenden 14, 15 deren Stossstelle 16 etwa in die Längsmitte des Gehäuses zu liegen kommt. Daraus ergibt sich, dass zwischen der Innenseite des Gehäuses 11 und der Aussenseite der Rohrenden 14, 15 ein Mantelraum freibleibt.
In diesem Mantelraum ist eine Manschette 19 untergebracht, die einen verstärkten, zylindrischen Mittelteil 17 aufweist, während deren dünnere Endteile 18 nach aussen zurückgestülpt sind und in der Art von Dichtlappen an der Innenwand des Mittelteiles 12 des Gehäuses dichtend anliegen. In Fig. 2 ist nur der rechts erscheinende Endteil 18 der Manschette 19 dargestellt. Es versteht sich indessen, dass an beiden Enden des Mittelteiles 17 ein solcher Endteil 18 anschliesst.
Über ein abschliessbares Ventil 20 (das in Fig. 1 mit übergestülpter Schutzkappe dargestellt ist) ist der Zwischenraum 121 zwischen der Innenwand des Gehäusemittelabschnittes 12 und der Aussenseite der Manschette 19 mit einem praktisch inkompressiblen Druckfluidum beschickbar, welches die Manschette 19 zwingt, sich auszudehnen, d. h. den Zwischenraum 121 zu vergrössern.
Die bisherige Beschreibung der Kupplung ist eine Zusammenfassung z. B. aus der USA-Patentschrift 3 420 554 oder auch der deutschen Patentschrift 1 264 184, in welchen eingehend das grundsätzliche Zusammenwirken zwischen Manschette 19 und Gehäuse 11 beim Beschicken der Kupplung mit Druckfluidum beschrieben ist.
Bei der hier beschriebenen Kupplung 10 ist die Manschette 19 mit ihrer der Innenwand des Gehäuses abgekehrten Seite in einem Elastomerbett 21 eingebettet. Dieses Bett 21 kann die Form einer glatten Hülse haben, oder, wie in der dargestellten Ausführungsform, aus einem mittleren rohrförmigen Abschnitt 22 bestehen, an dessen beiden Enden sich jeweils ein mit dem Abschnitt 22 einstückiger Profilring 23 (nur einer in Fig. 2 sichtbar) anschliesst. Sowohl der Abschnitt 22 als auch die Profilringe 23 sind massive d. h. hohlraumfreie Elastomerteile, z. B. Vollgummiteile, die zwar elastisch deformierbar aber nicht kompressibel sind.
In den Abschnitt 22 ist ausserdem eine biegesteife Verstärkungseinlage 24 eingebettet, die einerseits eine plastische Deformation des Abschnittes 22 in den Stossspalt 16 bei mit Druck beaufschlagter Manschette 19 und druckfreiem Rohrinnenraum verhindert, andererseits aber auch die Manschette 19 gegen eine Verletzung durch von den Rohrenden abstehende Gräte schützt. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass die dargestellte Kupplung in der Lage ist, roh abgetrennte Rohrenden, die keiner weiteren Bearbeitung bedürfen, einwandfrei zu verbinden. Ebenso brauchen dieAussen masse der Rohre 14, 15 nicht in engen Toleranzgrenzen zu liegen, oder frei von Formfehlern zu sein, um eine einwandfreie Verbindung durch die Kupplung 10 zu gewährleisten.
Zwischen dem Elastomerbett 21 und der Aussenseite der Rohre 14 und 15 ist im Bereich des Überganges zwischen Abschnitt 22 und Profilring 23 ein in seinem Profil nach aussen konvexer Ring 28 aus Federstahl eingelegt. Dieser Ring 28 ist in Fig. 1 nicht dargestellt. Auf dessen Zweck wird später noch zurückzukommen sein.
Der Spalt 25 zwischen Gehäuse 11 und der Aussenseite der Rohre 14 und 15 ist durch einen Ring 27 überbrückt, der somit den Raum, der von der Manschette 19 und dem Elasto merbett 21 eingenommen wird, von der Umgebung abschliesst.
Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist der Ring 27 mit seinem Aussenrand insofern an der Innenseite des Gehäuses
11 gelenkig abgestützt, als er an einen in das Gehäuse 11 zwischen Mittelabschnitt 12 und Endabschnitt 13 eingesprengten Federring 26 anliegt. Da dieser Federring 26 auch bei radialer Krafteinwirkung seinen Durchmesser nicht verkleinern kann, weil seine Enden, wie in Fig. 1 dargestellt, stumpf aneinander stossen, bleibt auch der Ring 27 im Gehäuse 11 gefangen.
Mit besonderem Hinweis auf die Fig. 3 soll nun die Gestalt des Ringes 27 beschrieben werden. Der Ring 27 besteht im Prinzip aus einem zu einem konusförmigen Ring aufgebogenen Band. In diesem Band sind in regelmässigen Abständen quer zur Längsrichtung des Bandes und von einer dessen Seitenkanten ausgehende Einschnitte 30 in Form eines J ausgebildet.
Dadurch wird die eine Längsseite des Bandes in eine Anzahl Lamellen 31 unterteilt, wobei jede Lamelle einen Lappen 32 aufweist, der die angrenzende Lamelle 31 etwas überdeckt, sowie einen Lappen 33, der die Verbindung zum Band herstellt.
Die Lappen 32 sind aus der vom Band und den Lappen 33 gegebenen Fläche leicht ausgebogen, so dass die die Einschnitte 30 begrenzenden Kanten nicht aufeinanderstossen. Dies ist in Fig. 3 deutlich dargestellt. Wird nun dieses Band um eine quer zu seiner Ebene liegendeBiegeachse zu einem Ring aufgebogen, so überdecken die Lappen 32 der einen Lamelle 31 in zunehmendem Masse die Lappen 32 der angrenzenden Lamelle 31, so dass die Lamellen eine schuppenartige Anordnung einnehmen. Zugleich wird das Band zu einem kegelstumpfförmigen Ring, wobei die Endabschnitte des Bandes sich ihrerseits überlappen. In diesem zu einem Ring gebogenen Zustand wird das Band aus der in Fig. 3 dargestellten Lage gebracht, wobei die von Einschnitten freie Seitenkante zum Anliegen an den Federring 26 und an die Innenseite des Gehäuses 11 kommt.
Solange die Manschette 19 nicht mit Druck beaufschlagt ist, ist der Öffnungswinkel des vom Ring 27 definierten Kegelstumpfes verhältnismässig gering. Bei dem durch das An liegen an den Ring 26 gegebenen Durchmesser der grösseren
Grundfläche dieses Kegelstumpfes ist somit der Durchmesser der kleineren Grundfläche dieses Hohlkegels verhältnismässig gross, d. h. der lichte Innendurchmesser der ganzen Kupplung
10 auf seinen grössten Wert. Ausserdem sind zwischen den einzelnen Lamellen 31, bei druckfreier Manschette, noch kleine Spalte vorhanden, die mit den Spalten eines Jalousieladens vergleichbar sind.
Werden nun in die bisher beschriebene Anordnung die zu verbindenden Rohrenden 14, 15 eingeführt und der Manschette 19 über das Ventil 20 das Druckmedium zugeführt, so sind folgende Vorgänge feststellbar. Zunächst drängt die Manschette 19, bzw. deren Mittelteil 17 den Abschnitt 22 des Elastomerbettes radial nach innen zum dichtenden Aufliegen auf die Rohrenden. Bei anwachsendem Druck in der Manschette 19 hat diese sowie das Elastomerbett 21 keine Möglichkeit mehr, weiter radial nach innen auszuweichen. Demzufolge geht die Ausweichbewegung in die axiale Richtung über, und über Profilring 23 beginnt auf den Ring 27 ein Druck wirksam zu werden. Dieser Druck bewirkt zunächst, dass der Ring 27 seinen Öffnungswinkel vergrössert und somit mit seinem gezackten Innendurchmesser, der durch die Verschränkung der Lamellen 31 gegeben ist, zum Aufliegen auf den Aussendurchmesser der Rohre kommt.
Damit ist der Raum, in welchem die Manschette 19 und das Elastomerbett 21 sich befinden, mit Ausnahme der kleinen Spalte zwischen den einzelnen Lamellen 31 des Ringes 27 von der Umgebung abgeschlossen. Bei weiter ansteigendem Druck in der Manschette 19 wird sodann die Schränkung der Lamellen 31 rückgängig gemacht, so dass auch diese kleinen Spalte geschlossen werden. Keines der unter Druck stehenden Materialien zwischen dem Gehäuse 11 und den Rohren 14, 15 hat nun eine Möglichkeit, zum Fliessen zu kommen, selbst wenn die Druckbeanspruchung die Fliessgrenze dieser Materialien bereits überschritten hat.
Es ist noch zu erwähnen, dass bei der beschriebenen Verengung des Ringes 27 die Spitzen 32' der Lappen 32 der Lamellen 31 sich in die Aussenfläche der Rohre verkrallen und somit zu einer kraft- und formschlüssigen Verbindung der beiden Rohrenden 14, 15 über Ring 27 rechts, Ring 26 rechts, Gehäuse 11, Ring 26 links, und Ring 27 links (beide nicht dargestellt) führen. Dieses Verkrallen wird noch entscheidend verstärkt im Moment, da die Schränkung der Lamellen 31 bei wachsendem Innendruck in der Manschette 19 rückgängig gemacht wird.
Wird nun der Innenraum der Rohre 14, 15 unter Druck gesetzt, so wirkt sich dieser Druck über den Stoss 16 zusätzlich dahingehend aus, dass der axiale Druck auf die Ringe 27 und damit deren Verkrallen einerseits und Verschliessen der Spalte zwischen den Lamellen 31 noch verstärkt. Dadurch wird die Kupplung 10 auch in die Lage versetzt, die bei wachsendem Innendruck in den Rohren 14, 15 auftretenden Axialkräfte, die bestrebt sind, die Rohre 14, 15 auseinanderzutreiben, direkt über metallene Bestandteile (Ring 27, Ring 26, Gehäuse 11) aufzunehmen, ohne dass die gummielastischen Teile einer Scherbeanspruchung ausgesetzt würden. Eine Verschiebung der Rohre 14 und 15 in axialer Richtung wird verhindert.
Im Zusammenhang mit dem Elastomerbett 21 ist der Federring 28 mit dem nach aussen gewölbten Profil erwähnt worden. Dieser liegt, wie in Fig. 2 dargestellt, mit seinen Endkanten satt auf dem Aussendurchmesser des Rohres 14 auf und lässt einen Zwischenraum 34 zwischen diesem und dem Elastomerbett 21 frei. In diesem Zwischenraum ist Luft, d. h.
ein kompressibles Medium. Im übrigen Raum der Kupplung 10 sind zwar deformierbare aber inkompressible und unter Druck stehende Bestandteile vorhanden, die ganz unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten haben. Temperaturschwankungen, denen eine solche Kupplung unweigerlich ausgesetzt ist, würden somit zu momentanen Druckmaxima bzw.
Druckminima führen, die die Festigkeit des Gehäuses 11 und der Rohre 14, 15 überschreiten bzw. die einwandfreie Kupplungswirkung in Frage stellen würden, wäre nicht ein kompressibler Bestandteil im Kupplungsraum vorhanden.
Dieser kompressible Bestandteil ist durch den Ring 28 und das im Zwischenraum 34 vorhandene Luftkissen gegeben, welcher, wie jeder Fachmann einzusehen vermag, dazu dient,
Volumenänderungen infolge thermischer Ausdehnung bzw.
thermischen Schwindens zu kompensieren. Wird der Kupplungsraum z. B. bei A1-Rohren infolge steigender Temperaturen geringer, würde also der Kupplungsdruck dadurch auf einen Spitzenwert ansteigen, wird der Ring 28 einfach plattgedrückt, und somit der eigentliche Druckraum der Kupplung seinem Volumen nach konstant gehalten.
Dies ist auch bei der Ausführungsform der Fig. 4 der Fall, die sich von jener der Fig. 3 lediglich in der Querschm.tts form des dem Federring 28 der Fig. 3 entsprechenden Elementes unterscheidet.
Man erkennt in Fig. 4 an der Kupplung 10 das Gehäuse
11 mit Mittelabschnitt 12 und Endabschnitt 13, die beiden Rohrenden 14, 15 mit dazwischenliegendem Rohrstoss 16, die Manschette 19 mit Mittelteil 17 und nach aussen zurückge stulptem Endteil 18, das Elastomerbett 21 mit seinem rohrförmi.
gen Abschnitt 22, in den die Verstärkungseinlage 24 eingebettet ist. An den Abschnitt 22 schliesst ein hohler Federring 28a an, dessen Querschnitt etwa die Form einer Haarnadel aufweist. Der von diesem umschlossene Zwischenraum 34a mit der darin enthaltenen Luft bildet den im Druckraum der Kupplung 10 notwendigerweise vorzusehenden kompressiblen Bestandteil.
Entsprechend der Form des Ringes 34a sind zwei Elasto mer-Profilringe 23a und 23b vorgesehen, wobei der Profilring 23a an die Manschette 19 anschliesst und der Profilring auf den lamellierten Federring 27, der im übrigen wiederum auf dem runden Federring 26 abgestützt ist.
In der Fig. 4 ist dagegen eine Ausführungsform dargestellt, die sich für besonders hohe Drücke und/oder solche Rohre eignet, deren Oberfläche eine nicht ausreichend feste Verankerungsmöglichkeit für nur einen Lamellenkranz am Ring 27 bietet. Solche Rohre sind z. B. Rohre aus glasfaser verstärkten Harzen, die wohl eine im Vergleich zum Laufmetergewicht hohe Druckfestigkeit bezüglich Innendruck und eine hohe Zugfestigkeit in axialer Richtung aufweisen, deren
Aussenfläche indessen - im Vergleich zu Metallrohren¯ kaum eine nennenswerte Scherbeanspruchung erträgt.
Der Einfachheit halber sei daher nur noch auf die wesentlichen Unterschiede der Ausführungsform der Fig. 5 gegenüber jenen der Fig. 1-4 eingegangen.
Der auffallendste Unterschied besteht darin, dass drei ge wissermassen in Serie geschaltete Ringe 27a, 27b und 27c vor gesehen sind.
Jeder dieser Ringe ist ähnlich ausgestaltet wie der Ring 27 der Fig. 14 und ist mit seinem Aussendurchmesser an der
Innenseite des Gehäuses abgestützt. Namentlich liegt der Ring
27a am Ring 26 an. An den Ring 27a schliesst ein weiterer
Federring 36 mit flachem Profil an, der als Anschlag für den
Ring 27b dient. An diesen schliesst wiederum ein Federring 37 mit flachem Profil an, der als Anschlag für den Ring 27c dient.
Auf diesem liegt ein gewölbter Federring 28b auf, der nicht nur funktionell den Ringen 28, 28a entspricht, sondern auch dazu dient, die vom Elastomerbett 21 ausgehende Druck wirkung auf den Ring 27c zu übertragen. In den Zwischen räumen zwischen den Ringen 27a, b und c sind Profilringe
35 z. B. aus Vollgummi vorgesehen, die diese Zwischenräume vollständig ausfüllen.
Wenn nun die in Fig. 5 dargestellte Kupplung unter Druck gesetzt wird, so verhalten sich die Ringe 27a, b und c im Prin zip gleich wie der Ring 27, d. h. sie krallen sich unter gleich zeitigem Verschliessen der Spalten zwischen den Ringlamellen in der Aussenfläche der zu verbindenden Rohrenden fest.
Da nun drei hintereinander angeordnete Kränze von Lamellen in dem Rohr verkrallt sind, ist diese Verankerung an sich schon fester. Falls aber das Material der Rohre 14a, 15a duktil ist, d. h. nicht die erforderliche Härte aufweist, würden die Enden der Lamellen der Ringe 27 a-c allmählich in den Rohren 14a,
15a versinken , was zu einem Druckverlust im Kupplungs raum und letzten Endes zu einem Versagen der Rohrverbin dung führen würde.
Um Sicherheit gegen diese Möglichkeit zu bieten, sind die
Elastomerringe 35 vorgesehen, deren Querschnitt, wie er wähnt, praktisch den ganzen Zwischenraum zwischen den
Ringen 27a und b bzw. c einnimmt. Da diese Ringe 35 ver formbar aber nicht komprimierbar sind, ist auch dem Ein dringen der Spitzen der Lamellen der Ringe 27a bis c in die Aussenfläche der Rohre 14a, 15a eine enge Grenze gesetzt, weil bei zunehmendem Eindringen der Lamellenspitzen der Ringe 27a bis c die Querschnittsfläche des dazwischenliegenden Zwischenraumes abnimmt. Die Elastomerringe lassen aber, da inkompressibel, eine solche Abnahme der Querschnittsfläche nur solange zu, bis ihr eigener deformierter Querschnitt die vorhandenen Unebenheiten an den lamellierten Ringen ausgefüllt hat. Danach sind die Ringe 27a bis 27c in ihrer verankerten Lage blockiert.
The present invention relates to a coupling for connecting two pipe ends with a housing spanning them in the longitudinal direction and surrounding their circumference with play, and with a sleeve arranged in an annular space provided between the pipe ends and the housing, which seals the pipe ends by means of a pressure medium, the annular space between the housing and the pipe ends on both sides of the cuff is closed off from the outside by at least one ring, which is supported with its outer edge on the housing and which has individual sections with edges directed towards the corresponding pipe end, which when the cuff is acted on with the corresponding Pipe ends are engageable.
The patent literature is extremely rich in pipe couplings. The following US patents may be mentioned here as examples: 1 984 806, 2 099 722, 2 226 304, 2 259 453, 2 388 925, 2 451 354, 2 523 716, 2 822 192, 3 023 995 and 3 033 594. What all these couplings have in common is that a sealing element is provided which can be acted upon by a pressure medium and which primarily seals the pipe ends from the environment, whereby there are so-called self-sealing ends among these pipe couplings, in which the pressure medium acting on the sealing element with that in the pipes guided medium is identical, and those in which a pressure medium independent of the pipe content is to be used.
The pipe couplings mentioned are only suitable for pipes that have a relatively modest nominal pressure, because the element acted upon by the pressure medium has a relatively low flow limit, which does not allow the element as such to withstand higher pressures, be it due to the pressure medium or the pipe contents, which it is inevitable to resist.
It has therefore already been proposed a coupling of the type mentioned above. In this coupling, the sections of the rings are used to enter the gap between the inside of the housing and the outside of the tubes, i.e. H. especially in the critical point of placing obstacles that are intended to prevent the cuff from flowing through the gap even under higher pressure loads.
Such a pipe coupling is z. As described in U.S. Patent 2,491,004. Although in this known coupling the sections mentioned form obstacles to the flow of the cuff material, experience has shown that at higher pressures and / or with frequent pressure changes these hindrances are not sufficient and that the cuff is subject to plastic deformation over time by the between the Sections of the rings existing slots is pressed through, which very soon results in a loss of tightness, d. H. with a failure of the entire clutch. Thus, the upper pressure limit, up to which this known coupling can reasonably be used, is relatively modest if one wants to have a guarantee for a perfect pipe connection even after a long installation time.
The invention therefore aims to create a coupling of the type mentioned at the outset, in which the disadvantages mentioned are largely eliminated.
The invention is based on the knowledge that the disadvantages mentioned can be remedied if the space in which the cuff is arranged is completely and seamlessly closed off from the environment when the cuff is acted on, ie. H. if no section, however small, of the cuff to which the pressure medium is applied is in direct contact with the environment.
Based on this knowledge, a coupling of the type mentioned at the beginning is proposed, which is characterized in that the individual sections of each ring overlap.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are described in more detail below with reference to the drawing.
It shows:
1 is a perspective view of a pipe coupling;
FIG. 2, on an enlarged scale, a section along line 2-2 of FIG. 1;
3 shows a view of part of a ring in the removed state;
4 shows a section in the representation of FIG. 2 of an embodiment variant and
5 shows a section in the representation of FIG. 2 of a further embodiment variant.
In FIGS. 1 and 2, a coupling 10 is shown, which has a housing 11 with a hollow cylindrical central section 12, at both ends of which an end section 13 each converges towards the housing axis. In Fig. 1 and 2 only one end portion is shown on the right. As can be seen from FIG. 2, the pipe ends 14, 15 to be connected engage through the housing 11, the joint 16 of which comes to lie approximately in the longitudinal center of the housing. This means that a jacket space remains free between the inside of the housing 11 and the outside of the pipe ends 14, 15.
In this jacket space a sleeve 19 is housed, which has a reinforced, cylindrical central part 17, while the thinner end parts 18 of which are turned back outwards and lie sealingly in the manner of sealing tabs on the inner wall of the central part 12 of the housing. In Fig. 2 only the end portion 18 of the sleeve 19, which appears on the right, is shown. It goes without saying, however, that such an end part 18 adjoins both ends of the middle part 17.
Via a lockable valve 20 (which is shown in Fig. 1 with the protective cap slipped over) the space 121 between the inner wall of the housing middle section 12 and the outside of the cuff 19 can be supplied with a practically incompressible pressure fluid which forces the cuff 19 to expand, i.e. . H. to enlarge the gap 121.
The previous description of the coupling is a summary z. B. from the USA patent specification 3,420,554 or also the German patent specification 1,264,184, in which the basic interaction between the sleeve 19 and the housing 11 when charging the clutch with pressure fluid is described in detail.
In the coupling 10 described here, the cuff 19 is embedded in an elastomer bed 21 with its side facing away from the inner wall of the housing. This bed 21 can be in the form of a smooth sleeve, or, as in the embodiment shown, consist of a central tubular section 22, at both ends of which there is a profile ring 23 integral with section 22 (only one visible in FIG. 2). connects. Both the section 22 and the profile rings 23 are massive d. H. void-free elastomer parts, e.g. B. solid rubber parts that are elastically deformable but not compressible.
In addition, a rigid reinforcement insert 24 is embedded in section 22, which on the one hand prevents plastic deformation of section 22 in joint gap 16 when the cuff 19 is pressurized and the pipe interior is free of pressure, and on the other hand also prevents cuff 19 from being injured by burrs protruding from the pipe ends protects. In this context, it should be mentioned that the coupling shown is able to properly connect raw, severed pipe ends that do not require any further processing. Likewise, the external dimensions of the tubes 14, 15 do not have to be within tight tolerance limits or be free of form defects in order to ensure a perfect connection by the coupling 10.
Between the elastomer bed 21 and the outside of the tubes 14 and 15, in the area of the transition between section 22 and profile ring 23, a ring 28 made of spring steel that is convex in its profile is inserted. This ring 28 is not shown in FIG. 1. We will come back to its purpose later.
The gap 25 between the housing 11 and the outside of the tubes 14 and 15 is bridged by a ring 27, which thus closes the space occupied by the cuff 19 and the elastomer bed 21 from the environment.
As can be seen from FIGS. 1 and 2, the outer edge of the ring 27 is on the inside of the housing
11 supported in an articulated manner when it rests against a spring ring 26 which is pressed into the housing 11 between the middle section 12 and the end section 13. Since this spring ring 26 cannot reduce its diameter even when a radial force is applied, because its ends butt against one another, as shown in FIG. 1, the ring 27 also remains trapped in the housing 11.
With particular reference to FIG. 3, the shape of the ring 27 will now be described. The ring 27 consists in principle of a band bent open to form a conical ring. In this band, incisions 30 in the shape of a J are formed at regular intervals transversely to the longitudinal direction of the band and from one of its side edges.
As a result, one longitudinal side of the strip is divided into a number of lamellae 31, each lamella having a tab 32 which somewhat covers the adjacent lamella 31 and a tab 33 which connects to the belt.
The flaps 32 are slightly bent out of the surface given by the band and the flaps 33, so that the edges delimiting the incisions 30 do not come into contact with one another. This is clearly shown in FIG. 3. If this band is now bent to a ring about a bending axis lying transversely to its plane, the tabs 32 of one lamella 31 increasingly cover the lobes 32 of the adjacent lamella 31 so that the lamellae assume a scale-like arrangement. At the same time, the band becomes a frustoconical ring, the end sections of the band in turn overlapping one another. In this state, which is bent into a ring, the band is brought out of the position shown in FIG. 3, the side edge free of incisions coming into contact with the spring ring 26 and the inside of the housing 11.
As long as the cuff 19 is not subjected to pressure, the opening angle of the truncated cone defined by the ring 27 is relatively small. In the case of the diameter of the larger ones given by the to lie on the ring 26
The base area of this truncated cone is therefore relatively large, i.e. the diameter of the smaller base area of this hollow cone. H. the clear inner diameter of the entire coupling
10 to its greatest value. In addition, there are still small gaps between the individual slats 31 when the cuff is free of pressure, which gaps are comparable to the gaps of a blind.
If the pipe ends 14, 15 to be connected are now inserted into the arrangement described above and the pressure medium is fed to the cuff 19 via the valve 20, the following processes can be determined. First, the cuff 19, or its central part 17, urges the section 22 of the elastomer bed radially inward to rest on the pipe ends in a sealing manner. When the pressure in the cuff 19 increases, the cuff and the elastomer bed 21 no longer have the opportunity to move further radially inward. As a result, the evasive movement goes over in the axial direction, and a pressure begins to act on the ring 27 via the profile ring 23. This pressure initially causes the ring 27 to enlarge its opening angle and thus, with its serrated inside diameter, which is given by the interlacing of the lamellas 31, comes to rest on the outside diameter of the tubes.
With the exception of the small gaps between the individual lamellae 31 of the ring 27, the space in which the cuff 19 and the elastomer bed 21 are located is closed off from the environment. When the pressure in the cuff 19 increases further, the twisting of the lamellae 31 is then reversed, so that these small gaps are also closed. None of the pressurized materials between the housing 11 and the tubes 14, 15 now has a possibility of flowing, even if the compressive stress has already exceeded the flow limit of these materials.
It should also be mentioned that in the described narrowing of the ring 27, the tips 32 'of the tabs 32 of the lamellas 31 claw into the outer surface of the tubes and thus form a non-positive and positive connection of the two tube ends 14, 15 via ring 27 on the right , Ring 26 on the right, housing 11, ring 26 on the left, and ring 27 on the left (both not shown). This clawing is decisively increased at the moment, since the twisting of the lamellae 31 is reversed when the internal pressure in the cuff 19 increases.
If the interior of the tubes 14, 15 is now pressurized, this pressure via the joint 16 also has the effect that the axial pressure on the rings 27 and thus their clawing on the one hand and the closure of the gaps between the lamellae 31 are increased. As a result, the coupling 10 is also enabled to absorb the axial forces that occur in the tubes 14, 15 when the internal pressure increases and that tend to drive the tubes 14, 15 apart, directly via metal components (ring 27, ring 26, housing 11) without the rubber-elastic parts being subjected to shear stress. A displacement of the tubes 14 and 15 in the axial direction is prevented.
In connection with the elastomer bed 21, the spring ring 28 with the outwardly curved profile has been mentioned. As shown in FIG. 2, this rests with its end edges snugly on the outer diameter of the tube 14 and leaves an intermediate space 34 between this and the elastomer bed 21 free. In this space there is air, i. H.
a compressible medium. In the rest of the space of the coupling 10, deformable but incompressible and pressurized components are present which have very different coefficients of thermal expansion. Temperature fluctuations to which such a coupling is inevitably exposed would lead to momentary pressure maxima or
Lead pressure minima that exceed the strength of the housing 11 and the tubes 14, 15 or would call the proper coupling action into question, if a compressible component were not present in the coupling space.
This compressible component is given by the ring 28 and the air cushion present in the intermediate space 34, which, as any person skilled in the art can understand, serves to
Volume changes due to thermal expansion or
to compensate for thermal shrinkage. If the coupling space z. B. lower with A1 pipes due to rising temperatures, so the clutch pressure would rise to a peak value, the ring 28 is simply pressed flat, and thus the actual pressure chamber of the clutch is kept constant according to its volume.
This is also the case in the embodiment of FIG. 4, which differs from that of FIG. 3 only in the cross-sectional shape of the element corresponding to the spring ring 28 of FIG.
The housing can be seen in FIG. 4 on the coupling 10
11 with central portion 12 and end portion 13, the two pipe ends 14, 15 with the pipe joint 16 in between, the sleeve 19 with the central portion 17 and the outwardly zurückge stulptem end portion 18, the elastomer bed 21 with its rohrförmi.
gene section 22 in which the reinforcing insert 24 is embedded. A hollow spring ring 28a connects to the section 22, the cross section of which has approximately the shape of a hairpin. The intermediate space 34a enclosed by this with the air contained therein forms the compressible component that must necessarily be provided in the pressure space of the clutch 10.
According to the shape of the ring 34a, two elastomer profile rings 23a and 23b are provided, the profile ring 23a connecting to the sleeve 19 and the profile ring to the laminated spring ring 27, which is in turn supported on the round spring ring 26.
In FIG. 4, on the other hand, an embodiment is shown which is suitable for particularly high pressures and / or pipes whose surface does not offer a sufficiently firm anchoring option for only one lamellar ring on the ring 27. Such pipes are e.g. B. tubes made of glass fiber reinforced resins, which probably have a high compressive strength compared to the linear meter weight with respect to internal pressure and a high tensile strength in the axial direction, their
The outer surface, however, hardly bears any noteworthy shear stress in comparison to metal pipes.
For the sake of simplicity, only the essential differences between the embodiment of FIG. 5 and those of FIGS. 1-4 will be discussed.
The most striking difference is that three rings 27a, 27b and 27c connected in series are seen before.
Each of these rings is designed similarly to the ring 27 of FIG. 14 and is with its outer diameter on the
Supported inside of the housing. In particular, the ring lies
27a on ring 26. Another closes to the ring 27a
Spring ring 36 with a flat profile, which acts as a stop for the
Ring 27b is used. A spring ring 37 with a flat profile, which serves as a stop for the ring 27c, adjoins this in turn.
A curved spring ring 28b rests on this, which not only corresponds functionally to the rings 28, 28a, but also serves to transmit the pressure effect emanating from the elastomer bed 21 to the ring 27c. In the spaces between the rings 27a, b and c are profile rings
35 z. B. made of solid rubber that completely fill these spaces.
If now the coupling shown in Fig. 5 is pressurized, the rings 27a, b and c behave in the same way as the ring 27, d. H. they claw tightly while closing the gaps between the ring lamellas in the outer surface of the pipe ends to be connected.
Since three rings of lamellas arranged one behind the other are now clawed in the pipe, this anchoring is already more solid in itself. But if the material of the tubes 14a, 15a is ductile, i. H. does not have the required hardness, the ends of the lamellas of the rings 27 a-c would gradually in the tubes 14 a,
15a sink, which would lead to a pressure loss in the coupling chamber and ultimately to a failure of the pipe connection.
To provide security against this possibility, the
Elastomer rings 35 provided, the cross section of which, as he mentioned, practically the entire space between the
Rings 27a and b and c respectively. Since these rings 35 are ver malleable but not compressible, the penetration of the tips of the lamellas of the rings 27a to c into the outer surface of the tubes 14a, 15a is also subject to a narrow limit, because with increasing penetration of the lamellar tips of the rings 27a to c Cross-sectional area of the intermediate space decreases. The elastomer rings, however, because they are incompressible, only allow such a decrease in cross-sectional area until their own deformed cross-section has filled the unevenness on the laminated rings. Thereafter, the rings 27a to 27c are blocked in their anchored position.