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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden zweier Rohrenden mit einem Muffenteil und einem Steckteil, wobei im Überlappungsbereich das Muffenteil wenigstens eine im Inneren vorgesehene konzentrische Ausnehmung und das Steckteil wenigstens eine auf der Außenfläche umlaufende Ausnehmung aufweisen und wobei das Muffenteil wenigstens eine Öffnung im Bereich der Ausnehmung aufweist, durch welche wenigstens ein flexibles Sicherungselement in jeden von den Ausnehmungen gebildeten Ringkanal eingeführt werden kann.
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Vorrichtungen zum Verbinden zweier Rohrenden, auch kurz Rohrkupplungen genannt, gibt es seit langer Zeit in vielfältigen Ausführungen. Im einfachsten Fall sind die Rohrenden mit Flanschen versehen und werden durch entsprechende fluchtende Bohrungen miteinander verschraubt. Die Abdichtung erfolgt dabei in der Regel durch in entsprechende Ausnehmungen eingelegte Dichtungen. Für manche Anwendungszwecke weisen die Rohrenden auch unmittelbar aufeinander abgestimmte Gewinde auf, so dass die Rohre, wie beispielsweise Bohrrohre, unmittelbar miteinander verschraubt werden können.
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Auch ist es bereits bekannt, sogenannte Schnellkupplungen zu verwenden, welche meist ohne Werkzeug in kurzer Zeit geschlossen und wieder geöffnet werden können, wie beispielsweise Schellenkupplungen. Solche Kupplungen eignen sich insbesondere für Anwendungen, bei denen die Rohre häufiger geöffnet werden müssen. Zu den Schnellkupplungen zählen auch die eingangs genannten Vorrichtungen, bei denen ein umlaufender Ringkanal im Überlappungsbereich von Muffenteil und Steckteil existiert, in den durch eine Öffnung eine Kette als Sicherungselement eingeführt wird, welche nachher die gesamte Länge des Ringkanals ausfüllt, um den Rohrenden den benötigten axialen Halt zu bieten (
DE 33 24 271 A1 ).
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Diese bekannten Kettenkupplungen haben den Nachteil, dass sie – insbesondere nach längerer Standzeit und unter extremen Bedingungen, wie beispielsweise im untertägigen Bergbau – einer starken Verschmutzung und Korrosion unterliegen, so dass das Lösen der Verbindung durch Herausziehen der Kette und insbesondere das erneute Verschließen oft nur mit großem Aufwand möglich ist. Denn das Einfädeln einer Kette über den gesamten Umfang der Rohrkupplung ist relativ kompliziert und meist nur in einem neuen, d. h. absolut sauberen, Zustand der Kupplung möglich. Dies läuft jedoch dem Grundprinzip einer Schnellkupplung zuwider. Darüber hinaus ist von Nachteil, dass eine solche Rohrkupplung, welche, wie im untertägigen Bergbau üblich, in horizontaler Lage über einen längeren Zeitraum und bei hohen Drücken eingesetzten Leitung enthalten ist, insbesondere durch die untertägigen Biegebelastungen in einer Strecke beschädigt oder gar zerstört werden kann, da die einzelnen Kettenteile die durch solche Biegungen auftretende Punktbelastung nicht aushalten.
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Aus der
US 4 052 091 A ist ferner bekannt, zur Verriegelung zweier Kupplungsteile scheibenförmige Sicherungselemente in einem umlaufenden Ringkanal, der im Überlappungsbereich von Muffenteil und Steckteil vorgesehen ist, einzubringen, deren Durchmesser dem des Ringkanals entspricht. Die scheibenförmigen Elemente sind dabei in zwei Gruppen unterteilt, die in entgegengesetzten Richtungen in den Ringkanal eingebracht werden und jeweils von einer Drahtschlaufe umgriffen werden, über welche die scheibenförmigen Elemente wieder aus dem Ringkanal gezogen werden können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte und zuvor näher beschriebene Vorrichtung zum Verbinden zweier Rohrenden so auszugestalten und weiter zu bilden, dass die vorgenannten Nachteile vermieden werden und insbesondere eine schnelle Verbindung ermöglicht wird, ohne den bekannten einfachen konstruktiven Aufbau zu verlassen.
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Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch, dass das Sicherungselement als Doppelkette ausgebildet ist, welche mittig ein Schloss aufweist, an dem zwei gleich lange Kettenenden befestigt sind, wobei die Kettenenden durch die Öffnung in jeweils eine Richtung des umlaufenden Ringkanals einführbar sind und so die beiden Rohrenden axial miteinander verriegeln.
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Auf diese Weise ist es möglich, das Sicherungselement nicht mehr komplett um die gesamte Länge des inneren Ringkanals schieben zu müssen, sondern es vielmehr zu „teilen” und die Hälften jeweils gegenüberliegend gleichzeitig einzuschieben. So wird der Schiebeweg des Sicherungselements halbiert. Dies hat den Vorteil, dass bei der Demontage die Zugkraft auf das Sicherungselement durch die Halbierung leichter umgesetzt wird, also nicht mehr das gesamte Sicherungselement über eine Hülse herausgezogen werden muss, was im Falle einer eventuell inzwischen erfolgten Verformung auch nicht mehr möglich wäre. Dabei ist das Sicherungselement als Doppelkette mit einem zentralen Schloss und zwei vom Schloss ausgehenden und mit diesem verbundenen Kettenenden ausgebildet, die gleich lang sind. Die Geometrie der Kettenglieder ist dabei auf den Querschnitt des Ringkanals abgestimmt.
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Gemäß einer weiteren Lehre der Erfindung sind die Ausnehmungen gewölbt ausgebildet und bilden bei geschlossener Vorrichtung einen Ringkanal mit im Wesentlichen kreisförmigem Querschnitt. Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellung der Vorrichtung.
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Es versteht sich von selbst, dass bei höheren Druckkräften an Stelle einer Kette je Verbindung auch zwei oder mehr Ketten hintereinander angeordnet sein können, um höhere Axialzugkräfte zu übertragen. Außerdem kann die Vorrichtung natürlich auch als Doppelnippel ausgeführt werden, so dass die beiden Rohrenden gleich ausgebildet sein können, beispielsweise als Muffenteil, und dass der Doppelnippel entsprechend ausgeformte Steckteile aufweist.
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Die Doppelkette kann erfindungsgemäß in verschiedenen Ausführungen hergestellt sein, so kann sie kugelförmige Kettenglieder, scheibenartige Kettenglieder oder auch als zylindrische Bolzen ausgeführte Kettenglieder aufweisen.
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Gemäß einer weiteren Lehre der Erfindung passt das Schloss bei eingeführtem Sicherungselement komplett in die Öffnung des Muffenteils hinein. Dies ist besonders zweckmäßig, da die Öffnung dann mit einer entsprechenden Abdeckung versehen sein kann, um eine Verschmutzung im Inneren des Ringkanals entgegenzuwirken.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Schloss als Montagenippel ausgebildet ist. Die geometrische Form des Montagenippels kann sich dann nach der Geometrie im Bereich der Öffnung des Ringkanals richten, um das Sicherungselement fest in seiner Position zu halten. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass das Schloss als Seilschlaufe ausgebildet ist, wobei die Anordnung der Seilschlaufe zweckmäßiger Weise in der Mitte des Sicherungselementes vorgesehen ist.
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Eine besonders zweckmäßige Lehre der Erfindung sieht vor, dass im Bereich jedes Ringkanals wenigstens ein Schmiernippel vorgesehen ist, welcher bevorzugt diametral gegenüber der jeweiligen Öffnung angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, nach Einführen des Sicherungselementes den Ringkanal vollständig mit Fett zu füllen, um ein Eindringen von Schmutz oder Feuchtigkeit zu verhindern, so dass ein Entfernen des Sicherungselementes auch nach längerer Standzeit problemlos möglich ist.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Öffnung im Muffenteil von einer das Muffenteil größtenteils umschließenden Federklammer verdeckt. Dabei ist die Federklammer zweckmäßiger Weise in einer auf der Außenseite des Muffenteils angebrachten umlaufenden Nut angeordnet, um ein axiales Verrutschen und damit ein Freigeben der Öffnung zuverlässig auszuschließen.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung kann das Steckteil aus Stahlrohr bestehen und an das eine Rohrende angeformt sein. Alternativ ist es jedoch auch möglich, das Steckteil aus Kunststoff zu fertigen. Die Materialauswahl der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird in jedem Fall von den jeweiligen Einsatzparametern abhängen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt (1A) und im Querschnitt (1B),
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2 das als Kette ausgebildete Sicherungselement gemäß 1,
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3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt (3A) und im Querschnitt (3B),
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4 das als Kette ausgebildete Sicherungselement gemäß 3,
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5 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt (5A) und im Querschnitt 5B),
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6 das als Kette ausgebildete Sicherungselement gemäß 5,
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7 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt (7A) und im Querschnitt (7B),
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8 das als Kette ausgebildete Sicherungselement gemäß 7,
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9 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt (9A) und im Querschnitt (9B),
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10 das als Kette ausgebildete Sicherungselement gemäß 9,
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11 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt (11A) und im Querschnitt (11B) und
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12 das als Kette ausgebildete Sicherungselement gemäß 11.
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In den Zeichnungen sind verschiedenste Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, wobei in den unterschiedlichen Ausführungsformen gleiche Teile jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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1A zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in geschlossenem Zustand im Längsschnitt und 1B die erfindungsgemäße Vorrichtung im Querschnitt. Zwei Rohrenden 1 und 2 gleichen Durchmessers sind so ausgebildet, dass am Ende des einen Rohrendes 1 ein Muffenteil 3 und des anderen Rohrendes 2 ein Steckteil 4 vorgesehen sind. Im Überlappungsbereich beider Rohre weist das Muffenteil 3 im Inneren eine konzentrische Ausnehmung 5 auf und das Steckteil 4 ist auf seiner Außenfläche mit einer umlaufenden Ausnehmung 6 versehen, wie insbesondere dem Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1B entnommen werden kann. Die beiden Ausnehmungen 5 und 6 bilden einen Ringkanal.
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Im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Muffenteil 3 auf seiner Oberseite eine Öffnung 7 auf, durch welche ein flexibles Sicherungselement in jeden von den Ausnehmungen 5 und 6 gebildeten Ringkanal eingeführt werden kann. Die Abdichtung der beiden Rohrenden übernimmt dabei eine in einer Nut 8 angeordnete Dichtung 9, welche beispielsweise als O-Ring ausgeführt sein kann.
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Bevorzugt wird als Sicherungselement eine Kette 10 verwendet, welche mittig ein als Montagenippel 11 ausgeführtes Schloss enthält, an dem zwei gleich lange Kettenenden mit einer Mehrzahl von kugelförmigen Kettengliedern 12 befestigt sind. Es ist schnell erkennbar, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die verwendete „Doppelkette”; so zur Sicherung der beiden Rohrenden 1 und 2 eingesetzt werden kann, dass die beiden Enden der Kette 10 gleichzeitig in die jeweiligen Ringkanalhälften aus den Ausnehmungen 5 und 6 eingeführt werden können, bis schließlich der Montagenippel 11 in der Öffnung 7 des Ringkanals zu liegen kommt, wie besonders deutlich aus 1B hervorgeht.
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Diametral gegenüber der Öffnung 7 ist im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Schmiernippel 13 vorgesehen, durch welchen Fett in den Ringkanal gepresst werden kann, um die dort befindliche Kette vor Schmutz und Korrosion zu schützen. Darüber hinaus ist die Öffnung 7 mittels einer Federklammer 14, welche das Muffenteil 3, wie in 1B dargestellt, umgibt, verschlossen, so dass auch auf diese Weise ein Schutz des Ringkanals besteht. Das axiale Verrutschen der Federklammer 14 wird durch eine entsprechend ausgeführte umlaufenden Nut 15 im Muffenteil 3 verhindert. Die 3 und 4 bzw. 5 und 6 zeigen die gleiche Rohrkupplung wie in den 1 und 2, wobei nur unterschiedliche Ketten 10' und 10'' Verwendung finden. Bei der Kette 10' sind die Kettenglieder 12' scheibenartig ausgeführt. Im Falle der Kette 10'' werden als zylindrische Bolzen ausgeführte Kettenglieder 12'', ansonsten entsprechen die 3 bis 6 exakt den 1 und 2.
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7A, 7B sowie 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei eine Kette 10'' verwendet wird, bei der das Schloss als Seilschlaufe 11' ausgeführt ist. Hier werden wieder kugelförmige Kettenglieder 12 verwendet. Nicht gezeigt ist, dass auch eine solche Kette mit anders geformten Kettengliedern ausgestattet sein kann.
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9A, 9B sowie 10 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei das erste Rohrende 1' ein Muffenteil 3' mit gleichem äußerem Durchmesser wie das Rohr und das zweite Rohrende 2' ein Einsteckteil 4' mit wiederum gleichem Außendurchmesser aufweist. Auf diese Weise wird eine besonders kompakte Rohrkupplung erreicht, welche besonders für Niederdruckrohre mit starker mechanischer Beanspruchung in beengten Verhältnissen, wie beispielsweise im untertägigen Bergbau, einsetzbar ist. Hier stehen der Schmiernippel 13 und die Federklammer 14 nur minimal über, so dass die Rohrkupplung weitgehend unempfindlich gegen äußere mechanische Einwirkungen ist.
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Weiterhin zeigen die 11A, 11B sowie 12 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Rohrenden 1'' und 2'' durch ein entsprechend ausgebildetes Muffenteil 3'' bzw. Steckteil 4'' so ausgelegt sind, dass der innere Rohrquerschnitt im Bereich der Rohrkupplung gleich bleibt. Eine solche Ausführung eignet sich insbesondere für Rohre, welche im Innern regelmäßig gereinigt werden müssen, da hier die Rohrkupplung keine Verengung darstellt, so dass ein Molchen der Leitung problemlos möglich ist.
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Schließlich sei angemerkt, dass, auch wenn die gezeigten Ausführungsbeispiele zwei Rohrenden mit Muffenteil und Steckteil zeigen, von der Erfindung auch solche Rohrkupplungen umfasst sind, bei denen die Rohrenden identisch ausgebildet sind und wo ein Doppelnippel mit der doppelten Kettenanzahl für die notwendige formschlüssige Verbindung sorgt. Des Weiteren können auch mehrere Ketten in parallelen Ringkanälen vorhanden sein, um entsprechend höhere Zugkräfte zu übertragen, auch wenn dies nicht in der Zeichnung dargestellt ist.
