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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur lösbaren Verbindung von endseitig
mit Klemmflanschen ausgestatteten Rohren, bestehend aus einem Spannring
mit zwei auf die Abmessungen der Klemmflansche abgestimmten Klemmschalen
die an ersten Enden gelenkig miteinander verbunden sind und deren
freie, zweite Enden gabelförmig
nach außen
vorstehend ausgebildet sind, sowie mit einer Spanneinrichtung in
Form eines Gewindebolzens mit Gewindemutter, wobei ein Ende des
Gewindebolzens im freien Ende der einen Klemmschale schwenkbar befestigt
ist und auf das andere Ende die Gewindemutter aufgeschraubt ist,
der Gewindebolzen bei geschlossenem Spannring in das gabelförmige freie
Ende der anderen Klemmschale einschwenkbar ist und wobei die Gewindemutter
eine Andruckfläche
aufweist, die beim Schließen
der Spanneinrichtung mit einer Widerlagerfläche des gabelförmigen Endes
der anderen Klemmschale zusammenwirkt.
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Derartige
Spannringe sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt geworden.
Sie dienen der raschen Montage und Demontage von Rohrleitungen,
die aus Reparatur-, Überwachungs-
und Reinigungsgründen
kurzfristig auseinander genommen und wieder zusammengesetzt werden
müssen.
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So
beschreibt die
US-PS 4 568 115 einen dreigliedrigen
Spannring, bei dem der Schwenkwinkel zwischen den Klemmschalen auf
weniger als 90 Grad begrenzt ist, um die Handhabung zu verbessern.
Die zusammenwirkenden Andrück-
und Widerlagerflächen
am gabelförmigen
freien Ende bzw. an der Gewindemutter sind kugelförmig konkav
bzw. konvex ausgebildet, um eine über den Umfang gleichmäßig und
möglichst
reibungsarme Anpresskraft aufbringen zu können. Dabei besteht allerdings der
Nachteil, dass die Gewindemutter beim Lösen der Rohrverbindung aus
der kugelförmigen
Vertiefung herausrutscht und dass der Gewindebolzen aus dem gabelförmigen Ende
ausschwenkt, bevor das Rohrsystem druckentlastet ist. Dabei besteht
Verletzungsgefahr einmal durch das unkontrollierte Absprengen des
Spannrings und zum andern durch plötzlich austretendes Druckmittel
aus der voll geöffneten
Rohrverbindung.
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Um
diesen Gefahren begegnen zu können, ist
im
DE-GM 91 16 520 eine
Sicherungsvorrichtung für
Spannringe vorgeschlagen worden, bei der im Spannring oder im Rohr
neben dem Spannring eine im Durchmesser kleine Entlüftungsbohrung
vorgesehen ist, die mittels einer gesonderten Stellschraube verschlossen
ist. Außerdem
ist ein Sicherungsbügel vorgesehen,
der die gabelförmigen
Enden der Klemmschalen übergreift
und der mittels der Stellschraube in einer das Auseinanderschwenken
der Enden verhindernden Position gehalten wird. Erst wenn durch
Herausdrehen der Stellschraube gewährleistet ist, das eine Druckentlastung
des Rohrsystems über
die kleine Entlüftungsbohrung
stattgefunden hat, kann der Sicherungsbügel entfernt werden und es
kann der Spannring durch Betätigung
der Gewindeschraube gelöst
und aufgeschwenkt werden. Dieser Vorschlag bietet zwar optimale
Sicherheit, ist konstruktiv aber relativ aufwendig und wird auch
deswegen als nicht praxistauglich angesehen, weil der Hauptvorteil
derartiger Spannringe – nämlich schnelle
Montage und Demontage von Rohrverbindungen – im wesentlichen verloren
geht.
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Gemäß einem
anderen Vorschlag (
DE
42 10 383 A1 ) soll das vorzeitige und unbeabsichtigte Ausschwenken
der Gewindemutter dadurch verhindert werden, dass zum einen an der
Gewindemutter eine Bundscheibe angeformt ist, die sich bei geschlossenem
Spannring zwischen den beiden gabelförmigen, freien Enden der Klemmschalen
befindet, und das zum anderen das gabelförmige Ende, in dem der Gewindebolzen
schwenkbar gelagert ist, eine Führungsgabel
aufweist, die im Zusammenwirken mit der Bundscheibe dafür sorgen
soll, dass bei einer Betätigung
der Gewindemutter zunächst
die Klemmschalen zwangsweise um ein bestimmtes Maß auseinandergedrückt werden
müssen,
bevor der Gewindebolzen mit der Gewindemutter ausgeschwenkt werden kann.
Damit wird erreicht, dass eine Druckentlastung des Rohrsystems stattfindet,
bevor der Spannring aufgeschwenkt und von der Rohrverbindung abgenommen
werden kann. Es hat sich allerdings gezeigt, dass diese sicherheitstechnisch
nicht zu beanstandende Lösung
noch erhebliche konstruktive Nachteile aufweist. Weder die Bundscheibe
noch die Führungsgabel
können
beliebig stabil ausgeführt
werden, weil dies die Aussenabmessungen der Vorrichtung unerwünscht vergrössern würde. Es
leuchtet ein, dass bei rauher Handhabung durch meist unter Zeitdruck
stehende Monteure die genannten Bauteile beschädigt oder gar abgebrochen werden
können, so
dass die damit gewonnene Sicherheit verloren geht, womit die eingangs
beschriebenen Gefahren sogar grösser
sind als bei nicht gesicherten Vorrichtungen, weil man sich gewohnheitsmässig auf
die zusätzlichen
Sicherheitsmassnahmen verlässt
und bei deren Ausfall unangenehm überrascht werden kann. Ausserdem
wird bemängelt,
dass die Handhabung dieses Spannrings doch erheblich verschlechtert
ist, weil das eine gabelförmige
Ende zwischen der Andruckfläche
und der Bundscheibe eingefädelt
werden muss und weil im Hinblick auf mögliche Einschränkungen
der Funktionen der Gewindeschrauben dafür nur ein geringes Übermass
gegenüber
der Dicke des gabelförmigen
Endes zur Verfügung
gestellt werden kann.
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Auch
in der
DE 197 57 969
B4 wird die Lösung
eines Sicherheitsproblemes bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen,
jedoch mit einer anderen konstruktiven Lösung als in der vorliegenden
Erfindung.
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Es
besteht somit die Aufgabe, das eingangs genannte Sicherheitsproblem
zu lösen,
ohne dass die Nachteile bekannter Vorschläge auftreten. Mit anderen Worten
es wird eine einfache konstruktive Möglichkeit gesucht, die es erlaubt,
gattungsmässige Spannringe
zu lösen,
ohne dass der Gewindebolzen mit der Gewindemutter mangels vorheriger
Druckentlastung des Rohrsystems unvorhergesehen ausschwenkt und
ohne das eine Verletzungsgefahr durch ein Absprengen des Klemmrings
bzw. durch Austreten des Druckmittels besteht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäss
dadurch gelöst,
dass bei der gattungsmässigen
Vorrichtung das gabelförmige
Ende der anderen Klemmschale eine koaxial zum eingeschwenkten Gewindebolzen
verlaufende zylindrische Erweiterung aufweist und dass die Gewindemutter
mit einem gegenüber der
Andruckfläche
vorspringenden, im Durchmesser auf die zylindrische Erweiterung
abgestimmten Führungsteil
ausgestattet ist.
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Durch
das Zusammenwirken von zylindrischer Erweiterung und Führungsteil
wird dafür
gesorgt, dass der Gewindebolzen mit der Gewindemutter erst dann
aus dem gabelförmigen
Ende ausgeschwenkt werden kann, wenn das Führungsteil aus der Erweiterung
her ausgedreht ist, wozu wenigstens drei volle Umdrehungen der Gewindemutter
erforderlich sein sollten, um ein vorheriges Lösen der Klemmschalen und eine
Druckentlastung des Rohrsystems zu ermöglichen. Die dazu erforderlichen
konstruktiven Maßnahmen
sind fertigungstechnisch mit sehr geringem Aufwand realisierbar
und erfordern keinerlei zusätzlichen
Materialaufwand gegenüber
herkömmlichen
Vorrichtungen dieser Art. Besonders vorteilhaft ist, dass gemäß Anspruch
2 handelsübliche
Spannringe mit den Sicherheitsmerkmalen ausgestattet werden können, ohne
dass die Ausgangsteile umkonstruiert werden müssten. Es genügt vielmehr
das gabelförmige
Ende konzentrisch zur Schließlage
des Gewindebolzens aufzufräsen
und die Gewindemutter am unteren Ende über eine bestimmte Länge auf
den entsprechenden Durchmesser abzudrehen. Sowohl das gabelförmige Ende
als auch die Gewindemutter werden dadurch festigkeitsmäßig nicht
nennenswert geschwächt,
so dass die derart modifizierten Bauteile ohne weiteres für all die Anwendungsfälle eingesetzt
werden können,
für die sie
auslegungsmäßig bestimmt
sind.
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Andere
vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in den
Ansprüchen
3–10 beschrieben.
Anspruch 11 betrifft die Anwendung des Erfindungsgedankens bei Spannringen
mit mehr als zwei Klemmschalen. Weitere Einzelheiten werden anhand
des in den 1–4 dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 die
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Spannrings
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2 einen
Schnitt durch die gabelförmigen Enden
gemäß der Linie
B-B aus 3 in vergrößertem Maßstab
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3 einen
Schnitt durch den Spannring gemäß der Linie
A-A aus 1
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4 einen
Schnitt durch den Spannring gemäß der Linie
C-C aus 1
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Der
in 1 dargestellte Spannring 1 besteht aus
einer oberen Klemmschale 2, einer unteren Klemmschale 3 und
einer Spanneinrichtung mit Gewindebolzen 8 und Gewindemutter 9.
Die beiden Klemmschalen 2, 3 sind an ersten Enden 4, 5 mittels eines
senkrecht zur Verbindungsebene angeordneten Niets oder dgl. gelenkig
miteinander verbun den. Die freien zweiten Enden 6, 7 der
Klemmschalen 2, 3 sind nach außen gabelförmig vorstehend ausgebildet.
Im unteren gabelförmigen
Ende 7 ist ein Gewindebolzen 8 mit endseitig aufgeschraubter
Gewindemutter 9 um eine senkrecht zur Verbindungsebene verlaufende
Achse schwenkbar gelagert, wozu wiederum ein Niet oder dgl. dienen
kann. Die Gewindemutter 9 weist eine ringförmige Andruckfläche 12 auf, die
mit einer Widerlagerfläche 13 am
oberen gabelförmigen
Ende 6 zusammen wirkt, wenn die Gewindemutter 9 auf
dem Gewindebolzen 8 in Schließrichtung gedreht wird, um
die Klemmschalen 2, 3 an die Klemmflansche der
Rohrenden anzudrücken,
wobei durch entsprechende, an sich bekannte konische bzw. kegelförmige Ausgestaltung
der zusammenwirkenden Klemmflansche und auch die erforderlichen Axialkräfte zur
abdichtenden Verbindung der Rohrenden erzeugt werden.
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Aus 3 ist
die in den Klemmschalen 2 und 3 innen umlaufende
Nut 16 mit sich erweiterndem trapezförmigem Querschnitt ersichtlich.
Die Klemmschalen 2 und 3 sind mittels eines senkrecht
zur Verbindungsebene angeordneten Niets 17 gelenkig miteinander
verbunden.
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2 zeigt
in vergrößertem Maßstab Einzelheiten
der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung.
Im gabelförmigen
Ende 7 der unteren Klemmschale 3 ist der Gewindebolzen 8 schwenkbar
gelagert, indem sein unteres, verdicktes Ende 10 den Schaft
eines Niets 17 umfasst, der auch die beiden Wangen des gabelförmigen Endes 7 durchsetzt
und in diesen befestigt ist. Das gabelförmige Ende 6 der oberen Klemmschale 2 ist
mit einer zylindrischen Erweiterung 14 versehen, in die
das Führungsteil 15 der
Gewindemutter 9 eingreift die auf das obere Ende 11 des
Gewindebolzens 8 aufgeschraubt ist. Die zusammenwirkende
Andruck- und Widerlagerflächen 12, 13 können konisch
oder kugelförmig
ausgebildet sein. Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass der Gewindebolzen 8 mit
der Gewindemutter 9 nur dann um den Niet 17 aus
dem gabelförmigen
Ende 6 ausgeschwenkt werden kann, wenn die Gewindemutter 9 in Lösungsrichtung
so weit gedreht worden ist, dass das Führungsteil 15 aus
der zylindrischen Erweiterung 14 nach oben ausgetreten
ist. Dadurch ist gewährleistet,
dass die Klemmschalen 2, 3 zunächst gelöst werden müssen, um eine Druckentlastung
des Rohrsystems zu bewirken und erst nach weiteren Umdre hungen der
Gewindemutter aufgeschwenkt und von den Klemmflanschen abgenommen
werden können.
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4 zeigt
noch einmal einen Schnitt durch die obere Klemmschale 2 in
Höhe der
oberen Begrenzung des gabelförmigen
Endes 6 gemäß der Linie
C-C in 1. Das Führungsteil 15 der
Gewindemutter 9 steckt in der zylindrischen Erweiterung 14, so
dass der Gewindebolzen 8 mit der Gewindemutter 9 nicht
nach rechts aus dem gabelförmigen
Ende 6 ausgeschwenkt werden kann. Dabei sind der äußere Durchmesser
des Führungsteils 15 und
der Innendurchmesser der zylindrischen Erweiterung 14 derartig
aufeinander abgestimmt, dass einerseits eine ausreichende Sicherung
gegen unbeabsichtigtes Herausschwenken des Gewindebolzens erreicht
wird, ohne das andererseits in diesem Bereich Passungsprobleme bzw.
Fehlklemmungen auftreten können.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 1–4 ist
ein handelsüblicher
Spannring zugrunde gelegt worden, bei dem die zylindrische Erweiterung 14 durch
Auffräsen
des gabelförmigen
Endes 6 und das Führungsteil 15 durch
Abdrehen der Gewindemutter 9 hergestellt worden sind. Zur
Erreichung des sicherheitstechnischen Zieles sind weitere Veränderungen
an dem handelsüblichen
Spannring nicht erforderlich.