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Die
Erfindung betrifft eine Rohrverbindung zum strömungsmäßigen Verbinden zweier Strömungskanäle in fest
zueinander positionierten Elementen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Bei
verschiedenen Maschinen oder anderen Einrichtungen ist es erforderlich,
die Strömungskanäle zweier
Elemente dicht miteinander zu verbinden. Beispielsweise ist in der
Seite eines Maschinenelements eine Öffnung eines Strömungskanals
angeordnet und beabstandet befindet sich auf einer gegenüberliegenden
Seite ein weiteres Maschinenelement mit einer weiteren Strömungsöffnung gleichen Durchmessers.
Beide Maschinenelemente sind starr zueinander montiert und daher
relativ zueinander nicht bewegbar. Sollen nun diese beiden Strömungsöffnungen über eine
Rohrverbindung miteinander verbunden werden, so war es bisher beispielsweise notwendig,
zwei Rohre in den Maschinenelementen zu befestigen und dann die
beiden Rohrelemente mittels eines Flansches miteinander zu verbinden. Diese
Vorgehensweise erforderte jedoch eine Vielzahl von separaten Montageteilen
und ist auch verschleißanfällig. Auch
gestaltete sich der Austausch von solchen Rohrverbindungen meist
arbeitsintensiv.
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Möglich ist
auch die Verbindung der beiden Strömungskanäle in den fest zueinander positionierten
Elementen mittels elastischer Verbindungsmittel, beispielsweise
durch die Verwendung von Schläuchen.
Doch gestatten solche flexiblen Verbindungselemente in der Regel
keinen zuverlässig
hohen Druckaufbau und sind nur in begrenzten Temperaturbereichen
einsetzbar.
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In
der gattungsgemäßen
DE 1 300 382 ist ein Ausbaustück mit im
Betrieb unveränderbarer
Länge für Rohrleitungen
beschrieben, mit einem in ein Degenrohr geschobenes Muffenrohr.
Beide Rohre besitzen Flansche zum Anschluß an benachbarte Rohrleitungen
oder Armaturen. Zwischen einer Stirnfläche des Muffenrohrs und einer
Stirnfläche
des Degenrohres ist ein Gummiring eingesetzt, der sich unter Anwendung
einer Spannschelle gegen die Stirnflächen andrückt. Die Gegenspannung wird
durch zwischen der Rohrleitung und der Armatur vorgesehene Spannschrauben
aufgebracht. Die Verwendung der Spannschrauben stellen zusätzliche
Komponenten dar, die auch nur bei Rohrleitungen und Armaturen ohne
weiteres verwendet werden können.
Sollen die Strömungskanäle in zwei
größeren Bauteilen
miteinander verbunden werden, können
möglicherweise diese
Spannschrauben auch nicht verwendet werden. Im übrigen sollte auch ohne eine
Verschraubung sichergestellt werden, dass die Rohrverbindung gegenüber den
Strömungskanälen nicht
verrutscht.
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Das
deutsche Gebrauchsmuster
DE
69 202 06 U beschreibt eine lösbare Flanschverbindung mit zwei
teleskopartig ineinander geschobenen Rohren, an denen Befestigungsflansche
zum Anschluss ausgebildet sind. Die Befestigungsflansche sind mittels Schrauben
mit den entsprechenden Flanschen der benachbarten Rohre oder Armaturen
verbunden. Eine Verspannung der beiden Rohre untereinander erfolgt
nicht.
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In
der
DE 100 43 738
A1 ist ein zusammenschiebbares Abstandsrohr beschrieben,
bei dem ein elastischer Hauptkörper über zwei
Schellen mit benachbarten Rohren verbunden ist. Die beiden Schellen
werden über
einen Keilring auseinandergetrieben, wodurch sich eine dichte Verbindung
der Flanschdichtungen mit den Ausrüstungsteilen ergibt.
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Die
US 2,521,127 beschreibt
eine fluiddichte Verbindung zweier Elemente, wobei auf einen Schlauch
eine Manschette aufgezogen ist, die wiederum in die Öffnung einer
Anschlussmuffe eingeführt
ist. Anschlussmuffe und Manschette sind unter Zwischenschaltung
eines O-Ringes abgedichtet. Mittels eines in einer Nut der Manschette
eingesetzten Federringes wird das ungewollte Herausziehen der Mnaschette
aus der Anschlussmuffe verhindert.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Rohrverbindung zur strömungsmäßigen Verbinden
zweier Strömungskanäle in fest
zueinander angeordneten, gegenüberliegenden
Elementen bereitzustellen, wobei die Strömungsverbindung leicht einzusetzen,
auch bei erheblicher Druckbeauschlagung funktionsfähig bleiben
und gegen Verschiebung gesichert sein sollte.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Demgemäß sind zwei
teleskopartig ineinander verschiebbare Rohrelemente vorgesehen,
von denen jedes an seinem, dem anderen Rohrelement entgegengesetzten
Ende einen Verbindungsflansch aufweist. Weiter sind Mittel vorgesehen,
mit denen im eingesetzten oder unter Druck stehenden Zustand eine
Fixierung oder Verspannung der beiden Rohrelemente zwischen den
fest zueinander positionierten Elementen möglich ist. Überdies wird durch die Ausbildung
der Verbindungsflansche als Einsteckflansch, die in die jeweiligen
Strömungsöffnungen
der Strömungskanäle in dichtender
Weise einführbar sind,
eine Verschiebung der Rohrverbindung gegenüber den Strömungskanälen verhindert.
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Durch
die teleskopartige Ausführungsform der
Rohrverbindung ist es möglich,
auch bei fest zueinander positionierten Elementen das komplette Verbindungselement
in vollständigem
Zusatz zwischen den Elementen einzuführen und durch Auseinanderziehen
einzusetzen. Auch beim Austausch der Rohrverbindung muss lediglich
eine evtl. Fixierung gelöst
werden, um dann – nach
dem Ineinanderverschieben der beiden Rohrelemente – die komplette Rohrverbindung
entfernen zu können.
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Als
Fixierungsmittel eignet sich beispielsweise ein Klemmring, der eine
Verspannung der beiden ineinander verschiebbaren Rohrelemente gegeneinander
ermöglicht.
Dies kann dadurch geschehen, dass der Klemmring nach Art eines Keils
zwischen einem Ende eines Rohrelements und einem Sitz des anderen
Rohrelements eingeschoben ist. Natürlich kann auch eine einfache
kraftschlüssige
Klemmverbindung mittels eines Klemmrings herbeigeführt werden.
Alternativ ist es möglich,
einen Wellensicherungsring zu verwenden, der beispielsweise in einer umfangsmäßig angeordneten
Nut eines Rohrelements einsetzbar ist und gegen den sich das Ende des
anderen Rohrelements abstützt.
Dieser Wellensicherungsring kann auch mit bestimmter Federwirkung
ausgestattet sein, um Toleranzeffekte zu kompensieren.
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Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
ist dadurch gekennzeichnet, dass bei entsprechende Dimensionierung
von verschiedenen Innen- und Außendurchmessern
die beiden ineinander verschobenen Rohrelemente bei Druckbeaufschlagung relativ
zueinander auseinander geschoben werden. Dazu ist es notwendig,
dass die wirksamen, die beiden Rohrelemente auseinander treibenden
Flächen größer sind
als die die beiden Rohrelemente zusammenschiebenden wirksamen Flächen. Eine
konkrete Ausführungsform
hierzu ist nachfolgen auch in den konkreten Beispielen dargestellt.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele
und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen
in:
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1:
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rohrverbindung,
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2:
die erfindungsgemäße Rohrverbindung
aus 1 in Schnittdarstellung und im zusammengeschobenen
Zustand zwischen zwei Maschinenbauteilen,
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3:
die Rohrverbindung aus 1 in eingebautem Zustand,
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4:
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Rohrverbindung
und
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5:
die Rohrverbindung aus 4 in einer Schnittdarstellung
im eingebauten Zustand.
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Mit
den vorliegenden beschriebenen Ausführungsformen sollen zwei Strömungskanäle in Maschinenbauteilen
miteinander verbunden werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegen sich
die beiden Strömungskanäle der verschiedenen
Maschinenbauteile koaxial gegenüber
und besitzen die gleiche Dimensionierung.
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Die
erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in den 1 bis 3 dargestellt.
Dabei sollen die beiden Strömungskanäle in den
Maschinenbauteilen 4 und 6 miteinander verbunden werden.
Zu diesem Zweck werden zwei teleskopartige ineinander verschiebbare
Rohrelemente 3 und 5 verwendet. Das Rohrelement 3 besitzt
an seinem einen Ende einen Einsteckflansch, der in die Strömungsöffnung des
Maschinenbauteils 4 einführbar und entsprechend dimensioniert
ist. Zur Abdichtung ist eine O-Ringdichtung 10 in einer
Nut des Flansches vorgesehen.
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Das
andere Ende des Rohrelements 3 ist derart ausgebildet,
dass ein Ende des zweiten Rohrelements 5 verschieblich
und abgedichtet darin aufgenommen ist. Insbesondere entsprechen
der Innendurchmesser des Rohrelements 3 und der Außendurchmesser
des Rohrelements 5 in diesem Bereich bis auf die Passerfordernisse
einander. Zur Gewährleistung
der Abdichtung ist wiederum eine O-Ringdichtung 14 in einer Nut
des Rohrelementes 5 aufgenommen.
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Am
anderen Ende des Rohrelements 5 ist wiederum ein Flansch
vorgesehen, mit dem dieses Rohrelement 5 in die Strömungsöffnung des
Maschinenbauteils 6 einsetzbar ist. Dabei entspricht der
Außendurchmesser
des Flansches wiederum im wesentlichen dem Innendurchmesser der
Strömungsöffnung.
Auch hierbei erfolgt eine Abdichtung mittels eines O-Ringes.
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Die
beiden Rohrelemente 3, 5 sind nun soweit ineinander
verschiebbar, dass die gesamte Rohrverbindung zwischen die beiden
Maschinenbauteilen 4 und 6 in der in 2 gezeigten
Weise einschiebbar ist. In diesem Zustand existiert noch einen geringfügiger Toleranzwert
Y, um den sich die beiden Rohrelemente noch näher zueinander verschieben ließen (s. 2).
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In 3 sind
die beiden Rohrelemente dann in auseinander gezogenem Zustand gezeigt,
wodurch die beiden Flansche in die jeweiligen Strömungsöffnungen
der Maschinenbauteile 4 und 6 in dichtender Weise
eingeführt
sind. Dabei kommt jeweils ein (nicht näher bezeichneter) Sitz des
jeweiligen Rohrelements zur Anlage an die zugeordneten Maschinenbauteile 4 und 6.
Die O-Ringe 10 und 12 stellen die Abdichtung sicher.
Die Verschiebung nach außen
erfolgte dabei um das Maß 2X,
so dass die beiden Rohrelemente 3 und 5 insgesamt
um das Maß Z
= 2X + Y auseinandergezogen sind.
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Zur
Fixierung der Position wird vorliegend bei der Ausführungsform
der 1 bis 3 ein zweigeteilter Klemmring 16 verwendet,
der mit seinen schrägen
Stirnflächen
an entsprechend schrägen
Flächen einerseits
des Endes des Rohrelements 3 und andererseits einem Sitz
des Rohrelements 5 anliegt. Aufgrund der schrägen Stirnflächen kann
eine evtl. auftretenden Fertigungsungenauigkeit ausgeglichen werden.
Der geteilte Klemmring 16 wird zwischen den beiden Rohren
mit Hilfe von zwei Schrauben verspannt.
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Zudem
sind die Durchmesser d1, d2 und d3 (vgl. 3) jeweils
so gewählt,
dass entweder ein Kräftegleichgewicht
vorliegt oder die beiden Rohrelemente 3 und 5 auseinandergedrückt werden.
Für ein Kräftegleichgewicht
muss die Differenz der zu den Durchmessern d3 und d2 gehörenden Ringfläche Ad3 – Ad2 gleich
sein zu der Differenz der zu den Durchmessern d1 und d2 gehörenden Ringfläche Ad1 – Ad2. Ist
die Ringfläche
Ad3 – Ad2
größer als die
Ringfläche
Ad1 – Ad2,
so führt
die Differenz der wirksamen Flächen
zu einer resultierenden Kraft, welche die beiden Rohrelemente 3 und 5 relativ
zueinander nach außen
drückt
und damit eine Unterstützung
zur sicheren Anlage der Rohrelemente 3 und 5 in
Richtung der Maschinenbauteile 4 und 6 gewährleistet.
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Eine
Variante der Ausführungsform
ist in den 4 und 5 dargestellt.
Hier wird der zweigeteilte Klemmring 16 durch einen Wellensicherungsring 18 ersetzt,
der in einer umlaufenden Nut des Rohrelements 5' aufgenommen
ist. Die übrigen
mit bezeichneten Bezugsziffern entsprechen den bereits aus den 1 bis 3 bekannten
Elementen. Der Wellensicherungsring 18 kann dabei lediglich
als Sicherheitsfixierung dienen. Die Anlagekräfte werden durch die unterschiedlichen
Flächenverhältnisse,
wie oben beschrieben, gewährleistet
((Ad3 – Ad2) > (Ad1 – Ad2) vgl. 5).
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Mit
der vorliegenden Erfindung lässt
sich auf für
hohe Drücke
eine strömungsmäßige dichte
und sichere Verbindung zwischen zwei gegenüberliegenden, fest zueinander
positionierten Elemente mit Strömungskanälen auf
einfache Weise erreichen. Insbesondere ist eine einfache und service-freundliche
Montage gewährleistet
und eine gute Anpassungsfähigkeit
für verschiedene
Raumverhältnisse möglich.