DE10035545A1 - Connecting system for multilayer plastic pipes comprises locking sleeve fitted over intermediate sleeve, ends of this cooperating with contours of outer layers of pipe and sealing sleeve being fitted into grooves at end of each pipe - Google Patents
Connecting system for multilayer plastic pipes comprises locking sleeve fitted over intermediate sleeve, ends of this cooperating with contours of outer layers of pipe and sealing sleeve being fitted into grooves at end of each pipeInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rohrkupplung mit Schiebehülsenverschluss zur flexiblen und zugfesten Verbindung von Rohren mit und ohne Rohrendenbearbeitung für den Nieder-, Mittel- und Hochdruckbereich sowohl innen- als auch aussendruckbeanspruchter Rohre.The present invention relates to a pipe coupling with a sliding sleeve closure flexible and tensile connection of pipes with and without pipe end processing for the Low, medium and high pressure range for both indoor and outdoor pressure users Tube.
Bekannt sind Rohrverbindungen die als Klemm- und Schneidring in Kombination mit einer Rohr- oder Manschettenverschraubung, als Doppelnippel und Überwurfmutter, als Doppelkonendichtung, als Manschettendichtung oder als Flanschring ausgeführt sind (z. B. DT 2421470 A1 oder DE 28 50 25 A1 oder DE 26 25 460 C2 oder DT 2344116 A1).Pipe connections are known as a clamping and cutting ring in combination with a Pipe or sleeve screw connection, as double nipple and union nut, as Double cone seal, as a sleeve seal or as a flange ring (e.g. DT 2421470 A1 or DE 28 50 25 A1 or DE 26 25 460 C2 or DT 2344116 A1).
Neben den bekannten Rohrverbindungsmethoden wie Schweißen, Löten und Kleben, welche nur durch Zerstörung lösbar sind, gibt es noch die Familie der Rohrkupplungen. Zu diesen zähle ich auch die Flanschverbindung mit ihren Ausführungsvarianten. Diese verbinden Rohre unterschiedlicher oder aber auch gleicher Materialien axial zugfest oder flexibel miteinander. Der überwiegende Teil dieser Kupplungen ist lösbar und auch mehrmals verwendbar, sofern ein entsprechender Verschlussmechanismus, in Form von Schrauben, Bolzen und Muttern vorhanden sind. Bei den sogenannten gequetschten oder gepressten Verbindungen (z. B. Mannesmann Pressfittings) handelt es sich in der Regel um Einwegverbindungen, die nur durch Zerstörung derselben zu lösen sind. Axial zugfeste Rohrkupplungen setzen entweder eine Rohrendenbearbeitung voraus, um den Kraftschluss zu gewährleisten, wie z. B. das Einbringen einer Nut oder eines Gewindes bzw. Verwendung eines Schneidringes, oder aber solche Kupplungen sind mit einem entsprechenden Verankerungsring ausgestattet, welcher sich beim Montieren der Kupplung in die Rohroberfläche einkrallt und bei Druckbeaufschlagung entsprechend tiefer verankert. Kupplungen mit Verschlussschrauben sind in der Regel lösbar und wiederverwendbar. Press- und Quetschverbindungen setzen zwar auch nicht unbedingt eine werkseitige Rohrendenbearbeitung voraus, stoßen allerdings aufgrund der relativ aufwendigen Montagehilfsmittel sowie in Anlehnung an die verwendeten Rohrmaterialien und der anliegenden Betriebsdrücke im System relativ schnell an ihre Einsatzgrenzen, insbesondere bei der Baustellenanwendung.In addition to the well-known pipe connection methods such as welding, soldering and gluing, which can only be solved by destruction, there is still the family of pipe couplings. To I also count the flange connection with its design variants. This connect pipes of different or the same materials axially or tensile flexible with each other. The majority of these couplings can be released and also can be used several times, provided a corresponding locking mechanism is used, in the form of Screws, bolts and nuts are present. With the so-called bruised or Pressed connections (e.g. Mannesmann press fittings) are usually One-way connections that can only be broken by destroying them. Axially tensile Pipe couplings either require pipe end machining in order to ensure frictional connection to ensure such. B. the introduction of a groove or a thread or use a cutting ring, or such couplings are with a corresponding Anchoring ring equipped, which when mounting the coupling in the The pipe surface claws and is anchored accordingly when pressurized. Couplings with screw plugs are usually detachable and reusable. Pressed and crimped connections do not necessarily set a factory one Pipe end processing ahead, but encounter due to the relatively complex Assembly aids and based on the pipe materials used and the applied operating pressures in the system relatively quickly to their application limits, in particular in the construction site application.
Eine flexible Rohrkupplung hat gegenüber einer zugfesten Rohrkupplung nur eine dichtende Funktion und nimmt keine Axialkräfte auf, die sich aufgrund einer Druckbeaufschlagung ergeben. Das Leitungssystem muss entsprechend geführt und gehalten werden und diese Kräfte aufnehmen können. Diese, mir bekannten Kupplungen, sind alle samt mit einem Verschluss versehen, welcher mit Schrauben und Muttern versehen ist, um nach erfolgter Montage eine Demontage und Wiederverwendung zu gewährleisten. Außerdem bewirkt dieser Verschluss eine Vorspannung der Dichtmanschette und sichert die Kupplung so gegen Verrutschen. Ein wesentlicher Vorteil dieser Kupplungen liegt in der hohen Flexibilität der eingebrachten Dichtmanschette. Diese ist bestens geeignet, um Längenänderungen eines Rohrleitungssystems kompensieren zu können. Kupplungen der Nennweite DN 300 können so beispielsweise, aufgrund von Temperaturschwankungen im Leitungssystem, bis zu 10 mm Längenänderung aufnehmen.A flexible pipe coupling only has a sealing one compared to a tensile pipe coupling Function and does not absorb any axial forces that arise due to pressurization surrender. The piping system must be managed and maintained accordingly and this Can absorb forces. These couplings that I know are all together with one Provide closure, which is provided with screws and nuts, in order to complete Assembly to ensure disassembly and reuse. It also causes this closure pre-loads the sealing collar and thus secures the coupling against slipping. A major advantage of these couplings is their high flexibility the inserted sealing sleeve. This is ideally suited to length changes to be able to compensate for a piping system. DN 300 nominal size couplings can, for example, due to temperature fluctuations in the pipe system up to to record a 10 mm change in length.
All diese Kupplungssysteme, axial zugfest oder flexibel, haben bestimmte Leistungsmerkmale und sich daraus ergebende Einsatzgrenzen, abhängig vom Gehäusewerkstoff, dem Abdichtungssystem, der Verschlussausbildung sowie dem Verankerungsprinzip, sofern vorhanden. Insbesondere beim Zusammentreffen dieser doch recht unterschiedlichen Materialqualitäten in aggressiven Umgebungsmedien, wie z. B. Klärbecken, Meerwasser oder bestimmten Dämpfen und Gasen, ergeben sich bei so manchen Ausführungen relativ schnell nachhaltige Auflösungserscheinungen bzw. chemische Reaktionen und führen dann zum Ausfall der Kupplung. Dies trifft insbesondere für die Verschlussausführung zu bei denen Muttern und Schrauben verwendet werden und mit vorgegebenem Drehmoment anzuziehen sind.All of these coupling systems, axially tensile or flexible, have certain Features and resulting application limits, depending on Housing material, the sealing system, the closure formation and the Anchoring principle, if available. Especially when they meet quite different material qualities in aggressive surrounding media, such as B. Clarifiers, sea water or certain vapors and gases result from this in some versions, sustainable signs of disintegration or chemical reactions and then lead to clutch failure. This is particularly true for the lock version where nuts and screws are used and are to be tightened with the specified torque.
Die in folgenden beschriebene Erfindung schafft hier Abhilfe, da sie ohne Verschlusselemente wie Schrauben, Bolzen und Muttern auskommt. Außerdem hat man, natürlich auch in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen, sprich der auftretenden Axial- und Radialkräfte sowie der Rohrwerkstoffe, eine relativ freie Auswahl in Bezug auf den Materialeinsatz. Hinzu kommt der Vorteil, die Verschlussausbildung sowie die übrigen Elemente dieser Rohrkupplung gänzlich ohne metallische Werkstoffe ausführen zu können. Hierzu ist allerdings bei der axial zugfesten Variante eine Rohrendenbearbeitung erforderlich. Insbesondere diese Variante ist für das Verbinden von Rohren aus Faserverbundwerkstoffen, wie z. B. der Carbonfaser, einem zukunftsweisenden Material aus Luft- und Raumfahrttechnik, von besonderem Interesse, zumal die Kupplung komplett aus derartigen Materialien hergestellt werden kann. Derartige Hochdruckrohre (über 200 bar Betriebsdruck) werden in der Offshoretechnik eingesetzt, haben ein geringes spez. Gewicht und sind hoch belastbar, demzufolge auch die Verbindungselemente. Außerdem ist die Verwendung von metallischen Werkstoffen zur Herstellung einer zugfesten Verbindung oft nicht erwünscht, da Einsatz in aggressiven Medien sowie aus Gewichtsgründen. Derartige Verbindungen werden heute entweder durch Laminieren vor Ort oder aber durch Flanschverbindungen, welche ebenfalls das Anlaminieren eines entsprechenden Bundes erfordern, hergestellt. Diese Verbindungstechnik ist arbeitsintensiv, kostenaufwendig und aufgrund der manuellen Herstellung starken Qualitätsschwankungen hinsichtlich der..... Ausführung unterlegen. Da es sich bei der vorliegenden Erfindung um Präzisionsteile handelt, ist auch eine entsprechende Qualitätskontrolle möglich, was dem Anwender sehr entgegenkommt. In Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verschlusssystem, welches ohne Verbindungselemente wie Schrauben und Muttern auskommt, stellt diese Kupplung eine echte Alternative dar. Die Anwendung ist allerdings nicht nur auf derartige Rohrsysteme beschränkt, sondern auch für metallische Werkstoffe und Kunststoffe geeignet. Die Fertigung der Kupplungselemente, ausgenommen der Dichtung, ist ebenfalls aus derartigen Werkstoffen möglich und je nach Anwendungsfall abzustimmen.The invention described in the following remedies here, since it without Closure elements such as screws, bolts and nuts get along. You also have naturally also depending on the operating conditions, i.e. the axial and Radial forces as well as the tube materials, a relatively free selection with regard to the Use of materials. Added to this is the advantage of the closure design and the others Elements of this pipe coupling can be carried out entirely without metallic materials. For this, however, in the axially tensile variant, pipe end machining is required required. This variant in particular is made for connecting pipes Fiber composite materials, such as. B. the carbon fiber, a future-oriented material Aerospace engineering, of particular interest, especially since the clutch completely such materials can be made. Such high pressure pipes (over 200 bar Operating pressure) are used in offshore technology, have a low spec. Weight and are highly resilient, so are the connecting elements. Besides, that is Often using metallic materials to produce a tensile connection not desirable because of use in aggressive media and for weight reasons. Such Today, connections are made either by laminating on site or by Flange connections, which also laminate a corresponding collar require manufactured. This connection technology is labor intensive, expensive and due to the manual production strong fluctuations in quality with regard to ..... Inferior to execution. Since the present invention is precision parts appropriate quality control is possible, which is very useful for the user accommodates. In connection with the closure system according to the invention, which This coupling provides no connecting elements such as screws and nuts a real alternative. However, the application is not only to such pipe systems limited, but also suitable for metallic materials and plastics. The Manufacture of the coupling elements, except for the seal, is also from such Materials possible and to be coordinated depending on the application.
Zwei Ausführungsbeispiele dieser Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Two embodiments of this invention are in the accompanying drawings are shown and are described in more detail below.
Fig. 1 stellt die erfindungsgemäße Verbindung zweier Rohre aus einem Kunststoffliner (1a, 2a) und einer Verstärkungslage (1, 2) aus Faserverbundkunststoff dar. Thermoplastische Kunststoffliner (1a, 2a) können vorzugsweise - jedoch nicht ausschließlich - aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polyketon (PK), Polyvinylchlorid (PVC), Poly-4-methylpenten-1 (PMP), Polyvinylidenfluorid (PVDF) Polyacetal (Polyoxymethylen) (POM), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol (PS), Styrol/Acrylnitril-Copolymer (SAN), Polysulfone (PSU), Polycarbonat (PC), Acrynitrilbutadienstyrol (ABS), Polyphenylensulfide (PPS), Polyarylethersulfone (PES), Polyetherimide (PEI), Polyamidimide (PAI) und/oder Polyetherketone (PEK, PEKK, PEEK) bestehen. Das jeweilige Rohrende des Kunststoffliners (1a sowie 2a) kann mit einer Nut (3) zur Aufnahme eines entsprechenden Dicht-Ringes versehen. Die Ummantelung aus Faserverbundkunststoff (1 sowie 2) ist auf dem Kunststoffliner abgesetzt und am Ende jeweils mit einer Vertiefung, zur Aufnahme der Einlegeelemente (5), versehen. Die beiden Kunststoffliner werden in die Dichthülse (4) geschoben. Nun sind die Einlegeelemente (5), welche in die Vertiefung der Ummantelung greifen, auf die Rohroberfläche zu plazieren. Die Verschlusshülse (6) wird nun über die Einlegeelemente geschoben und mit der Verschiebesicherung (7) gegen Verrutschen gesichert. Die Verschiebesicherung (7) kann dabei beispielsweise als Sicherungsstift ausgeführt sein. Aber auch andere Prinzipien der Verschiebesicherung wie Formschluss, Verklebung und/oder Verklemmung sind erfindungsgemäß einsetzbar. Bei Druckbeaufschlagung des Systems erfolgt die Abdichtung über die passgenaue Dichthülse (4) in Verbindung mit den eingebrachten Dicht-Ringen. Auf die Nuten (3) und die eingebrachten Dicht-Ringe kann in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform auch verzichtet werden. In dieser Ausführungsform übernimmt die Dichthülse (4) die alleinige Dichtwirkung wobei vorzugsweise eine progressiv dichtende Dichthülse (4) eingesetzt wird. Der axiale Kraftschluss erfolgt über die Einlegeelemente in Verbindung mit der Verschlusshülse. Die Kraftaufteilung (radial und axial) auf die Einlegeelemente sowie auf die Verschlusshülse, die Dichthülse und die Faserverstärkung der Rohre erfolgt in Abhängigkeit der eingebrachten Vertiefung (Geometrie, Winkel, Tiefe, Länge, Breite) sowie der zulässigen Materialbeanspruchungen. Entsprechend dieser errechneten Werte sind die Materialstärken zu wählen. Fig. 1 represents the compound of the invention of two pipes of a plastics liner (1 a, 2 a), and preferably a reinforcing layer (1, 2) made of fiber reinforced plastic is thermoplastic plastic liner (1 a, 2 a), -. But not exclusively - of polyethylene ( PE), polypropylene (PP), polyamide (PA), polyketone (PK), polyvinyl chloride (PVC), poly-4-methylpentene-1 (PMP), polyvinylidene fluoride (PVDF) polyacetal (polyoxymethylene) (POM), polymethyl methacrylate (PMMA) , Polystyrene (PS), styrene / acrylonitrile copolymer (SAN), polysulfones (PSU), polycarbonate (PC), acrynitrile butadiene styrene (ABS), polyphenylene sulfides (PPS), polyaryl ether sulfones (PES), polyetherimides (PEI), polyamideimides (PAI) and / or polyether ketones (PEK, PEKK, PEEK) exist. The respective pipe end of the plastic liner ( 1 a and 2 a) can be provided with a groove ( 3 ) for receiving a corresponding sealing ring. The sheathing made of fiber composite plastic ( 1 and 2 ) is deposited on the plastic liner and is provided at the end with a recess for receiving the insert elements ( 5 ). The two plastic liners are pushed into the sealing sleeve ( 4 ). Now insert the insert elements ( 5 ), which reach into the recess of the casing, on the pipe surface. The sealing sleeve ( 6 ) is now pushed over the insert elements and secured against slipping with the locking device ( 7 ). The displacement lock ( 7 ) can be designed, for example, as a locking pin. However, other principles of securing against displacement such as positive locking, adhesive bonding and / or jamming can also be used according to the invention. When the system is pressurized, the seal is made using the precisely fitting sealing sleeve ( 4 ) in conjunction with the sealing rings. The grooves ( 3 ) and the sealing rings introduced can also be dispensed with in a further embodiment according to the invention. In this embodiment, the sealing sleeve ( 4 ) takes over the sole sealing effect, a progressively sealing sealing sleeve ( 4 ) preferably being used. The axial frictional connection takes place via the insert elements in connection with the locking sleeve. The distribution of forces (radial and axial) on the insert elements as well as on the sealing sleeve, the sealing sleeve and the fiber reinforcement of the pipes is dependent on the recess (geometry, angle, depth, length, width) and the permissible material stresses. The material thicknesses should be selected according to these calculated values.
Fig. 2 stellt die erfindungsgemäße flexible Verbindung zweier Rohre ohne Rohrendenbearbeitung dar. Zuerst wird das Manschettengehäuse (4), hier beispielhaft in geschlitzter Ausführung, erfindungsgemäß auch als Einlegeelement in geteilter Ausführung möglich, über die Lippendichtmanschette (3) gestülpt. Die beiden Rohrenden der Rohre (1 und 2) werden nun in die Lippendichtmanschette (3) geschoben, wobei der Rohrspalt (7), in Abhängigkeit des gewählten Rohrwerkstoffes und der zu erwartenden Längenänderungen aufgrund von Temperaturschwankungen, entsprechend einzustellen ist. Mittels Spannband (5), hier ein Kabelbinder aus Edelstahl, welcher das Manschettengehäuse mittig umspannt, wird die Lippendichtmanschette (3) nun auf die Rohroberfläche angedrückt und auf die erforderliche Vorspannung gebracht. Die definierte Vorspannkraft erfolgt mittels handelsüblichem Werkzeug für derartige Metallkabelbinder (z. B. der Firma Hellermann Tyton in D-25436 Tornesch). Nach dem Verspannen der Lippendichtmanschette (3) werden die Verschlusshülsen (6), hier beispielhaft 2 Hülsen, erfindungsgemäß aber auch mit einer Verschlusshülse möglich, über die Enden des Manschettengehäuses (4) geschoben, anschließend wird das Spannband (5) entfernt. Durch die eingebrachte Vorspannung auf die Lippendichtmanschette (3) sind die Verschlusshülsen automatisch gegen Verrutschen gesichert. Eine zusätzliche Sicherung kann durch Einbringen entsprechender Verschiebesicherung (8) erfolgen. Die Verschiebesicherung (8) kann dabei beispielsweise als Sicherungsstift ausgeführt sein. Aber auch andere Prinzipien der Verschiebesicherung wie Formschluss, Verklebung und/oder Verklemmung sind erfindungsgemäß einsetzbar. Bei Druckbeaufschlagung des Leitungssystems müssen die entstehenden Axialkräfte durch entsprechende Fixpunkte aufgenommen werden. Die Radialkräfte werden vom Manschettengehäuse sowie von den Verschlusshülsen, welche entsprechend auszulegen sind, aufgenommen. In Verbindung mit definierten Führungen/Fixpunkten im Leitungssystem sowie der gewählten Einzelrohrlänge und der bekannten Temperaturdifferenz einschließlich der sich daraus ergebenden Längenänderungen des Rohrleitungssystems ist jede Rohrkupplung in der Lage bestimme Längenänderungen zu kompensieren. Diese Kompensation ist abhängig von der Ausbildung der Dichtmanschette (9) sowie der Dichtlippe (10) der Dichtmanschette und muss so erfolgen, dass keine Relativbewegung zwischen Dichtlippe und Rohroberfläche stattfindet. Fig. 2 shows the flexible connection according to the invention of two pipes without pipe end processing. First, the sleeve housing ( 4 ), here exemplarily in a slotted design, according to the invention also possible as an insert element in a split design, is slipped over the lip sealing collar ( 3 ). The two pipe ends of the pipes ( 1 and 2 ) are now pushed into the lip sealing sleeve ( 3 ), the pipe gap ( 7 ) being adjusted accordingly depending on the selected pipe material and the expected changes in length due to temperature fluctuations. The lip sealing collar ( 3 ) is now pressed onto the pipe surface and brought to the required pretension by means of a clamping band ( 5 ), here a stainless steel cable tie, which spans the center of the collar housing. The pre-tensioning force is defined using a commercially available tool for such metal cable ties (e.g. from Hellermann Tyton in D-25436 Tornesch). After tightening the lip sealing sleeve ( 3 ), the sealing sleeves ( 6 ), here 2 sleeves by way of example, but also possible with a sealing sleeve according to the invention, are pushed over the ends of the sleeve housing ( 4 ), after which the tensioning strap ( 5 ) is removed. The locking sleeves are automatically secured against slipping due to the preload on the lip sealing collar ( 3 ). Additional security can be provided by inserting the appropriate anti-shift device ( 8 ). The displacement lock ( 8 ) can for example be designed as a locking pin. However, other principles of securing against displacement such as positive locking, adhesive bonding and / or jamming can also be used according to the invention. When the line system is pressurized, the resulting axial forces must be absorbed by appropriate fixed points. The radial forces are absorbed by the sleeve housing and the locking sleeves, which must be designed accordingly. In conjunction with defined guides / fixed points in the pipe system as well as the selected individual pipe length and the known temperature difference including the resulting changes in length of the pipe system, each pipe coupling is able to compensate for certain changes in length. This compensation depends on the design of the sealing collar ( 9 ) and the sealing lip ( 10 ) of the sealing collar and must be carried out in such a way that there is no relative movement between the sealing lip and the pipe surface.
Die Anwendung dieser Verschlussausführung ist auch für zugfeste Rohrverbindungen gedacht, welche mit Verankerungsringen versehen sind, die sich in die Rohroberfläche verankern und keine Rohrendenbearbeitung erfordern (z. B. Rohrkupplungen der Firma Straub, Norma, Arpol oder Teekay).This type of closure is also used for tensile pipe connections thought, which are provided with anchoring rings, which are in the pipe surface anchor and do not require pipe end processing (e.g. pipe couplings from the company Straub, Norma, Arpol or Teekay).
Um eine Beschädigung der Dichtmanschette an den Rohrenden zu vermeiden, kann beispielsweise ein flacher Einlegering zusätzlich zwischen Dichtmanschette und Rohrende eingebracht werden.To avoid damaging the sealing sleeve at the pipe ends, for example a flat insert ring between the sealing collar and the pipe end be introduced.
Die im Vorangegangenen beispielhaft dargestellte erfindungsgemäße Rohrkupplung mit Schiebehülsenverschluss zur flexiblen und zugfesten Verbindung von Rohren mit Rohrendenbearbeitung ist derart gestaltet, dass die tragenden Elemente unproblematisch auch aus Kunststoff und/ oder Faserverbundwerkstoff ausgeführt werden können. Dadurch erhält man ein völlig korrosionsfreies Kupplungssystem welches insbesondere für den Einsatz in Chemie- und Offshore Anwendungen von besonderem Interesse ist.The pipe coupling according to the invention shown by way of example in the foregoing Sliding sleeve closure for flexible and tensile connection of pipes with Pipe end processing is designed in such a way that the load-bearing elements are unproblematic can also be made of plastic and / or fiber composite material. Thereby you get a completely corrosion-free coupling system which is particularly suitable for the Use in chemical and offshore applications is of particular interest.
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CN106402533A (en) * | 2016-12-09 | 2017-02-15 | 徐玉炜 | Pipe connecting method |
CN107906281A (en) * | 2017-09-25 | 2018-04-13 | 上海建工集团股份有限公司 | Sleeve joint device and its application method between Bidirectional self-locking type pipe |
CN114145620A (en) * | 2021-11-04 | 2022-03-08 | 上海飞科电器股份有限公司 | Food processor |
-
2000
- 2000-07-21 DE DE10035545A patent/DE10035545A1/en not_active Withdrawn
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CN114145620A (en) * | 2021-11-04 | 2022-03-08 | 上海飞科电器股份有限公司 | Food processor |
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