-
Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung, insbesondere für Heißgasanwendungen, umfassend ein erstes, sich bis zu einem ersten Rohrende erstreckendes Rohrendstück und ein zweites, sich bis zu einem zweiten Rohrende erstreckendes Rohrendstück sowie eine die Rohrendstücke im Bereich ihrer einander zugewandten Rohrenden umfassende Rohrschelle.
-
Derartige Rohrverbindungen sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise der
EP 2 479 469 A1 bekannt.
-
Die bekannte Rohrverbindung ist jedoch aufwendig herzustellen, da die Umformung der beiden Rohrendstücke komplex ist.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine möglichst einfach herzustellende Rohrverbindung bei möglichst guter Abdichtung zu schaffen.
-
Diese Aufgabe wird bei einer Rohrverbindung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Rohrendstücke einen bis zum jeweiligen Rohrende reichenden, durch radiale Umformung entstandenen Aufweitungsbereich aufweisen, in welchem sich ein Rohrwandbereich ausgehend von einer umformungsfreien Rohrwand des Rohrendstücks mit zunehmender radialer Aufweitung bis zum Rohrende erstreckt, dass die Rohrschelle beide Aufweitungsbereiche der Rohrendstücke frei von einer unmittelbaren Berührung derselben übergreift und dass die Rohrschelle einen zwischen dieser und den Aufweitungsbereichen liegenden Dichtungsringraum bildet, in welchem ein verpressbares Dichtungsmaterial aus einem Feststoff angeordnet und zwischen der Rohrschelle und den Aufweitungsbereichen verpresst ist.
-
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass die Herstellung der Aufweitungsbereiche sehr einfach realisierbar ist und somit die Aufweitungsbereiche auch kostengünstig herstellbar sind und dass außerdem dadurch, dass eine Beaufschlagung der Aufweitungsbereiche durch das Dichtungsmaterial erfolgt, einerseits eine dichte und andererseits eine eine gewisse Elastizität aufweisende Verbindung der beiden Rohrendstücke realisierbar ist.
-
Hinsichtlich der Art und Form der Aufweitungsbereiche wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. Prinzipiell wäre es denkbar, lediglich Umfangssegmente an den Rohrenden umzuformen.
-
Eine besonders günstige Lösung sieht jedoch vor, dass in dem Aufweitungsbereich der Rohrwandbereich rotationssymmetrisch zu einer Mittelachse des jeweiligen Rohrendstücks umgeformt und aufgeweitet ist.
-
Diese Lösung hat neben der möglichst einfachen Herstellung noch den weiteren Vorteil, dass sich damit in einfacher Weise auch eine Abdichtung der Rohrenden relativ zueinander realisieren lässt.
-
Ferner wäre es denkbar, den Aufweitungsbereich stufenförmig zu realisieren. Aus Gründen einer möglichst optimalen Abdichtung hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn im Aufweitungsbereich der Rohrwandbereich im Querschnitt kontinuierlich verlaufend radial aufgeweitet ist.
-
Insbesondere ist dabei der Aufweitungsbereich im Querschnitt parabolisch oder hyperbolisch oder kreisbogenförmig geformt.
-
Hinsichtlich des Grades der Aufweitung wurden jedoch bislang keine näheren Angaben gemacht.
-
So hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn in dem Aufweitungsbereich der Rohrwandbereich am jeweiligen Rohrende in einem Winkel von mindestens 45° zur Mittelachse des Rohrendstücks verläuft.
-
Noch besser ist es, wenn der Rohrwandbereich am Rohrende in einem Winkel von mindestens 60° zur Mittelachse des Rohrendstücks verläuft und besonders günstig ist es, wenn in dem Aufweitungsbereich der Rohrwandbereich am jeweiligen Rohrende in einem Winkel vom mindestens 80° zur Mittelachse des Rohrendstücks verläuft.
-
Besonders günstig ist es, wenn der Aufweitungsbereich oder Rohrwandbereich in einem Winkel von 90° ± 5° zur Mittelachse des Rohrendstücks verläuft.
-
Prinzipiell wäre es im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung denkbar, die Rohrenden zwar einander zugewandt anzuordnen, jedoch in einem geringen Abstand voneinander.
-
Hinsichtlich der radialen Ausdehnung der Rohrwandbereiche in den Aufweitungsbereichen radial über die umformungsfreie Rohrwand hinaus wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
-
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Rohrwandbereiche sich an den Rohrenden radial über die umformungsfreie Rohrwand des jeweiligen Rohrendstücks hinaus maximal bis zu einer dreifachen Dicke der Rohrwand erstrecken.
-
Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Rohrwandbereiche am Rohrende sich bezogen auf die umformungsfreie Rohrwand radial bis maximal einem zweifachen des Krümmungsradius des sich im Aufweitungsbereich radial aufweitenden Rohrwandbereichs hinaus erstrecken.
-
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Rohrwandbereiche am Rohrende sich bezogen auf die umformungsfreie Rohrwand radial mindestens über ein Viertel, noch besser mindestens über die Hälfte des Krümmungsradius des sich radial aufweitenden Rohrwandbereichs hinaus erstrecken.
-
Bei einer einfachen Ausführungsform haben die Rohrwandenden eine zur Mittelachse kreiszylindrische Kontur, die in die verpressbare Dichtung eindringt.
-
Zur Verbesserung der Wechselwirkung mit der Dichtung sind die Rohrwandenden mit einer in radialer Richtung variierenden Kontur, beispielsweise einer in radialer Richtung wellenförmigen oder gezahnt verlaufenden Kontur versehen, die noch besser in die verpressbare Dichtung eindringt und somit einen verbesserten Abschluss mit der verpressbaren Dichtung gewährleitstet.
-
Da eine erfindungsgemäße eingesetzte Rohrschelle einen Rohrschelleninnenraum umschließt, ist vorzugsweise vorgesehen, dass sich die durch Aufweitung gebildeten Rohrwandbereiche ausgehend von der umformungsfreien Rohrwand bis maximal 30% einer radialen Ausdehnung eines Rohrschelleninnenraums in diesen hinein erstrecken.
-
Noch besser ist es, wenn sich die aufgeweiteten Rohrwandbereiche sich bis maximal 20% einer radialen Ausdehnung des Rohrschelleninnenraums in diesen hinein erstrecken.
-
Hinsichtlich der Abdichtung und der Fixierung der Rohrenden hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn die Rohrwandbereiche mit den Rohrenden aneinander anliegen.
-
Hinsichtlich der Ausbildung der Rohrschelle wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht.
-
So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Rohrschelle eine rinnenähnliche Querschnittsform aufweist, wobei eine offene Rinnenseite den Rohrendstücken zugewandt ist.
-
Alternativ oder ergänzend dazu ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Rohrschelle eine umgekehrt V-förmige Querschnittsform aufweist, wobei ebenfalls die offene Seite den Rohrendstücken zugewandt ist.
-
Hinsichtlich der Positionierung der Rohrschelle relativ zu den Rohrendstücken wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
-
Prinzipiell wäre es denkbar, die Rohrschelle so anzuordnen, dass diese die Rohrendstücke nicht unmittelbar berührt.
-
Zur besseren Zentrierung und Fixierung der Rohrendstücke hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn die Rohrschelle mit ihren Rohrschellenwandrandbereichen an den Rohrendstücken anliegt.
-
Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, wenn die Rohrschelle mit ihren Rohrschellenwandrandbereichen außerhalb der Aufweitungsbereiche an den Rohrendstücken anliegt, so dass keine unmittelbare Beaufschlagung der Aufweitungsbereiche durch die Rohrschellenwandrandbereiche erfolgt, sondern zwischen der Rohrschelle und den Aufweitungsbereichen stets das verpresste Dichtungsmaterial angeordnet ist.
-
Ferner ist vorzugsweise die Rohrschelle so ausgebildet, dass sie mit einer Rohrschellenkammwand in radialem Abstand von den Rohrschellenwandrandbereichen verläuft.
-
Insbesondere ist dabei die Rohrschellenkammwand derart angeordnet, dass die Rohrschellenkammwand die Rohrenden im radialen Abstand umfassend angeordnet ist.
-
Ferner ist die Rohrschelle erfindungsgemäß so ausgebildet, dass die Rohrschelle sich ausgehend von der Rohrschellenkammwand mit Rohrschellenseitenwänden bis zum Rohrschellenwandrandbereich erstreckt.
-
Hinsichtlich der Ausbildung der Dichtung wurden im Zusammenhang mit den bisherigen Ausführungsbeispielen keine näheren Angaben gemacht.
-
So könnte beispielsweise die Dichtung aus einem üblichen Feststoffdichtungsmaterial hergestellt sein.
-
Besonders günstig ist es jedoch, wenn die Dichtung eine heißgasgeeignete Dichtung ist.
-
Insbesondere ist dabei die Dichtung so ausgebildet, dass sie ein temperaturstabiles Dichtungsmaterial umfasst.
-
Dabei kann das Dichtungsmaterial in unterschiedlichster Art und Weise ausgebildet sein.
-
Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass das Dichtungsmaterial Graphit umfasst.
-
Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass das Dichtungsmaterial Glimmer umfasst.
-
Dabei könnte das Dichtungsmaterial in Form einer Dichtungspackung ausgebildet sein.
-
Eine derartige Dichtungspackung ist beispielsweise im Falle von Graphit eine sogenannte Flechtpackung.
-
Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass das Dichtungsmaterial durch Folien oder Fasern oder durch Faser- oder Drahtgeflechte stabilisiert ist.
-
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Folien Metallfolien oder die Drahtgeflechte Metalldrahtgeflechte sind, wobei zweckmäßigerweise das Dichtungsmaterial auf die Metallfolien aufgetragen ist und die Metallfolien zu Ringen gewickelt sind.
-
Im Fall von Fasern ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Fasern in das Material der Dichtungspackung oder Flechtpackung eingebettet sind.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
-
In der Zeichnung zeigen:
-
1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rohrverbindung;
-
2 eine ausschnittsweise Vergrößerung des Schnitts gemäß 1 im Bereich A;
-
3 eine Draufsicht auf das Rohrende entsprechend einen Schnitt 3-3 in 1;
-
4 eine Draufsicht auf das Rohrende ähnlich 3 bei einer Variante;
-
5 eine nochmalige Vergrößerung der Schnittdarstellung mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dichtung, die in Form einer Flechtpackung ausgebildetes Dichtungsmaterial umfasst;
-
6 eine Draufsicht auf einen Ring einer Dichtung vor dessen Verpressung gemäß der Erfindung;
-
7 eine Draufsicht ähnlich 6 auf eine Variante eines Rings einer Dichtung vor deren Verpressung gemäß der Erfindung und
-
8 eine Schnittdarstellung ähnlich 3 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dichtung, die auf Folien aufgetragenes Dichtungsmaterial umfasst.
-
Ein Ausführungsbeispiel einer als Ganzes mit 10 bezeichneten Rohrverbindung, insbesondere für Heißgasanwendungen, umfasst ein erstes Rohrendstück 12, welches sich bis zu einem ersten Rohrende 14 erstreckt, wobei das erste Rohrende 14 in einer Ebene E liegt.
-
Dabei weist das Rohrendstück 12 einen umformungsfreien Wandbereich 16 auf, bei welchem sich eine rotationssymmetrisch zu einer Mittelachse 18 verlaufende Rohrwand 22 im Wesentlichen parallel zur Mittelachse 18 erstreckt, und zwar bis zu einem Aufweitungsbereich 24, in welchem ein Rohrwandbereich 26 ausgehend von der umformungsfrei verlaufenden Rohrwand 22 durch Umformung rotationssymmetrisch zur Mittelachse 18 radial aufgeweitet ist und zwar so, dass in dem Rohrwandbereich 26 die Rohrwand mit zunehmender Annäherung an das Rohrende 14 einen kontinuierlich zunehmend größeren radialen Abstand von der Mittelachse 18 aufweist und im Bereich eines Rohrwandendes 28 näherungsweise parallel zu der Ebene E, beispielsweise in einem Winkel von mindestens 80°, vorzugsweise in einem Winkel von 90° ± 5°, zur Mittelachse 18 verläuft, wobei die Ebene E ihrerseits insbesondere senkrecht zur Mittelachse 18 ausgerichtet ist.
-
Damit verläuft das Rohrwandende 28, welches letztlich auch das Rohrende 14 bildet, näherungsweise senkrecht zur Mittelachse 18.
-
Die erfindungsgemäße Rohrverbindung 10 verbindet das Rohrendstück 12 mit einem Rohrendstück 32, welches ebenfalls sich bis zu einem Rohrende 34 erstreckt, das seinerseits an dem Rohrende 14 anliegt.
-
Auch das Rohrendstück 32 umfasst einen Wandbereich 36, in welchem eine Rohrwand 42 parallel zur Mittelachse 18 verläuft und in einen sich bis zum Rohrende 34 erstreckenden Aufweitungsbereich 44 übergeht, welcher bezogen auf die Mittelachse 18 durch Umformen kontinuierlich zunehmend bis zum Rohrende 34 radial aufgeweitet ist, so dass ein Rohrwandbereich 46 letztlich ein Rohrwandende 48 bildet, das ebenfalls näherungsweise parallel zur Ebene E verläuft und somit in einem Winkel von mindestens 80° vorzugsweise in einem Winkel von 90° ± 5° zur Mittelachse 18 verläuft.
-
Zur Bildung der Rohrverbindung 10 liegen dabei das Rohrwandende 28 des Rohrendstücks 12 und das Rohrwandende 48 des Rohrendstücks 32 jeweils aneinander an, wobei die Ebene E eine Trennebene zwischen den Rohrwandenden 28 und 48 darstellt.
-
Vorzugsweise sind die Rohrwandenden 28 und 48 in gleichem Maße bezüglich der Mittelachse 18 radial aufgeweitet, wobei die radiale Aufweitung RA, bezogen auf die umformungsfreie Rohrwand, mindestens ein Viertel, noch besser mindestens die Hälfte eines Krümmungsradius KR des radial aufgeweiteten Aufweitungsbereichs 24, 44 beträgt, wie in 2 dargestellt.
-
Insbesondere bildet das jeweilige Rohrwandende 28, 48 eine der Mittelachse 18 abgewandte Außenkontur, die wie in 3 dargestellt, relativ zur Mittelachse 18 eine kreiszylindrisch ausgebildete Außenkontur 50 darstellt.
-
Alternativ dazu ist es aber auch bei einer Variante möglich, wie in 4 dargestellt, die Außenkontur 50' als in radialer wellenförmig verlaufende Kontur auszubilden.
-
Um die Rohrendstücke 12 und 32 aneinander anliegend zu halten, ist eine als Ganzes mit 52 bezeichnete Rohrschelle vorgesehen, welche, wie vergrößert in 2 dargestellt, eine Rohrschellenkammwand 54 aufweist, die quer zur Ebene E verläuft und in im Wesentlichen konstantem radialem Abstand um die Mittelachse 18 herum die Aufweitungsbereiche 24 und 44 im in radialem Abstand von den Rohrwandenden 28, 48 verlaufend umgreift.
-
Ausgehend von der Rohrschellenkammwand 54 erstrecken sich Rohrschellenseitenwände 56 und 58 in Richtung der jeweiligen Rohrwand 22 bzw. 42 und bilden Rohrschellenwandrandbereiche 62 und 64, welche in Richtung parallel zur Mittelachse 18 außerhalb der Aufweitungsbereiche 24, 44 an den Rohrwänden 22 bzw. 42 der Rohrendstücke 12 bzw. 32 auf Außenumfangsflächen 66, 68 der Rohrwände 22 bzw. 42 mit Abstützflächen 72 bzw. 74 aufliegen, und somit die Rohrendstücke 12 bzw. 14 quer zur Mittelachse 18 relativ zueinander abstützen und vorzugsweise koaxial zueinander ausgerichtet halten.
-
Mit der Rohrschellenkammwand 54 und den Rohrschellenseitenwänden 56 und 58 ist die Rohrschelle 52 rinnenförmig ausgebildet und mit einer Rinnenöffnung 60 den Aufweitungsbereichen 24, 44 zugewandt.
-
Die Rohrschelle 52 bildet somit einen bis zu den Abstützflächen 72 bzw. 74 reichenden Rohrschelleninnenraum 76, in welchen die Rohrendstücke 12 bzw. 14 mit ihren Rohrwänden 22 bzw. 42 nicht eindringen, jedoch mit den radial zur Mittelachse 18 aufgeweiteten Aufweitungsbereichen 24 bzw. 44, und zwar so weit, dass die durch die Aufweitungsbereiche gebildeten Rohrwandenden 28 bzw. 48 in den Rohrschelleninnenraum 76 mit einer radialen Ausdehnung RA eindringen, die kleiner ist als eine radiale Innenraumausdehnung IA des Rohrschelleninnenraums 76, gemessen zwischen einer der Rohrwände 22 oder 42 und der Rohrschellenkammwand 54.
-
Der um die eindringenden Aufweitungsbereiche 24 bzw. 44 volumenreduzierte Rohrschelleninnenraum 76 stellt einen Dichtungsringraum 82 dar, der einerseits begrenzt ist durch die Rohrschelle 52 mit der Rohrschellenkammwand 54 und den Rohrschellenseitenwänden 56 und 58, die bis zu den Rohrschellenwandrandbereichen 62 und 64 verlaufen, und andererseits begrenzt ist durch die jeweilige Rohrwand 22 bzw. 42 und die sich an diese anschließenden Aufweitungsbereiche 24 und 44.
-
In dem Dichtungsringraum 82 ist eine Dichtung 84 aus einem verpresstem Dichtungsmaterial 86 angeordnet, welches, wie beispielsweise in 5 dargestellt, als Flechtpackung 92 aus geflochtenem Graphitmaterial hergestellt sein kann, das in dem Dichtungsringraum 82 verpresst ist und somit die Rohrwände 22 und 42 sowie auf die umgeformten Rohrwandbereiche 26 und 46 relativ zu den Rohrschellenseitenwänden 56 bzw. 58 und der Rohrschellenkammwand 54 abstützt, so dass dadurch die Rohrwandbereiche 26 und 46 in den Aufweitungsbereichen 24 und 44 mit den Rohrwandenden 28 und 48 aneinander anliegend gehalten werden.
-
Insbesondere ist die Flechtpackung 92 als Ring 94 ausgebildet, welcher in radialer Richtung zur Mittelachse 18 geschlitzt ist (6), um diesen Ring 94 um die Rohraufweitungsbereiche 24, 44 herumlegen zu können, wobei sich im Zuge der Verpressung des Rings 94 mittels der Rohrschelle 52 die Ringenden REa und REb abdichtend aneinander anlegen.
-
Alternativ dazu kann bei einer Variante 94' des Rings dieser schräg zu einer radialen Richtung zur Mittelachse 18 geschlitzt sein (7), um im Zuge der Verpressung des Rings 94 eine noch bessere Abdichtung an den Ringenden REa' und REb' zu erhalten.
-
Alternativ zum Anordnen des Dichtungsmaterials 86 in Form einer Flechtpackung besteht aber auch die Möglichkeit das Dichtungsmaterial 86' als durch Folien 94 verstärktes Dichtungsmaterial 96 auszubilden, wobei das Dichtungsmaterial 96 aus Glimmer oder Graphit bestehen kann und die Folien 94 beispielsweise hochtemperaturfeste Folien, insbesondere aus Edelstahl, sind (8).
-
Auch ein derartiges Dichtungsmaterial 86' ist in dem Dichtungsringraum 82 verpresst und wirkt somit sowohl auf die Rohrwände 22 und 42 sowie auch auf die Rohrwandbereiche 26 und 46 der Rohraufweitungsbereiche 24 und 44 und hält somit die Rohrwandbereiche 26 und 46, insbesondere mit den Rohrwandenden 28 bzw. 48, aneinander in Anlage.
-
Damit bewirkt auch bei dem zweiten, in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel die Dichtung 84' einerseits einen dichten Abschluss zwischen den Rohrwandenden 28 und 48 sowie eine Fixierung der Rohrwandenden 28 und 48 relativ zueinander, ohne dass ein direkter Kontakt zwischen den Rohrwandbereichen 26 und 46 mit der Rohrschelle 52 besteht.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
