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Vorrichtung zum zeitweiligen Verschließen von Rohrenden, insbesondere
bei Druckproben Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum zeitweiligen Verschließen
von Rohrenden, insbesondere bei Druckproben. mittels einer das Rohr umfassenden,
aus Segmenten zusammengesetzen Spannzange mit konischer Außenfläche, die von einer
Hülse mit konischer Tnnenbohrutlg umfaßt und bei deren axialer Verschiebung gegen
die Wandung des Rohres gepreßt wird.
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Bei den bekannten derartigen Rohrverschlüssen wird mit Hilfe einer
solchen Spannvorrichtung ein Deckel abdichtend auf die Rohröffnung gepreßt. Die
Verbindung zwischen Deckel und Spannvorrichtung besteht dabei im allgemeinen aus
Gewindebolzen und Muttern oder einem zentrisch in einem Joch angeordneten SpanIlbolzen
mit Mutter. Um einen genügend festen Sitz der Vorrichtung und eine zuverlässige
Abdichtung zu erreichen, müssen die Muttern gleichmäßig und fest angezogen werden.
Ist nur ein Spannbolzen vorhanden, so braucht ein Verkanten der Vorrichtung zwar
nicht befürchtet zu werden, jedoch wird der volle Druck nur von einem einzigen Gewinde
aufgenommen. so daß bei nicht mehr einwandfreiem Zustand des Gewindes die Gefahr
des Abfliegens besteht.
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Um eine gewisse Vorspannung zwischen Spannzange und Hülse herzustellen
und den festen Sitz der Vorrichtung zu sichern, wurde auch l)ereits zwischen dem
jochähnlichen Ende der Spannhülse und der mehrteiligen Spannzange eine Schraubenfeder
angeordnet, die die Spannzange in die Spannhülse hineindrückt.
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Diesen bekannten Vorrichtungen sind folgende Nachteile gemeinsam.
Ihre Anwendung ist zeitraubend, da Spamlmuttern oder Spaunholzen angezogen und nach
dem Abdrücken wieder gelöst werden müssen. Der Innendruck trachtet, den Deckel und
damit auch die Dichtung vom Rohrende abzuheben, es müssen daher unter Umständen
die Spannmuttern nachgezogen werden, was bei den unter Druck stehenden Vorrichtungen
nicht ungefährlich ist. Der feste Sitz der Spannvorrichtung hängt lediglich davon
ab, daß die Spannelemente genügend fest angezogen werden. Schließlich hängt die
Sicherheit der ganzen Vorrichtung nur an einem oder zwei stark beanspruchten Gewinden,
wodurch eine weitere Gefahrenquelle gegeben ist.
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Es ist auch bekannt, Rohrenden durch eine Kappe mit Außengewinde
und konisch auslaufendem Ende, welche durch eine Überwurfmutter mit konischer Innenfläche
auf dem Rohrende festgeklemmt wird, zu verschließen. Wegen der heim Anziehen der
Uberwurfmutter erfolgenden Verformung des konischen Kappenendes ist diese Vorrichtung
nicht beliebig oft verwendbar. Der Verschluß ist auch nicht selbstspannend und bei
nicht genau maß haltigen Rohren oder solchen mit rauher Oberfläche undicht. Eine
selbstdichtende Wirkung tritt dagegen bei den als
Schnellkupplungen für Rohrleitungen
bekannten, an beiden Enden hohlkegelig geformten Rohrverbindungsmuffen ein, bei
denen zwischen Hohlkegel und Rohrwand in Segmente unterteilte oder längsgeschlitzte
Spannzangen und an den einander zugewendeten Stirnflächen der Spannzangen Lippendichtungsringe
angeordnet sind, die durch den inneren Überdruck abdichtend gegen die Spannzangen
gepreßt werden. Diese Vorrichtungen sind jedoch nur für mäßige Drücke geeignet.
Ein Abgleiten von den Rohrenden ist bei ihnen nicht zu befürchten, zumal die - meist
auf der Erde verlegten - Rohre bereits durch ihr Eigengewicht an einer Verschiebung
gegeneinander gehindert werden. Wesentlich höhere Ansprüche werden dagegen an Rohrverschlüsse
insbesondere zum Abdrükken von Rohren gestellt, da diese auch bei den höchsten Drücken
absolut sicher und zuverlässig arbeiten müssen. Sie müssen sich zudem leicht und
schnell aufstecken und abnehmen lassen sowie selbstspannend und selbstdichtend sein.
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Zu diesem Zweck und zur Vermeidung der Nachteile der bekannten Vorrichtungen
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die die Spannsegmente umfassende Büchse mit
konischer Innenbohrung als an einem Ende geschlossene Kappe auszubilden, die zusammen
mit den in ihr angeordneten Spannsegmenten auf das abzudichtende Rohrende aufgeschoben
wird, wobei die Abdichtung in an sich bekannter Weise durch einen in dem Ringraum
zwischen Kappe und Rohr an der inneren Stirnfläche der Spannsegmente angeordneten
Dichtungsring erfolgt.
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Wie bereits bei der durch das deutsche Bundespatent 1 053 890 geschützten
Vorrichtung zum Verschließen von Rohren, ist das Innere der Spannzange zur Erleichterung
des Aufschiebens auf das Rohrende an ihrem freien Ende konisch erweitert, und ihre
Segmente sind durch eine in einer Ringnut angeordnete
Blattfeder
gegen axiale Verschiebung gesichert und durch einen gleichfalls in einer Ringnut
angeordneten Ring aus elastisch verformbarem Material zusammengehalten.
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Durch diese Mittel wird erreicht, daß der im Rohr herrschende Druck
in axialer Richtung auf den Boden der Kappe und in entgegengesetzter Richtung über
den Dichtungsring auf die Stirnfläche der Spannzange wirkt. Spannzange und Spannbüchse
werden also mit einer dem Innendruck proportionalen Kraft ineinandergepreßt, so
daß ein absolut sicherer Sitz des Verschlusses auch bei den höchsten Drücken und
bei glatten und öligen Spannflächen (zwischen Rohroberfläche und Spannzange) gesichert
ist. Da die Segmente der Spannzange durch die Blattfeder daran gehindert werden,
sich in axialer Richtung gegeneinander zu verschieben, fassen stets alle Segmente
gleichzeitig und gleichmäßig das Rohr, und zwar vermöge der Vorspannung durch den
Gummiring sofort, noch vor dem Unterdrucksetzen der Vorrichtung. Der Dichtungsring
wird durch den Innendruck in den schwach konischen Ringraum zwischen Spannbüchse
und Rohr hineingedrückt, so daß auch die Dichtigkeit des Rohrverschlusses unabhängig
von allen Zufälligkeiten gewährleistet ist.
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In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens weist der Mantel der
Kappe zwei oder mehr radiale Fntlastungsbohrungen auf, die beim etwaigen Verschieben
der Kappe nach außen von dem Dichtungsring freigegeben werden und das Druckmittel
entweichen lassen.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Vorrichtung dargestellt.
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Abb. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Verschlußvorrichtung,
deren Spannzangensegmente durch radiale Fugen voneinander getrennt sind, Abb. 2
zeigt eine Ansicht in Richtung 2-2 der Abb. 1, Ahb 3 einen Schnitt auf der Linie
3-3 der Abb. l; Abb. 4 zeigt einen Längsschnitt durch eine Verschlußvorrichtung
mit tangential verlaufenden Trennfugen zwischen den Spannzahnsegmenten und Ahb.
5 einen Schnitt auf der Linie 5-5 der Abb. 4.
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Nach Abh. 1 wird das Rohr 1 von konzentrisch angeordneten Spannsegmenten
2 umfaßt. Die aus den Segmenten 2 gebildete Spannzange ist mit zwei ringsum laufenden
Nuten 3 und 5 und an ihrem freien Ende mit einer konischen Erweiterung 21 versehen.
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Die Blattfeder 4 in der Nut 3 verhindert eine axiale Verschiebung
der Segmente 2, während der in die Nut 5 eingelegte Gummiring 6 die Spannsegmente
2 zusammenhält und ihnen die für ein festes Anpressen an das Rohr 1 erforderliche
Vorspannung verleiht.
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Die Segmente 2 sind durch radial verlaufende Fugen 7 voneinander
getrennt. Die Spannsegmente 2 werden von der Kappe 8 mit konischer Innenbohrung,
die mit einem Füllstück 9 und mit einem Entlüftungsventil 10, 11, 12 versehen ist,
umfaßt. Die Abdichtung nach außen erfolgt durch einen aus Gummi oder ähnlichem elastischem
Material bestehenden Dichtungsring 13, auf dessen den Spannsegmenten zugekehrter
Seite Metallsegmente 20 fugenlos aufvulkanisiert werden können, die besonders bei
hohen Drücken das Einkriechen des Gummis in die Fugen zwischen den Spannsegmenten
verhindern.
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Um ein Herausgleiten der Spannsegmente 2 aus der Kappe 8 zu verhindern,
wenn die Zange vom Rohr abgenommen ist, sind am unteren Ende der Kappe an gegenüberliegenden
Seiten zwei ringsegmentförmige Gummi stücke 14 mittels Schrauben 15 befestigt. Wenn
beim
Unterdrucksetzen, z. B. infolge zu hohen Druckes, eine Deformierung des Rohres eintreten
sollte, so daß die Kappe 8 anfängt, von den Spannsegmenten 2 abzugleiten, so kann
die Kappe trotzdem nicht abfliegen, weil sich das im Rohr befindliche Druckmittel
durch die in der Kappe vorgesehenen Bohrungen 16 entspannen kann, bevor die Kappe
ganz von den Spannsegmenten 2 herabgeglitten ist.
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Beim Gebrauch wird die Vorrichtung so weit auf das abzudrückende
Rohr aufgeschoben, daß das Rohr am Boden der Kappe 8 anstößt. Die Spannsegmente
2 haften vermöge der Vorspannung durch den Gummiring 6 auf dem Rohr. Zur Unterstützung
des Haftens können die Segmente auf der Innenseite aufgerauht sein. Durch den Innendruck
wird der Dichtungsring 13 fest in den Ringraum zwischen Rohr und Kappe hineingepreßt,
während die Kappe 8 sich auf die Segmente 2 aufkeilt, die ihrerseits gleichfalls
durch den Innendruck in die Kappe hineingepreßt werden.
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Bei dünnwandigen Rohren, die durch die Segmente zusammengedriickt
werden könnten, kann eine an einem Ende mit Bund versehene, am anderen Ende konisch
zugespitzte Einsteckhülse 17 verwendet werden, die zwecks Anpassung an Rohre mit
verschieden großen Innendurchmessern als Spreizhülse ausgebildet sein kann.
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Die in den Abb. 4 und 5 gezeigte Vorrichtung ist besonders für kurze
Stutzen geeignet, weil infolge der in die Spannhülse einvulkanisierten Dichtung
der Dichtring 13 überflüssig wird und sich dadurch die Baulänge der Vorrichtung
entsprechend verkürzt.
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Die Spannsegmente 2a sind hier durch tangential verlaufende Teilfugen
7a voneinander getrennt. In der Ringnut 3a befindet sich eine Blattfeder 4a, die
eine axiale Verschiebung der Segmente gegeneinander verhindert. Die Abdichtung erfolgt
durch zwei in den Ringnuten 5 a und 5 b angeordnete Gummiringe 6 a und 6 b. Um ein
Durchtreten des Druckmittels durch die tangentialen Teilfugen 7a zu verhindern,
sind diese auf der Höhe der Dichtungsringe 6a und 6b durch radiale Bohrungen 18
unterbrochen, deren Durchmesser der Breite der Ringnuten 5a und 50 entspricht. In
die Bohrungen 18 sind zylindrische Gummi stücke 19 eingelegt, die durch Vulkanisieren
mit den Dichtungsringen 6a und 6b verbunden sein können. Die Fugen 7a zwischen den
Spannsegmenten sind dann durch die Stirnflächen der Dichtungsringe 6a und 6b sowie
durch die Dichtungsstücke 19 gegen das Druckmittel abgedichtet. Infolge des tangentialen
Verlaufes der Teilfugen sind die Segmente 2a ständig in Berührung miteinander und
bleiben stets gleichmäßig auf den Umfang verteilt.
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Wegen der äußerst zuverlässigen und einfachen Handhabung der erfindungsgemäßen
Rohrverschlüsse, sind diese nicht nur bei Druckproben anwendbar.
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Zum Beispiel kann man mit ihrer Hilfe in einfacher Weise Rohre unter
Druck mit einer Flüssigkeit füllen und sie auch mit kleineren Radien, als bisher
üblich, frei oder auf Rohrbiegemaschinen kalt biegen. Das kostspielige Fiillen mit
Sand oder Kolophonium und das nach dem Biegen notwendige Reinigen der Rohre wird
dadurch überflüssig.