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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von
Rohrleitungsabschnitten untereinander. Insbesondere betrifft die
Erfindung eine Vorrichtung zum Verbinden von Rohrleitungsabschnitten
untereinander, welche zur gas- und
druckdichten Verbindung der Innenrohrabschnitte sog. Rohr-in-Rohr-Systeme
geeignet ist.
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Derartige
Rohr-in-Rohr-Systeme finden beispielsweise in Schornsteinen Anwendung
und sind aus einem Innenrohr und einem dieses konzentrisch umgebenden
Außenrohr
zwecks gleichzeitiger Führung
von Abgas (über
das Innenrohr) und Verbrennungsluft (über das Außenrohr) aufgebaut, wobei Innen-
und Außenrohr
ihrerseits typischerweise aus einer Mehrzahl von Rohrabschnitten
zusammengesetzt sind.
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Aus
EP 1 188 979 A2 ist
eine gattungsgemäße Vorrichtung
bekannt, bei welcher eine sowohl an dem einen Rohrleitungsabschnitt
als auch an dem anderen Rohrleitungsabschnitt angreifende Vorspanneinrichtung
z. B. in Form wenigstens eines Federbügels vorgesehen ist, der zur
Ausübung
einer in Achsrichtung der Rohreitungsabschnitte wirkenden Zusammenhaltekraft
aus einer konvex gekrümmten Grundstellung
in eine gestreckte Wirkstellung gebracht werden kann, in welcher
er eine Zugspannung zwischen den beiden Rohrleitungsabschnitten
ausübt,
oder bei der die Vorspanneinrichtung mehrere über den Umfang des Verbindungsbereiches
an einem der Rohreitungsabschnitte angeordnete Einzel-Vorspann einrichtungen
in Form von Federelementen umfasst, denen Gegenhalterungseinrichtungen
an dem anderen Rohrleitungsabschnitt zugeordnet sind.
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Aus
DE 195 19 073 A1 ist
eine weitere Vorrichtung zum Verbinden von Rohrleitungsabschnitten untereinander
bekannt, bei welcher die Verbindung der Rohrabschnitte untereinander
jeweils als leicht lösbare
Steckverbindungen unter zusätzlichem
Einsatz mechanischer Halte-, Verschließ- und Spannelemente ausgebildet
sind.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Vorrichtung
zum Verbinden von Rohrleitungsabschnitten untereinander bereitzustellen,
welche bei einfacher Handhabung und unabhängig von der jeweiligen Einbaulage
eine gas- und druckdichte
Verbindung gewährleistet
und die insbesondere zur Verbindung der Innenrohrabschnitte sogenannter
Rohr-in-Rohr-Systeme geeignet ist.
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Diese
Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des
unabhängigen
Schutzanspruches 1 gelöst.
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Bei
einer gattungsgemäßen Vorrichtung
zum Verbinden von metallischen Rohrleitungsabschnitten untereinander
weisen die miteinander zu verbindenden Rohrleitungsabschnitte jeweils
wenigstes einen konisch ausgebildeten Endbereich derart auf, dass sie
durch Einstecken des konisch ausgebildeten Endbereichs des einen
Rohrleitungsabschnittes in den konisch ausgebildeten Endbereich
des anderen Rohrleitungsabschnittes miteinander verbindbar sind,
wobei wenigstens ein Fixierelement vorgesehen ist, mittels dessen
zumindest bis zum Erreichen einer Fixierstellung eine entlang der
gemeinsamen Rohrachse der Rohrleitungsabschnitte wirkende Zugkraft
zwischen den Rohrleitungsabschnitten erzeugbar ist.
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Erfindungsgemäß ist das
Fixierelement derart ausgebildet, dass es aus einer nicht der Fixierstellung
entsprechenden Ausgangsstellung in die Fixierstellung mittels einer
um die gemeinsame Rohrachse der beiden Rohrleitungsabschnitte erfolgenden
Drehbewegung überführbar ist,
wobei das Fixierelement die Zugkraft auf die Rohrleitungsabschnitte
während dieser
Drehbewegung selbsttätig
aufbaut. Das Fixierelement ist als Manschette ausgebildet, welche
an ihren beiden gegenüberliegenden
Stirnabschnitten jeweils wenigstens zwei Führungen zur Aufnahme von an
jeweils einem zugeordneten Rohrleitungsabschnitt außenseitig
angeordneten radialen Vorsprüngen
aufweist.
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Infolge
der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
des Fixierelements wird mittels einer einfachen Drehbewegung eine
axial wirkende Zugkraft auf die Rohrleitungsabschnitte unter Herstellung
einer gas- und druckdichten Verbindung selbsttätig aufgebaut, wobei diese
gas- und druckdichte Verbindung insbesondere auch unabhängig von
der Einbaulage (also beispielsweise auch bei Verbindung horizontaler Rohrabschnitte)
erreicht wird. Der Aufbau der axial wirkenden Zugkraft erfolgt dabei
mittels einer einfachen Handhabung, welche insbesondere bei der
erfindungsgemäß besonderes
avisierten Verbindung der Innenrohrabschnitte in Rohr-in-Rohr-Systemen besonders
vorteilhaft ist, da die erfindungsgemäß um die gemeinsame Rohrachse
der beiden Rohrleitungsabschnitte erfolgende Drehbewegung (im Unterschied
etwa zur Betätigung
von sich entlang der Achsrichtung erstreckenden Vorspanneinrichtungen, Federelementen
oder dergleichen) auch bei dem typischerweise in solchen Anwendungsfällen (d.h.
bei Verbindung der Innenrohrabschnitte in Rohr-in-Rohr-Systemen)
beschränkten
Platzverhältnissen
durchgeführt
werden kann, beispielsweise unter Einsatz eines geeigneten, das
Fixierelement bei Überführung in
die Fixierstellung z.B. sichelförmig umgreifenden
Haltewerkzeuges.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Einsatz von
zusätzlichen
elastischen, z.B. elastomeren Dichtungselementen, sickenförmigen Dichtungsbereichen
oder dergleichen entbehrlich ist, was gerade bei der erfindungsgemäß avisierten
Abgasführung
von Bedeutung ist, da derartige zusätzliche Dichtungselemente bzw.
Bereiche in Abgasrohren die Russablagerung und damit auch eine unerwünschte Russabbrennung
begünstigen,
was infolge der mit einer solchen Russabbrennung einhergehenden
hohen Temperaturen (von typischerweise 800°C bis 1000°C) wiederum temperatur- bzw. verformungsbedingte
Undichtigkeiten der Rohrverbindung zur Folge haben kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
weist somit auch eine hohe Temperaturbeständigkeit unter Beibehaltung
der druck- und gasdichten Eigenschaften auf, so dass sie im Bereich der
Abgasabführung
bei der Holzverbrennung (mit typischen Temperaturen bis zu 400°C), in Blockheizkraftwerken
(mit typischen Temperaturen bis zu 600°C) etc. geeignet ist.
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Die
erfindungsgemäße Manschette
kann in besonders einfacher Handhabung über die beiden zu verbindenden
Rohrabschnitte gezogen und mittels eines geeigneten, die Manschette
bei Überführung in die
Fixierstellung z.B. sichelförmig
umgreifenden Haltewerkzeuges festgezogen werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weisen
die Führungen
jeweils wenigstens einen im Wesentlichen kreissegmentförmig in
einer nicht zur gemeinsamen Achse der beiden Rohrleitungsabschnitte
senkrechten Ebene verlaufenden Führungsabschnitt
auf. Infolgedessen kann die Zusammenhaltekraft auf die Rohrleitungsabschnitte
dadurch selbsttätig
bzw. allein infolge der Drehbewegung des Fixierelementes jeweils über die
radialen Vorsprünge aufgebaut
werden, welche in den jeweiligen nicht zur gemeinsamen Achse der
beiden Rohrleitungsabschnitte senkrechten Ebene verlaufenden Führungsabschnitten
aufgenommen werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weist
wenigstens eine Führung
eine oder mehrere Rastpositionen für den jeweiligen radialen Vorsprung auf,
wodurch die Zuverlässigkeit
der Sicherung der miteinander verbundenen Rohrabschnitte erhöht wird.
Hierzu kann die wenigstens eine Führung beispielsweise zumindest
abschnittsweise eine im Wesentlichen wellenförmige Geometrie aufweisen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform verläuft wenigstens
ein Führungsabschnitt
kreissegmentförmig
in einer Ebene, welche relativ zu einer zur gemeinsamen Achse der
beiden Rohrleitungsabschnitte senkrechten Ebene um einen Winkel
von wenigstens 1°,
vorzugsweise im Bereich von 1° bis
5° geneigt
ist. Dieser Bereich des Neigungswinkels ist insofern besonders vorteilhaft,
als zum einen (infolge eines hinreichenden großen Wertes des Neigungswinkels)
eine ausreichende Zugkraft auf die zu verbindenden Rohrabschnitte
aufgebracht wird, und zum anderen (infolge eines noch hinreichenden
kleinen Wertes des Neigungswinkels) ein Abrutschen des in dem Führungsabschnitt
aufgenommenen radialen Vorsprunges bzw. des ganzen Fixierelementes (d.h.
der Manschette) verhindert wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weisen
die radialen Vorsprünge
jeweils einen im Wesentlichen pilz- oder hutförmig verbreiterten Endabschnitt
auf. Durch eine solche endseitige Verbreiterung kann ebenfalls dazu
beigetragen werden, ein Abrutschen des betreffenden radialen Vorsprunges aus
dem jeweiligen Führungsabschnitt
bzw. des ganzen Fixierelementes zu verhindern.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform sind
an beiden gegenüberliegenden
Stirnabschnitten der Manschette jeweils wenigstens drei solcher
Führungen über den
Umfang der Manschette verteilt angeordnet. Auf diese Weise kann
erreicht werden, dass sich die auf die Rohrleitungsabschnitte wirkende
axiale Zugkraft möglichst
gleichmäßig aufbaut, wobei
insbesondere auch einer Verkantung der beiden zu verbindenden Rohrleitungsabschnitte
wirksam vorgebeugt wird.
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Die
Erfindung ist insbesondere zur gas- und druckdichten Verbindung
der Innenrohrabschnitte von Rohr-in-Rohr-Systemen geeignet. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
bildet daher jeder der beiden Rohrleitungsabschnitte jeweils einen
Innenrohrabschnitt, der von jeweils einem zugeordneten Außenrohrabschnitt
konzentrisch umgeben ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform erstrecken
sich die radialen Vorsprünge
jeweils bis zur Innenwand des zugeordneten Außenrohrabschnittes und sind
vorzugsweise an diesem fixiert. Diese Ausgestaltung ist insofern
besonders vorteilhaft, als die radialen Vorsprünge eine Doppelfunktion erfüllen, da
sie nämlich
zum einen zu dem selbsttätigen
Aufbau der auf die Rohrleitungsabschnitte wirkenden axialen Zugkraft
beitragen und zum anderen als Abstandselemente (bei Erstreckung
bis zur Innenwand des zugeordneten Außenrohrabschnittes) und/oder
Fixierelemente (bei Fixierung an der Innenwand des zugeordneten
Außenrohrabschnittes)
zwischen dem jeweiligen Innenrohrabschnitt und dem zugehörigen Außenrohrabschnitt
dienen.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Abbildungen erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
auseinander gezogene Darstellung einzelner Komponenten eines Rohr-in-Rohr-Systems
zur Erläuterung
der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Fixierelementes gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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3a–b
schematische Ansichten des Fixierelementes von 2 in
einer Ausgangsstellung (3a) bzw. in
Fixierposition (3b);
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4–5 schematische
Teilansichten der erfindungsgemäß miteinander
verbundenen Rohrleitungsabschnitte vor (4) bzw.
nach (5) dem Aufbringen weiterer Klemm- und Dichtvorrichtungen;
und
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6 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
eines beispielhaften Einsatzes des erfindungsgemäßen Fixierelementes in Verbindung
mit einem Hausschornstein.
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In 1 sind
zunächst
in einer auseinander gezogenen Darstellung zwei miteinander zu verbindende
Rohrelemente eines Rohr-in-Rohr-Systems dargestellt. Jedes dieser
Rohrelemente weist einen Innenrohrabschnitt 1 bzw. 2 sowie
einen diesen konzentrisch umgebenden Außenrohrabschnitt 16 bzw. 17 auf.
Des weiteren weist jeder der Innenrohrabschnitte 1, 2 an
beiden Stirnseiten jeweils einen konisch ausgebildeten Endbereich 3 und 4 bzw. 5 und 6 derart
auf, dass der eine Innenrohrabschnitt 1 mit dem anderen
Innenrohrabschnitt 2 durch Einstecken des konisch ausgebildeten
Endbereichs 4 in den konisch ausgebildeten Endbereich 5 verbunden
werden kann. Zur druck- und gasdichten Fixierung der Innenrohrabschnitte 1, 2 aneinander
dient erfindungsgemäß ein besonderes
Fixierelement 7, dessen Aufbau und Funktionsweise gemäß einem
Ausführungsbeispiel
unter Bezugnahme auf 2 bis 5 näher erläutert wird.
Die ebenfalls in 1 dargestellten weiteren, zur
Außenrohrabdichtung
sowie zur zusätzlichen
Stabilisierung der Anordnung dienenden Elemente umfassen zusätzliche
Außenrohrdichtungen 13, 14 sowie
ein im montierten Zustand im Bereich des Fixierelementes 7 außen liegend
mit den Außenrohrabschnitten 16 bzw. 17 abschließendes Klemmband 15,
deren Positionierung im montierten Zustand in 5 gezeigt
ist. Diese weiteren Elemente sind jedoch für die erfindungsgemäß erzielte, druck-
und gasdichte Fixierung der Innenrohrabschnitte 1, 2 aneinander
nicht erforderlich.
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Das
Fixierelement 7 ist gemäß dem in 2 perspektivisch
dargestellten Ausführungsbeispiel
im Wesentlichen manschettenförmig
ausgebildet und weist an beiden gegenüberliegenden Stirnabschnitten über den
Umfang gleichmäßig verteilt
jeweils drei Führungen 8a–c bzw. 9a–c zur Aufnahme
von an jeweils einem zugeordneten Innenrohrabschnitt 1 bzw. 2 außenseitig
angeordneten radialen Vorsprüngen auf,
wobei in 1 die Position von zwei dieser
Vorsprünge 11, 12 erkennbar
ist. Diese radialen Vorsprünge
erstrecken sich gemäß dem Ausführungsbeispiel
jeweils bis zur Innenwand des zugeordneten Außenrohrabschnittes 16 bzw. 17 und
sind an diesem fixiert (z.B. vernietet oder verschraubt), so dass sie
zugleich als Abstandshalter und Fixiereinrichtungen zwischen den
Innen- und Außenrohrabschnitten dienen.
Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt, so dass die radialen Vorsprünge auch
von geringerer Länge
(z.B. von wenigen Millimetern) ausgestaltet sein können, in
welchem Falle sie dann vorzugsweise einen pilz- oder hutförmig verbreiterten Endabschnitt
aufweisen, um ein Abrutschen des betreffenden radialen Vorsprunges 11, 12 aus
dem jeweiligen Führungsabschnitt 8a–c, 9a–c, bzw.
ein Abrutschen des gesamten Fixierelementes 7, zu verhindern.
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Die
Führungen 9a–c weisen
eine im Wesentlichen wellenförmige
Geometrie zur Ausbildung einer Mehrzahl von Rastpositionen für den jeweiligen
Vorsprung 11, 12, ... entlang des Umfanges auf,
wohingegen die Führungen 8a–c geradlinig
verlaufen. Gemäß alternativer,
nicht dargestellter Ausführungsformen
können
auch mehr oder weniger (insbesondere auch sämtliche oder keine) der Führungen 8a–c, 9a–c mit solchen
(in der dargestellten oder in beliebiger anderer geeigneter Weise
ausgestalteten) Rastbereichen ausgestattet sein. Ferner ist die
Erfindung nicht auf die dargestellte Zahl der Führungen 8a–c, 9a–c beschränkt, wobei
jedoch zur Vermeidung einer Verkantung der zu verbindenden Innenrohrabschnitte 1, 2 an
beiden gegenüberliegenden
Stirnabschnitten des Fixierelementes 7 jeweils wenigstens
zwei Führungen
angeordnet sind.
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Wie
am besten aus 3a ersichtlich ist, verlaufen
die Führungen 8a–c, 9a–c jeweils
in einer Ebene, die ihrerseits zur gemeinsamen Rohrachse A der beiden
Innenrohrabschnitte 1, 2 nicht senkrecht verläuft. Genauer
sind gemäß 3a die Führungen 8a–c, 9a–c jeweils
relativ zu der (in 1 und 3a,
b eingezeichneten) gemeinsamen Rohrachse A der beiden Rohrleitungsabschnitte 1, 2 senkrechten
Ebene um einen Winkel α geneigt,
der im Ausführungsbeispiel
1° beträgt und allgemein
vorzugsweise im Bereich von 1° bis
5° liegt,
um einen zumindest weitgehend optimalen Kompromiss zwischen der
Aufbringung einer ausreichenden Zugkraft auf die zu verbindenden
Innenrohrabschnitte 1, 2 einerseits und der Verhinderung
des Abrutschens des jeweils in dem Führungsabschnitt aufgenommenen radialen
Vorsprunges 11, 12 bzw. des ganzen Fixierelementes 7 zu
erzielen.
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Gemäß 2 weist
das Fixierelement 7 außerdem fensterartige Aussparungen 10a–e auf,
die von beliebiger Geometrie sein können und Ansatzpositionen für eines
geeignetes Haltewerkzeug bilden, mittels dem das Fixierelement 7 zur Überführung in die
Fixierstellung z.B. sichelförmig
umgriffen und festgezogen werden kann. Vorzugsweise sind zur Hilfe
bei der korrekten Positionierung der Rohrelemente zueinander vor
dem Festziehen des Fixierelementes 7 an den Außenrohrabschnitten 16, 17 an den
in der Ausgangsstellung einander gegenüberliegend anzuordnenden Stellen
in 1 eingezeichnete Positionierhilfen in Form von
Markierungen 18, 19 angebracht.
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Zur
erfindungsgemäßem Herstellung
einer druck- und gasdichten Verbindung zwischen den Innenrohrabschnitten 1, 2 wird
nun das Fixierelement 7 zunächst zwischen diesen Innenrohrabschnitten 1, 2 und
konzentrisch zur Rohrachse A in der durch die Markierungen 18, 19 vorgegebenen
Ausrichtung positioniert (vgl. 1), und
es werden dann die konischen Endabschnitte 4 und 5 ineinander
gesteckt, so dass sich die in 3a gezeigte
Ausgangsstellung ergibt, in welcher die radialen Vorsprünge 11, 12 jeweils
im Eingangsbereich der Führungen 8a–c bzw. 9a–c angeordnet
sind. Sodann wird das Fixierelement 7 (z.B. unter Zuhilfenahme
eines das Fixierelement 7 sichelförmig umgreifenden Haltewerkzeuges) mittels
Drehung um die Rohrachse A in die in 3b gezeigte
Fixierposition gebracht, wobei sich die zur Herstellung der druck-
und gasdichten Verbindung der Innenrohrabschnitte 1, 2 benötigte Zugkraft
zwischen den Innenrohrabschnitten 1, 2 in Richtung
der Rohrachse A infolge des oben beschriebenen, geneigten Verlaufs
der Führungen 8a–c, 9a–c (vgl.
Winkel α in 3a) selbsttätig aufbaut. Auf die so erhaltene,
in 4 schematisch gezeigte Anordnung der miteinander
verbundenen Rohrelemente aus Innenrohrabschnitten 1, 2 und
Außenrohrabschnitten 16, 17 werden
dann zur weiteren Stabilisierung und Außenrohrabdichtung außenliegend
Außenrohrdichtungen 13, 14 sowie
im Bereich des Fixierelementes ein mit dem Außenrohrabschnitten 16 bzw. 17 abschließendes Klemmband 15 aufgebracht,
so dass sich die in 5 gezeigte Anordnung ergibt.
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Ein
lediglich beispielhafter Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in Verbindung mit einem Hausschornstein ist in 6 schematisch
dargestellt, wobei ein aus einer Vielzahl von Rohrelementen 21a, 21b, 21c,
... zusammengesetztes Rohr-in-Rohr-System zur gleichzeitigen Führung von Abgas
(über Innenrohrabschnitte
entlang der durch den Pfeil P1 gezeigten
Richtung) und Frischluft bzw. Verbrennungsluft (über die Außenrohrabschnitte, zugeführt z.B.
an der durch den Pfeil P2 gezeigten Position)
zwischen einem Kesselanschluss 22 und einer Schachtabdeckung 23 verläuft. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann grundsätzlich
zur druck- und gasdichten Verbindung der Innenrohrabschnitte sämtlicher
diese Rohrelemente eingesetzt werden, wobei in 6 lediglich
beispielhaft eine horizontale Einbauposition (durch schematische
Andeutung der Position des von dem Klemmband 15 umgebenen
Fixierelementes 7 zwischen den jeweils benachbarten Außenrohrabschnitten 16, 17)
gezeigt ist.
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Die
Erfindung ist zwar insbesondere zur gas- und druckdichten Verbindung
der Innenrohrabschnitte von Rohr-in-Rohr-Systemen geeignet, jedoch
nicht auf diesen Einsatzzweck beschränkt, sondern vielmehr zur Verbindung
beliebiger, vorzugsweise metallischer Rohrsysteme (d.h. insbesondere
auch Einfachrohrsysteme) vorteilhaft einsetzbar.