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Stand der
Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Rohrverbindung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1. Rohre oder Stangen werden üblicherweise in Einheiten von
einigen Metern hergestellt und müssen
zu längeren
Leitungen oder Einheiten miteinander verbunden werden. Zur Verbindung
von Rohren ist aus der
GB
2 365 938 A eine Rohrverbindung mit einem Muffenelement bekannt,
bei der das Rohr mit Hilfe eines Krallenelements, das sich im Rohr
einhaken kann, festgehalten wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Rohrverbindung
weiterzuentwickeln.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch
die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung geht aus von einer Rohrverbindung, umfassend ein Muffenelement
mit mindestens einer Einführöffnung zur
Einführung
eines Endes eines Rohrs und mindestens ein innerhalb des Muffenelements
und in Radialrichtung außerhalb
des Rohrs angeordnetes Krallenelement mit mindestens einer Kralle,
insbesondere mindestens vier Krallen, zum Halten des Rohrs.
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Es
wird vorgeschlagen, dass das Krallenelement ein ringförmiges,
radial äußeres Außensegment
aufweist, an dem die Kralle angeordnet ist, wobei der radial äußerste Bereich
des Außensegments um
eine Außenstrecke
und der radial innerste Bereich des Außensegments um eine Innenstrecke
vom Rohr entfernt ist und die Innenstrecke höchstens 80% der Außenstrecke
beträgt.
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Durch
das Krallenelement wird das in die Einführöffnung eingeführte Rohr
festgehalten und am Herausrutschen aus der Einführöffnung gehindert. Hierbei ist
das Krallenelement starken mechanischen Belastungen ausgesetzt und
sollte sich dabei nicht oder nur gering verformen. Durch eine Innenstrecke, die
höchstens
80% der Außenstrecke
beträgt,
ist das Außensegment
stabil ausgeführt.
Das Krallenelement kann auf diese Weise als ganzes sehr stabil und seine
runde Form bewahrend gehalten werden. Es kann hohen Drücken und
Belastungen standhalten, ohne dass es sich verformt und beispielsweise
im Muffenelement verkantet oder instabil wird. Das Außensegment
ist ringförmig,
insbesondere kreisringförmig
gehalten, wobei die Zwischenräume
zwischen Krallen des Krallenelements nicht als Durchbrüche in das
Ringsegment hineinragen. Der radial äußerste Bereich des Außensegments
ist der Bereich, der in Radialrichtung am weitesten vom Rohr entfernt
ist. Der innerste Bereich ist der radialförmig innerste Bereich, an dem
die Krallen noch nicht durch einen Zwischenraum voneinander getrennt
sind.
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Es
wird außerdem
vorgeschlagen, dass das Krallenelement mindestens sechs Krallen
mit jeweils einem zwischen den Krallen angeordneten Zwischenraum
umfasst, wobei der Zwischenraum vom Rohr aus die gesamte Innenstrecke
radial nach außen
reicht und die Innenstrecke mindestens 40% der Außenstrecke
beträgt.
Die Zwischenräume
sind somit relativ weit einschneidend und die Krallen relativ schmal
gestaltet, so dass sie sich elastisch an die Form eines beispielsweise
leicht ovalen Rohrs anpassen können.
Um eine besonders gute Elastizität der
Krallen zu gewährleisten,
beträgt
die Krallenbreite insbesondere maximal 20°.
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Zweckmäßigerweise
ist das Krallenelement innerhalb des Muffenelements beweglich gelagert. Das
Krallenelement und das Rohr bilden hierbei eine fest miteinander
verbundene Einheit. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass ein in
die Einführöffnung eingeführtes Rohr üblicherweise
weiteren Bewegungen relativ zum Muffenelement unterworfen ist, beispielsweise
Bewegungen bei der Montage des Rohrs, durch Temperaturschwankungen
hervorgerufenen Ausdehnungsbewegungen des Rohrs, oder bei einer
Beanspruchung des Rohrs durch Druckschwankungen innerhalb des Rohrs.
Solche Bewegungen können
zu einer erzwungenen Bewegung des Rohrs relativ zum Krallenelement
führen,
wodurch dieses im Lauf der Zeit die äußere Rohrwand in unerwünschter
Weise verletzen kann. Ein solcher Nachteil kann umgangen werden,
wenn das Krallenelement innerhalb des Muffenelements beweglich gelagert
ist. Das Krallenelement vollzieht die Bewegungen des Rohrs relativ
zum Muffenelement mit, wodurch das Rohr im Muffenelement innerhalb
gewisser Grenzen beweglich gelagert ist. Es ist ein Spielausgleich
des Rohrs innerhalb des Muffenelements möglich. Durch Temperaturschwankungen, Druckschwankungen
oder durch eine Montage hervorgerufene erzwungene Bewegungen des
Rohrs können
aufgefangen werden, ohne dass die Außenwand des Rohrs in unbeabsichtigtem
Umfang verletzt wird.
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Zur
Ermöglichung
der beweglichen Lagerung des Krallenelements innerhalb des Muffenelements
ist ein möglicherweise
sehr kleiner Abstand des Krallenelements von einer radial weiter
außen angeordneten
Innenwand des Muffenelements vorgesehen. Es ist auch möglich, dass
das Muffenelement oder die Kralle durch eine entsprechende Formgebung
auch bei einer gegenseitigen Berührung
in Radialrichtung mit wenig Kraft gegeneinander beweglich sind.
Hierzu wird zweckmäßigerweise
eine äußere Berührungsfläche des
Krallenelements zum Muffenelement hin klein gehalten.
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Die
Kralle weist zweckmäßigerweise
ein Hintersegment und ein dem Rohr zugewandtes Vordersegment auf,
wobei das Vordersegment einer Bewegung relativ zum Hintersegment
entgegen einer Einführrichtung
des Rohrs nur verbunden mit einer radial nach innen gerichteten
Bewegungskomponente folgen kann. Bei einer Bewegung des Rohrs entgegen der
Einführrichtung
wird das Vordersegment der Kralle radial nach innen auf die Rohrwand
gedrückt
und bewirkt auf diese Weise eine Verklemmung des Rohrs. Das Rohr
kann sicher innerhalb der Rohrverbindung gehalten werden.
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Eine
besondere Stabilität
des Krallenelements kann durch eine kreisringförmige Ausführung des Krallenelements erreicht
werden. Vorteilhafterweise ist das Vordersegment zum Eingraben in
das Rohr vorgesehen, wodurch dieses besonders fest gehalten werden
kann. Hierzu ist das Vordersegment zweckmäßigerweise mindestens so hart
wie das Material der äußeren Wand
des Rohrs, wodurch ein Eindringen des Vordersegments in die Wand
ermöglicht wird.
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Zweckmäßigerweise
ist das Krallenelement in Tangentialrichtung des Rohrs drehbar gelagert. Hierdurch
kann, beispielsweise bei einer Montage des Rohrs oder des Muffenelements,
eine Drehung des Rohrs relativ zum Muffenelement durchgeführt werden,
ohne dass das Krallenelement bei dieser Bewegung kratzend an der
Außenwand
des Rohrs entlanggeführt
werden muss. Das Krallenelement und das Rohr drehen sich gemeinsam
im Muffenelement, wodurch ein einfaches Ausrichten beispielsweise
des Muffenelements zu einer Haltevorrichtung erreicht werden kann.
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Ein
Spielausgleich bei einer Ausdehnung oder Kontraktion des Rohrs,
beispielsweise durch Temperaturschwankungen oder Druckschwankungen
innerhalb des Rohrs, wird ermöglicht,
indem das Krallenelement in Axialrichtung des Rohrs verschiebbar
gelagert ist.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Krallenelement
ein radial äußeres Außensegment
mit einem Außenbereich,
der aus der Einführöffnung herausweisend
ausgerichtet ist. Um das Rohr mit der Kralle an einer Bewegung entgegen der
Einführrichtung
zu hindern, ist die Kralle gleichzeitig zu ihrer Ausrichtung zum
Rohr hin in die Einführrichtung
weisend ausgerichtet. Ein rückwärtiges, sich
an die Kralle anschließendes
Außensegment
ist daher bereits etwas aus der Einführöffnung herausweisend ausgerichtet.
Ein Außenbereich
des Außensegments
kann durch ein geringes Verbiegen weiter in eine Richtung, die aus
der Einführöffnung herausweist,
zu einer hohen Stabilität
des Krallenelements beitragen. Der Außenbereich ist also um einen
Winkel von weniger als 90° relativ
zur Kralle umgebogen, umgeformt oder geformt. Ein Formen des Außenbereichs
in Richtung der Einführrichtung
und die Schaffung einer radial äußeren Stützfläche für das Krallenelement
ist nicht notwendig, wenn das Krallenelement innerhalb des Muffenelements
beweglich gelagert ist. Als Richtung aus der Einführöffnung heraus wird
eine Richtung gesehen, die einen Winkel zwischen 90° und 180° gegen die
Einführrichtung 24 einschließt.
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Ein
gegen eine Verformung stabiles Krallenelement kann erreicht werden
durch ein an das von der Kralle wegweisende Ende des Außensegments angeformtes
und zum Rohr geneigtes Stützsegment. Durch
die Neigung des Stützsegments
zum Rohr sind das Außensegment
und das Stützsegment
zueinander angewinkelt angeordnet. Diese Anordnung wirkt einem Verbiegen
des Außensegments
entgegen. Insbesondere kann der Außenradius des Krallenelements
stabil gehalten werden, wodurch die Beweglichkeit des Krallenelements
innerhalb des Muffenelements auch bei einer starken Beanspruchung des
Krallenelements gewährleistet
bleiben kann.
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Es
wird des Weiteren vorgeschlagen, dass das Krallenelement ein ringförmiges,
radial äußeres, in
Axialrichtung des Rohrs ausgerichtetes Ringsegment aufweist, aus
dessen Material die Kralle, vor einem Herausbiegen aus dem Außensegment,
ausgeformt ist. Es kann eine stabile Positionierung des Krallenelements
im Muffenelement bei einer gleichzeitig sehr einfachen Herstellung
des Krallenelements erreicht werden. Das Ringsegment kann ein zylinderförmiges Blech
sein, aus dem die Kralle beispielsweise ausgestanzt oder ausgeschnitten
ist. Das die Kralle vor der Ausformung umgebende Material ist im Muffenelement
in Axialrichtung des Rohrs ausgerichtet, wobei die Kralle aus der
Axialrichtung herausgebogen ist.
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Eine
stabile Positionierung des Krallenelements in Axialrichtung kann
erreicht werden, wenn das Ringsegment ein zum Rohr geneigtes Stützsegment
aufweist. Das Stützsegment
kann in Einführrichtung
und/oder entgegen der Einführrichtung
am Ringsegment angeordnet sein, je nachdem, an welcher Seite das
Krallenelement stabil abgestützt
werden soll.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Krallenelement
mindestens zwei in Axialrichtung des Rohrs versetzt angeordnete Krallenreihen.
Das Rohr kann innerhalb des Krallenelements besonders fest gehalten
werden, wodurch die Rohrverbindung für hohe Drücke geeignet ist. Als eine
Krallenreihe werden mindestens zwei, insbesondere mindestens sechs
in Tangentialrichtung versetzt angeordnete Krallen bezeichnet.
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Zwei
oder mehr Krallenreihen können
erreicht werden, indem beispielsweise zwei getrennte Krallenringe
hintereinander im Muffenelement angeordnet werden. Zweckmäßigerweise
sind die beiden Krallenreihen jedoch einstückig miteinander verbunden.
Die Krallenreihen können
einfach in Position gehalten werden, und sind gegen eine Relativbewegung
gesichert. Die Krallenreihen sind bei dieser Ausgestaltung Bestandteil
eines einstückigen
Elements, wobei zweckmäßigerweise
das gesamte Krallenelement mit den Krallenreihen einstückig ausgestaltet
ist.
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Bei
einem empfindlichen Rohr kann es sinnvoll sein, wenn das Rohr durch
die Kralle vermehrt durch Druck und weniger durch ein Eingraben
der Kralle in die äußere Rohrwand
gehalten wird. Ein großer
Druck der Kralle auf die Rohrwand kann erreicht werden, wenn die
Kralle ein zum Rohr weisendes Vordersegment aufweist, das bei eingeführtem Rohr mit
einem Winkel zwischen 55° und
90° zur
angrenzenden Rohrwand ausgerichtet ist. Das Vordersegment, das identisch
mit der ganzen Kralle sein kann, kann bei einer Bewegung des Rohrs
entgegen der Einführrichtung
nur eine geringe Bewegung radial nach innen vollführen, die
jedoch mit einem großen Druck
nach innen verbunden ist. Das Rohr wird durch den Druck innerhalb
des Krallenelements eingespannt, wodurch auf ein Eingraben der Kralle
in die äußere Rohrwand
bei einem nur mäßig starken
Zug des Rohrs entgegen der Einführrichtung
verzichtet werden kann. Insbesondere weist das Vordersegment bei
eingeführtem
Rohr einen Winkel zwischen 60° und
80° zur
angrenzenden Rohrwand auf.
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In
einer weiteren Variante der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die
Kralle ein zum Rohr weisendes Vordersegment und ein sich in Radialrichtung nach
außen
an das Vordersegment anschließendes Hintersegment
umfasst und dass das Vordersegment steiler als das Hintersegment
zur angrenzenden Rohrwand ausgerichtet ist. Das flachere Hintersegment
bewirkt eine Bewegung radial nach innen, und das Vordersegment erlaubt
ein sehr steiles Aufdrücken
und gutes Halten der Kralle auf der Rohrwand, ggf. ohne Eingraben
der Kralle in die Rohrwand. Zusätzlich
kann eine senkrecht zum Vordersegment ausgerichtete Krallenendfläche, die
beispielsweise durch einen Ausstanzvorgang entstanden ist, sehr flach
oder parallel zur Rohrwand auf das Rohr gelegt werden. Hierdurch
wird keine Kante auf das Rohr gelegt, die sich leicht eingräbt und die
Außenwand
des Rohrs beschädigt.
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Zweckmäßigerweise
ist das Vordersegment mit einem Winkel zwischen 80° und 90° zur angrenzenden
Rohrwand ausgerichtet, wodurch ein im Wesentlichen senkrechtes Aufdrücken auf
das Rohr und damit ein besonders festes Halten des Rohrs ermöglicht werden
kann.
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Zweckmäßigerweise
umfasst das Vordersegment eine in Axialrichtung ausgerichtete Krallenendfläche zur
Auflage auf das Rohr. Ein Eindrücken einer
Kante in die Rohrwand von empfindlichen Rohren kann weitgehend vermieden
werden.
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Eine
besonders gute Abdichtung des Rohrs gegen austretende Flüssigkeiten
oder Gase kann erreicht werden, wenn die Kralle ein Krallenende
zur Auflage auf die Außenwand
des Rohrs aufweist und in Radialrichtung innen liegend von dem Krallenende eine
Dichtung zur Anlage an die Innenwand des Rohrs angeordnet ist. Das
Krallenende kann die Außenwand
des Rohrs radial nach innen auf die Dichtung drücken, wodurch eine gute Dichtwirkung
erreicht werden kann, ohne dass das Rohr von sich aus oder durch
andere Hilfsmittel besonders fest auf die Dichtung auf gepresst
wird.
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Eine
gute Dichtwirkung kann auch erreicht werden, wenn das Muffenelement
eine Dichtung zur Anlage an die Rohrwand so umgreift, dass die Dichtung
nur von dem Muffenelement und der Rohrwand umgeben ist. Die Dichtung
kann innen oder außen zur
Anlage an die Rohrwand vorgesehen sein.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Muffenelement
ein Aufweitungssegment zum Aufweiten eines eingeführten Rohrendes auf.
Insbesondere ein Verbundrohr, das eine relativ geringe Festigkeit
und in seinen Abmessungen größere Toleranzen
aufweist, kann auf das Aufweitungssegment aufgespannt und hierdurch
exakt positioniert werden. Greift zweckmäßigerweise ein Krallenende
auf den aufgeweiteten Abschnitt des Rohrs, so kann das Rohrende
trotz eventueller Fertigungsungenauigkeiten besonders fest im Muffenelement
gehalten werden.
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Das
Krallenelement selbst muss im Muffenelement gegen eine Bewegung
aus dem Muffenelement heraus gesichert werden. Dies kann durch ein Halteelement
geschehen, das in Axialrichtung außerhalb des Krallenelements
angeordnet und fest mit dem Muffenelement verbunden ist. Besonders
einfach kann das Krallenelement durch ein Rastelement zur rastenden
Verbindung des Krallenelements mit dem Muffenelement oder mit einem
Halteelement zur formschlüssigen
Halterung des Krallenelements am Muffenelement gehalten werden.
Das Rastelement, beispielsweise eine hervorstehende und eindrückbare Nase,
rastet in das Muffenelement, das Halteelement bzw. das Krallenelement
ein und hält
dieses in Axialrichtung in einer gewünschten Position.
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Es
ist auch möglich,
dass die Rohrverbindung ein Rastelement zur rastenden Verbindung
eines Halteelements mit dem Muffenelement umfasst, wobei das Halteelement
zur formschlüssigen
Halterung des Krallenelements am Muffenelement dient. Das Krallenelement
muss nicht selbst am Muffenelement oder Halteelement befestigt werden,
sondern wird durch das Halteele ment an der gewünschten Position gehalten,
wobei das Halteelement beispielsweise auf das Muffenelement aufgeschoben
und rastend mit diesem verbunden wird.
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In
einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Krallenelement
eine Muffenkralle zum Eingraben in das Muffenelement. Das Krallenelement
ist somit an seinem radial inneren Bereich zum Halten des Rohrs
und an seinem radial äußeren Bereich
zum Eingraben in das Muffenelement vorgesehen, wodurch sich das
Krallenelement positionsstabil mit dem Muffenelement verbindet.
Das Krallenelement kann beispielsweise in eine Öffnung des Muffenelements eingeschoben
werden, wobei sich die Muffenkralle im Muffenelement verkrallt und
sich das Krallenelement somit einer Bewegung aus dem Muffenelement
heraus widersetzt. Die Muffenkralle weist hierbei zweckmäßigerweise
ein Haltesegment und ein Einhaksegment auf, wobei das Einhaksegment
einer Bewegung relativ zum Haltesegment in Einführrichtung des Rohrs nur verbunden
mit einer radial nach außen
gerichteten Bewegungskomponente folgen kann.
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Eine
komfortable Handhabung der Rohrverbindung wird erreicht, indem das
Krallenelement bei in das Muffenelement eingeführtem Rohr von außen zugänglich ist.
Ein in die äußere Rohrwandung
eingehaktes Krallenelement kann auf diese Weise wieder gelöst werden,
so dass eine vormals feste Verbindung zwischen Rohr und Muffenelement
wieder getrennt werden kann.
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Zweckmäßigerweise
verbleibt bei in das Muffenelement eingeführtem Rohr ein Schlitz zwischen
Rohr und Muffenelement, durch den ein Krallenlösewerkzeug führbar ist.
Die Verbindung zwischen Muffenelement und Rohr kann auf diese Weise
besonders einfach gelöst
werden.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung wird mit einem System aus einer Rohrverbindung
und einem mindestens zwei Schalenelemente umfassenden Krallenlösewerkzeug
zur Lösung
einer Verbindung zwischen dem Krallenelement und einem Rohr erreicht.
Das Krallenlösewerkzeug
ist zweckmäßigerweise
an die Rohrverbindung angepasst. Vorteilhafterweise ist das Krallenlösewerkzeug
so geformt, dass mit ihm bei in die Einführöffnung eingeführtem Rohr
das Krallenelement vom Rohr weggedrückt werden kann, so dass das
Rohr aus der Verbindung lösbar
ist.
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Die
beiden Schalenelemente können
um das eingeführte
Rohr gelegt und an diesem entlang durch den Schlitz zwischen Rohr
und Muffenelement eingeführt
werden.
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Zeichnung
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise auch
einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es
zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung
durch eine Rohrverbindung und ein Krallenlösewerkzeug,
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2 eine Draufsicht auf ein
Krallenelement,
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3 eine Detailansicht des
Krallenelements aus 2 mit
einem innen liegenden Rohr,
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4 eine andere Variante einer
Rohrverbindung,
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5 eine Detailansicht aus 4,
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6 eine Detailansicht des
Krallenelements aus 4,
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7 eine Detailansicht einer
Rohrverbindung mit einem rastbaren Halteelement in geschnittener
Darstellung,
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8 eine Detailansicht einer
weiteren Rohrverbindung,
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9 eine Detailansicht einer
weiteren Rohrverbindung mit einem Halteelement,
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10 eine Detailansicht einer
weiteren Variante einer Rohrverbindung in geschnittener Darstellung,
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11 das Krallenelement aus 10 in geschnittener Darstellung,
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12 eine Detailansicht einer
weiteren Rohrverbindung mit einem rastbaren Halteelement in geschnittener
Darstellung,
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13 eine Schnittdarstellung
einer besonders für
Verbundrohre geeigneten Rohrverbindung,
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14 eine Detailansicht aus 13,
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15 eine Schnittdarstellung
einer Rohrverbindung mit einem Krallenelement mit zwei Krallenreihen,
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16 eine Schnittdarstellung
eines der Krallenelemente aus 15,
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17 eine Rohrverbindung mit
einem einrastbaren Krallenelement,
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18 eine Schnittdarstellung
einer Rohrverbindung mit einem aus einzelnen Krallen bestehenden
Krallenelement und
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19 eine Seitenansicht auf
die Rohrverbindung aus 18.
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1 zeigt eine Rohrverbindung 2 mit
einem Muffenelement 4, das zwei Einführöffnungen 6 zur Einführung eines
Endes eines Rohrs 8 aufweist. Innerhalb des Muffenelements 4 sind
zwei Krallenelemente 10 angeordnet, wobei jeweils ein Krallenelement 10 einer
Einführöffnung 6 zugeordnet
ist. In Axialrichtung innerhalb der Krallenelemente 10 sind
im Muffenelement 4 jeweils ein Dichtring 12 und
ein Rohrhalteelement 14 angeordnet. In Axialrichtung außerhalb
der Krallenelemente 10 ist jeweils ein Halteelement 16 angeordnet,
das zum Halten des Krallenelements 10 in gewünschter
Position vorgesehen ist.
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Eine
Draufsicht auf eines der Krallenelemente 10 ist in 2 und in einer Detaildarstellung
in 3 gezeigt. Das Krallenelement 10 umfasst
achtzehn Krallen 18 und ein ringförmiges Außensegment 20, an
dem die Krallen 18 angeordnet sind. Das Krallenelement 10 ist
aus einem harten und doch flexiblen Material, beispielsweise nicht
rostendem Federstahl, gefertigt, das härter ist als das Material des Rohrs 8,
das beispielsweise aus Kunststoff besteht, wobei auch Messing, Kupfer
oder Stahl, wie beispielsweise V2A- oder V4A-Stahl, als Rohrmaterial geeignet sind.
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Im
unverbundenen Zustand ist der Innendurchmesser des Krallenelements 10,
also der Innendurchmesser der ringförmig angeordneten Krallen 18,
kleiner als der Außendurchmesser
der Rohre 8. Zum Verbinden eines der Rohre 8 mit
dem Muffenelement 4 wird das auf der linken Hälfte der 1 dargestellte Rohr 8,
beispielsweise von Hand, in die Einführöffnung 6 in Einführrichtung 24 geführt und
bis zu einem Anschlag 22 eingeschoben. Durch das eingeschobene
Rohr 8 wird jeweils ein Vordersegment 26 der Krallen 18 relativ
zu einem Hintersegment 28 der Krallen 18 in Einführrichtung 24 gedrückt. Hierdurch
wird das Krallenelement 10 aufgeweitet, so dass das Rohr 8 durch
die kreisförmig
um das Rohr 8 herum angeordneten Vordersegmente 26 hindurchgeführt werden
kann. Bei einem durch das Krallenelement 10 hindurchgeführten Rohr 8 liegen
die Vordersegmente 26 an der Außenwand des Rohrs 8 an. Ein
derartiger Zustand ist in der rechten Hälfte der 1 gezeigt.
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Bei
einer Krafteinwirkung auf das Rohr 8 entgegen der Einführrichtung 24 können die
Vordersegmente 26 einer Bewegung relativ zu den Hintersegmenten 28 entgegen
der Einführrichtung 24 nur
verbunden mit einer radial nach innen gerichteten Bewegungskomponente
folgen. Hierdurch drücken
die Vordersegmente 26 auf die Außenwand des Rohrs 8 und
halten auf diese Weise das Rohr 8 im Muffenelement 4.
Bei einem verstärkten
Zug des Rohrs 8 aus dem Muffenelement 4 heraus
graben sich die Vordersegmente 26 leicht in die Außenwand
des Rohrs ein, wodurch dieses am Herausrutschen aus dem Muffenelement 4 gehindert
wird. Beim Mediendruckaufbau innerhalb des Muffenelements 4 verhindert
somit das Krallenelement 10, dass sich das eingeschobene Rohr 8 aus
der Rohrverbindung 2 herausdrücken lässt. Auch ohne Mediendruck
kann das Rohr 8 ohne Hilfsmittel nicht aus dem Muffenelement 4 herausgezogen
werden.
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Das
Muffenelement 4 umfasst außerdem zwei Stützringe 30,
die das Krallenelement 10 in Einführrichtung 24 abstützen. Im
axial äußeren Bereich 32 ist
das Muffenelement 4 umgebördelt, wodurch das Halteelement 16 im
Muffenelement 4 gehalten ist. Bei der Montage des Muffenelements 4 werden der
Dichtring 12, der Stützring 30,
die Krallenelemente 10 und die Halteelemente 16 vormontiert.
Anschließend
werden die äußeren Bereiche 32 des Muffenelements 4 mechanisch
umgebördelt.
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Zum
Entfernen eines der Rohre 8 aus dem Muffenelement 4 wird
ein aus zwei Halbschalen bestehendes Krallenlösewerkzeug 34 in das
Muffenelement 4 eingeführt.
Hierzu weist die Rohrverbindung 2 bei in das Muffenelement 4 eingeführtem Rohr 8 einen
Schlitz 36 zwischen Rohr 8 und Muffenelement 4 auf.
In diesen Schlitz 36 wird das Krallenlösewerkzeug 34 eingeführt und
gegen die Vordersegmente 26 des Krallenelements 10 gedrückt. Die
Nase 38 des Krallenlösewerkzeugs 34 drückt nun die
Vordersegmente 26 in Einführrichtung 24, wodurch
der Winkel zwischen den Vordersegmenten 26 und der Außenwand
des Rohrs 8 verkleinert wird und das Rohr 8 von
Hand herausgezogen werden kann.
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Das
Muffenelement 4 ist als Doppelmuffenelement ausgeführt, das
zur Verbindung von zwei separaten Rohren 8 verwendet werden
kann. Es ist auch möglich,
ein Muffenelement so auszugestalten, dass ein einzelnes Rohr 8 ganz
durch dieses Muffenelement hindurchgeschoben und das Muffenelement zur
Befestigung des Rohrs 8 an einem weiteren Gegenstand, beispielsweise
als Durchführung
durch eine Wand, verwendet werden kann. Beim Hindurchschieben des
Rohrs 8 durch ein solches Muffenelement müsste dann
eines der Krallenelemente 10, mit Hilfe beispielsweise
des Krallenlösewerkzeugs 34, so
offen gehalten werden, dass das Rohr 8 entgegen der Einführrichtung 24 durch
das Krallenelement 10 hindurchgeführt werden kann. Ebenso ist
es möglich, das
Muffenelement in T-Form mit drei Anschlussstellen oder als Winkelmuffe
oder in Doppel-T- oder Kreuzform mit vier Anschlussstellen auszuführen.
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Das
Krallenelement 10 ist innerhalb des Muffenelements 4 beweglich
gelagert, wie dies in den 5 und 7 anhand weiterer Muffenelemente 40, 42 dargestellt
ist. Zwischen dem Krallenelement 10 und dem Muffenelement 4, 40, 42 befindet
sich in Radialrichtung außerhalb
des Krallenelements 10 ein kleiner Luftspalt von wenigen
Zehntelmillimetern. In Axialrichtung ist zwischen dem Stützring 30 und
dem Halteelement 16 bzw. innerhalb des Muffenelements 40 (5) bzw. zwischen dem Muffenelement 42 und
einem Halteelement 44 genügend Raum vorhanden, damit
das Krallenelement (10) in Axialrich tung ein Stück weit
beweglich ist. Hierdurch ist das fest auf das Rohr 8 angedrückte oder
in die Rohrwand leicht eingegrabene Krallenelement 10 mit
dem Rohr 8 ein Stück
weit in Axialrichtung beweglich und kann bei einer Drehbewegung
des Rohrs 8 mit diesem mitgeführt werden. Eine solche Beweglichkeit
ist unter Umständen
dann nicht mehr gegeben, wenn das Krallenelement 10 durch
einen hohen Druck eines Mediums innerhalb der Rohre 8 fest
gegen die Halteelemente 16, 44 bzw. den umgebördelten
Bereich 46 des Muffenelements 40 gedrückt wird.
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Das
Außensegment 20 des
Krallenelements 10 umfasst einen radial äußeren Außenbereich 48, der,
aus der Einführöffnung 6 herausweisend,
in diesem Spezialfall entgegen der Einführrichtung 24 ausgerichtet
ist. Durch diesen kreisringförmigen
Außenbereich 48 bekommt
das Krallenelement 10 eine gewisse Stabilität, wobei
der Außenbereich 48 um
etwa 65° gegenüber den
Krallen 18 nach axial außen umgebogen ist.
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Der
Winkel zwischen den Krallen 18 und der Außenwand
des Rohrs 8 beträgt
etwa 65°,
wodurch bei einer Bewegung des Rohrs 8 entgegen der Einführrichtung 24 ein
hoher Druck von den Vordersegmenten 26 der Krallen 8 in
Radialrichtung nach innen auf die Rohrwand 8 aufgebracht
wird. Dieser hohe Druck wird durch das ringförmige Außensegment 20 mit
seinem Außenbereich 48 aufgefangen,
wobei das Außensegment 20 für eine weitgehende
Formstabilität
des Krallenelements 10 sorgt.
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Der
radial äußerste Bereich
des Außenbereichs 48 ist
um eine Außenstrecke 50,
die 4,5 mm beträgt,
von der Außenwand
des Rohrs 8 entfernt. Der radial innerste Bereich des Außenseg ments 20, also
der ringförmige
Bereich, der unmittelbar an Zwischenräume 54 zwischen den
Krallen 18 in Radialrichtung nach außen anschließt, ist
um eine Innenstrecke 52, die 3 mm beträgt, von der Außenwand des
Rohrs 8 entfernt. Die radiale Stärke des Außensegments 20 beträgt somit
rund um alle Krallen 18 1,5 mm, wodurch – verbunden
mit der Biegung des Außenbereichs 48 zur
Einführöffnung hin – eine große Formstabilität des Krallenelements 10 gewährleistet
ist.
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Trotz
dieses relativ breiten Außensegments 20 sind
die Krallen 18 elastisch genug, um sich an eine eventuell
unregelmäßige Form
des Rohrs 8 anzupassen. Diese Elastizität ist neben den Materialeigenschaften
der Krallen 18 auch durch ihre Form gegeben. Die Krallen 18 sind
im Verhältnis
zu ihrer Breite 56, die 2 mm beträgt, mit einer Länge von
rund 3 mm recht schmal ausgeführt.
Die Breite 56 einer Kralle 18 entspricht etwa
12° eines
vollen Kreisumfangs.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Rohrverbindung 62 mit einem geschmiedeten und gefrästen bzw.
gebohrten Muffenelement 40. Das Muffenelement 40 umfasst äußere Bereiche 46, die
nach einem Einführen
der Krallenelemente 10 zur Positionierung der Krallenelemente 10 in
einem vorgebenen Bereich umgebördelt
werden können.
Das Muffenelement 40 weist als ringförmige Nuten ausgestaltete Ausnehmungen 64 auf,
in die jeweils eine Dichtung 66 in Form eines Dichtrings
eingelegt ist. Der Dichtring ist an drei Seiten von Wänden der
Ausnehmung 64 und an einer vierten Seite von der Wand des
Rohrs 8 umgeben. Hierdurch hat die Dichtung 66,
die durch ein mit Druck im Rohr 8 geführtes Medium entgegen der Einführrichtung
an die axial außen
liegende Wand der Ausnehmung 64 gepresst wird, in radialer
Richtung nur die Verbindung zwischen der Dichtung und dem Rohr 8 abzudichten, wodurch
eine gute Dichtwirkung der Dichtung 66 erzielt werden kann.
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7 zeigt einen Ausschnitt
eines weiteren Muffenelements 42, an das ein Halteelement 44 anliegt,
das durch ein Rastelement 68 mit dem Muffenelement 42 rastend
verbunden werden kann. Hierzu wird das ringförmige Halteelement 44 in
Einführrichtung,
also in 7 nach rechts,
auf das Muffenelement 42 aufgeschoben, bis das Rastelement 68 in eine
entsprechende Ausnehmung 70 des Muffenelements 42 einrastet.
In dieser Stellung verbleibt zwischen dem Muffenelement 42 und
dem Halteelement 44 genügend
Raum, um dem Krallenelement 10 ein axiales Spiel zu lassen.
Zweckmäßigerweise
sind entlang des kreisförmigen
Umfangs des Muffenelements 42 und des Halteelements 44 drei
oder mehr Ausnehmungen 70 bzw. Rastelemente 68 angeordnet,
damit das Halteelement 44 stabil am Muffenelement 42 angeordnet
bleibt.
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In
den 8, 9, 10 und 12 sind weitere Ausführungsformen
eines Muffenelements 72, 74, 76, 78 dargestellt,
die als ein metallisches Umformteil ausgestaltet sind. Ein solches
Muffenelement 72, 74, 76, 78 ist
einfach und preisgünstig
herstellbar. Zur Halterung des Krallenelements 10, 80 kann
das Muffenelement 72, 78 in einem äußeren Bereich 82, 84 umgebördelt werden
(8 und 10), oder das Krallenelement 10 kann
durch ein Halteelement 86, 88 gehalten sein (9 und 12). Hierbei kann das Halteelement 86 auf
das Muffenelement 74 aufgelötet oder in einer anderen,
dem Fachmann sinnvoll erscheinenden Art und Weise mit dem Muffenelement 74 verbunden
sein, wohingegen das Halteelement 88 durch ein Rastelement 90 mit
dem Muffenelement 78 verbunden werden kann.
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Dem
in den 10 und 11 gezeigten Krallenelement 80 ist
eine besonders stabile Form gegeben durch ein zum Rohr geneigtes
Stützsegment 92, das
an einem von Krallen 94 wegweisenden Ende eines Außensegments 96 angeformt
ist. Durch diese besonders stabile Form des Krallenelements 80 kann dieses
die durch die sehr steil ausgerichteten Krallen 94 hervorgerufenen
starken Radialkräfte
aufnehmen. Das Krallenelement 80 dient daher vornehmlich
zum Halten des Rohrs 8 durch eine Verklemmung und weniger
durch ein Eingraben der Krallen 94 in das Rohr 8.
Der Winkel zwischen Rohrwand und Krallen 94 beträgt etwa
70°. Zum
Abstützen
auf das Rohr 8 weisen die Krallen 94 eine Krallenendfläche 98 auf,
die parallel zum Rohr 8 ausgerichtet ist und somit im Wesentlichen
flach auf dem Rohr 8 aufliegt.
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Eine
weitere Ausführungsform
einer Rohrverbindung 102 ist in 13 in einer geschnittenen Darstellung
gezeigt. Die Rohrverbindung 102 umfasst ein einstückig ausgeführtes Muffenelement 104,
an das zwei Tüllen 106 zur
Aufnahme je eines Endes eines Rohrs 108 angeformt sind.
Das Rohr 108 ist ein einfach verformbares Verbundrohr mit
einer empfindlichen Oberfläche.
Zum Halten dieses Rohrs 108 umfasst die Rohrverbindung 102 zwei ringförmige Krallenelemente 110 mit
einer Anzahl von Krallen 112, die jeweils ein Vordersegment 114 und
ein Hintersegment 116 umfassen (14). Das Vordersegment 114 und
das Hintersegment 116 sind geneigt zueinander angeordnet,
wobei das Vordersegment 114 steiler zum angrenzenden Rohr 108 ausgerichtet
ist als das Hintersegment 116. Das Vor dersegment 114 weist
einen Winkel von 90° zur
angrenzenden Rohrwand auf. Zur Auflage auf das empfindliche Rohr
umfassen die Krallen 112 des Krallenelements 110 jeweils
eine Krallenendfläche 118,
die parallel zum Rohr 108 ausgerichtet ist.
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Um
das verformbare Rohr 108 besonders spielfrei zur Anlage
an das Krallenelement 110 zu bringen, umfasst die Tülle 106 ein
Aufweitungssegment 120 zum Aufweiten des eingeführten Endes
des Rohrs 108. Innerhalb dieses Aufweitungssegments 120 ist
eine ringförmige
Nut 122 zur Aufnahme einer als Dichtring ausgestalteten
Dichtung 124 angeordnet. Die Nut 122 ist so positioniert,
dass die in der Nut 122 gelagerte Dichtung 124 während des
Betriebs des Muffenelements 104 in Radialrichtung innen
liegend vom Vordersegment 114, das gleichzusetzen ist mit
einem Krallenende, angeordnet ist. Bei einer Zugkraft des Rohrs 108 aus
dem Muffenelement 104 heraus wird das Rohr 108 durch
das Krallenelement 110 in der Weise gehalten, dass das
Vordersegment 114 das Rohr 108 radial nach innen
drückt.
Hierbei wird das Rohr 108 an der Stelle des Vordersegments 114 auf
die Dichtung 124 gedrückt,
so dass auch ein weiches und verformbares Rohr 108 bei
einem hohen Mediendruck fest mit der Dichtung 124 verbunden
bleibt.
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Weitere
Ausführungsbeispiele
von Krallenelementen 126, 128 und 130 sind
in den 15 bis 17 gezeigt. Das Krallenelement 126 besteht
aus einem topfförmigen
Ring, in dessen Topfboden eine Ausnehmung zur Durchführung des
Rohrs 8 eingebracht ist. Die zylinderförmige Seitenwand des Topfs
ist als Ringsegment 132 bezeichnet, in die acht Krallen 134 durch
Ausstanzen und Umbiegen eingebracht sind. Durch ein zum Rohr 8 geneigtes
Stützsegment 136 kann
das Krallenelement 126 sehr lagestabil im Muffenelement 138 positioniert
werden.
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Ebenso
wie das Krallenelement 126 umfasst auch das Krallenelement 128 ein
in Axialrichtung des Rohrs 8 ausgerichtetes Ringsegment 140.
Aus diesem Ringsegment 140 sind zwei Krallenreihen 142 mit
jeweils 12 Krallen ausgeformt, wobei die Krallen durch Ausstanzen
und Umbiegen in ihre gewünschte Form
gebracht worden sind. Die Krallenreihen 142 sind in Axialrichtung
des Rohrs versetzt angeordnet, wobei die Krallen der axial äußeren Krallenreihe 142 tangential
versetzt zu den Krallen der axial inneren Krallenreihe 142 zu
liegen kommen. Durch diese tangentiale Versetzung der Krallen der
beiden Krallenreihen 142 relativ zueinander kann eine hohe
Stabilität
des Krallenelements 128 erreicht werden. Die beiden Krallenreihen 142 sind
einstückig
miteinander verbunden. Zur guten Positionierung des Krallenelements
128 im Muffenelement 138 ist in Axialrichtung innen liegend
vor dem Krallenelement 128 ein Positionierring 144 angeordnet,
der das Krallenelement 128 von einer Dichtung 146 trennt.
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In 15 umschließt das Muffenelement 138 zwei
unterschiedliche Krallenelemente 126, 128. Eine
solche unsymmetrische Formgebung kann in speziellen Fällen gewählt werden,
wobei üblicherweise
zwei gleiche Krallenelemente 126 oder 128 zur Verwendung
innerhalb eines Muffenelements 138 kommen.
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Das
in 17 gezeigte Krallenelement 130 entspricht
im Wesentlichen dem Krallenelement 126, wobei zusätzlich aus
dem Krallenelement 130 ein Rastelement 148 zum
Einrasten in ein Muffenelement 150 ausgeformt ist. Bei
einer Montage kann das Krallenelement 130 in einfacher
Weise in das Muffenelement 150 eingeschoben werden, bis
das Rastelement 148 in eine entsprechende Ausnehmung des Muffenelements 150 einrastet
und das Krallenelement 130 in einer gewünschten Position innerhalb des
Muffenelements 150 hält.
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In 18 ist in einer geschnittenen
Darstellung eine weitere Ausführung
eines Krallenelements 152 dargestellt, das 16 einzelne
Krallen 154 umfasst. Die Krallen 154 sind leicht
verbogene Stahlelemente, die in axiale Nuten 158 eines
Muffenelements 156 eingeschlagen wurden. Das in 18 in einer Seitenansicht
und geschnitten dargestellte Muffenelement 156 ist in 19 in einer axialen Draufsicht
gezeigt. Die Krallen 154 sind durch eine Verklemmung in
den Nuten 158 fest gehalten, so dass sie auch bei einer
starken Zugkraft des Rohrs 8 entgegen einer Einführrichtung
nicht aus den Nuten 158 herausgezogen werden.
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Die
in allen Figuren gezeigten Rohrverbindungen 2, 62, 102 sind
nicht als auf die gezeigten Details beschränkt zu verstehen. Vielmehr
können
die in den Figuren gezeigten Details sinnvollerweise zu weiteren
neuen Rohrverbindungen kombiniert werden.
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- 2
- Rohrverbindung
- 4
- Muffenelement
- 6
- Einführöffnung
- 8
- Rohr
- 10
- Krallenelement
- 12
- Dichtring
- 14
- Rohrhalteelement
- 16
- Halteelement
- 18
- Kralle
- 20
- Außensegment
- 22
- Anschlag
- 24
- Einführrichtung
- 26
- Vordersegment
- 28
- Hintersegment
- 30
- Stützring
- 32
- Bereich
- 34
- Krallenlösewerkzeug
- 36
- Schlitz
- 38
- Nase
- 40
- Muffenelement
- 42
- Muffenelement
- 44
- Halteelement
- 46
- Bereich
- 48
- Außenbereich
- 50
- Außenstrecke
- 52
- Innenstrecke
- 54
- Zwischenraum
- 56
- Breite
- 62
- Rohrverbindung
- 64
- Ausnehmung
- 66
- Dichtung
- 68
- Rastelement
- 70
- Ausnehmung
- 72
- Muffenelement
- 74
- Muffenelement
- 76
- Muffenelement
- 78
- Muffenelement
- 80
- Krallenelement
- 82
- Bereich
- 84
- Bereich
- 86
- Halteelement
- 88
- Halteelement
- 90
- Rastelement
- 92
- Stützsegment
- 94
- Kralle
- 96
- Außensegment
- 98
- Krallenendfläche
- 102
- Rohrverbindung
- 104
- Muffenelement
- 106
- Tülle
- 108
- Rohr
- 110
- Krallenelement
- 112
- Kralle
- 114
- Vordersegment
- 116
- Hintersegment
- 118
- Krallenendfläche
- 120
- Aufweitungssegment
- 122
- Nut
- 124
- Dichtung
- 126
- Krallenelement
- 128
- Krallenelement
- 130
- Krallenelement
- 132
- Ringsegment
- 134
- Kralle
- 136
- Stützsegment
- 138
- Muffenelement
- 140
- Ringsegment
- 142
- Krallenreihe
- 144
- Positionierring
- 146
- Dichtring
- 148
- Rastelement
- 150
- Muffenelement
- 152
- Krallenelement
- 154
- Kralle
- 156
- Muffenelement
- 158
- Nut