-
Querverweis auf Voranmeldungen
-
Diese Anmeldung basiert auf der U.S. Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 13/368,589 vom 08. Februar 2012, deren Priorität sie beansprucht, und auf die sie vollinhaltlich Bezug nimmt.
-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft Rohrverbinder, wie etwa Kniestückverbindungen und „T-Stück”-Verbindungen, die verwendet werden, um Rohrelemente miteinander zu verbinden.
-
Hintergrund
-
Rohrverbinder zum gegenseitigen durchgehenden bzw. Ende-an-Ende-Verbinden von Rohrelementen, wie etwa Krümmer/Kniestücke und „T-Stücke”, umfassen miteinander verbindbare Gehäuseabschnitte, die die Endabschnitte der Rohrelemente umfangsmäßig umgebend bzw. umschließend positionierbar sind. Der Begriff „Rohrelement” bezeichnet vorliegend ein beliebiges rohrartiges Teil oder einen beliebigen rohrartigen Bestandteil rohrartiger Gestalt. Rohrelemente umfassen Rohre ebenso wie Fluidsteuerungskomponenten, wie etwa Ventile, Schmutzfänger, Durchflussbegrenzer, Druckregler und dergleichen.
-
Eine Explosionsansicht eines beispielhaften Rohrverbinders ist in 1 gezeigt. Jeder Gehäuseabschnitt der Rohrverbindung weist „Keile” genannte Vorsprünge auf, die sich radial einwärts erstrecken und beispielsweise die Außenseiten glattendiger Rohrelemente in Eingriff nehmen, wobei die Rohrelemente eine Schulter und eine Wulst oder Umfangsrillen aufweisen, die sich um jedes der zu verbindenden Rohrelemente erstrecken. Der Eingriff zwischen den Keilen und den Rohrelementen sorgt für eine mechanische Hemmung der Verbindung und gewährleistet, dass die Rohrelemente selbst unter hohen Innendrücken und Schublasten sowie von außen einwirkenden Kräften verbunden bleiben. Die Gehäuseabschnitte legen einen Ringkanal oder eine Einteilung fest, beispielsweise in Gestalt einer Aufnahme für einen Dichtungsring, typischerweise einen Elastomerring, der mit den Enden jedes Rohrelements im Eingriff steht und mit den Gehäuseabschnitten und den Rohrelementen zur Bereitstellung einer fluiddichten Abdichtung zusammenwirkt. Ein Rohr innerhalb des Rohrverbinders erstreckt sich zwischen den Ringdichtungen, um die Fluiddichtigkeit des gesamten Rohrverbinders sicherzustellen. Die Gehäuseabschnitte weisen Verbindungselemente, typischerweise in Gestalt von auswärts aus den Gehäusen vorstehenden Ansätzen auf. Die Ansätze dienen der Aufnahme einstellbarer Festlegungselemente, wie etwa Muttern und Schrauben, die einstellbar festziehbar sind, um die Gehäuseabschnitte aufeinander zu zu ziehen.
-
Die Vorsprünge auf Rohrverbindern gemäß dem Stand der Technik besitzen gekrümmte (unter gekrümmt ist vorliegend durchgängig auch bogenförmig zu verstehen) Oberflächen mit einem Krümmungsradius, der im Wesentlichen an den Krümmungsradius der Außenseite des für eine Ineingriffnahme bestimmten Rohrelements angepasst ist. Für mit gerillten Rohrelementen zum Einsatz kommende Rohrverbinder sind die Krümmungsradien der Außenseiten der Rohrelemente kleiner als die Krümmungsradien der Außenseiten der Rohrelemente außerhalb der Nuten bzw. Rillen, so dass die Vorsprünge in die Rillen passen und in diese eingreifen.
-
Verfahren zum aneinander Festlegen von Rohrelementen umfassen einen sequentiellen Installationsprozess bei Verwendung von Rohrverbindern gemäß dem Stand der Technik. Typischerweise erreicht der Rohrverbinder den Techniker mit zusammengeschraubten Gehäuseabschnitten, wobei die Ringdichtungen und das Rohr das Dichtungselement zwischen den Gehäuseabschnitten des Rohrverbinders eingeschlossen enthalten. Der Techniker zerlegt den Rohrverbinder zunächst, indem er ihn aufschraubt, die Ringdichtungen entfernt, sie ein einfettet (falls sie nicht eingefettet geliefert worden sind) und sie um die Enden der zu verbindenden Rohrelemente herum anordnet.
-
Die Installation der Ringdichtungen erfordert häufig, dass sie eingefettet und gedreht werden, damit die Rohrelemente aufgenommen werden können. Mit auf den Rohrelementen angeordneten Ringdichtungen wird das Rohr mit der Ringdichtung auf jedem Rohrelement in Eingriff gebracht. Die gehäuseabschnitte werden daraufhin die Enden der Rohrelemente übergreifend nacheinander um die Ringdichtungen und das Rohr angeordnet. Während dem Anordnen stehen die Gehäuseabschnitte im Eingriff mit den Ringdichtungen, die Keile (soweit vorhanden) fluchten mit den Rillen in den Rohrelementen, die Schrauben werden durch die Vorsprünge eingeführt, die Muttern werden auf die Schrauben geschraubt und festgezogen, wodurch die Gehäuseabschnitte aufeinander zu gezogen und die Ringdichtungen zusammengedrückt werden, um eine Abdichtung zwischen den Rohrelementen, dem Rohr und dem Rohrverbinder zu bewirken. Die Keile befinden sich im Eingriff mit den Rillen in den Rohrelementen, um eine mechanische Hemmung bereitzustellen.
-
2 zeigt einen Rohrverbinder 11 mit ersten und zweiten Gehäuseabschnitten 13 und 15. Die Gehäuseabschnitte 13 und 15 sind durch Festlegungselemente 17 aneinander angebracht und legen eine erste Aufnahme 17 und eine zweite Aufnahme (nicht gezeigt) fest. Die erste Aufnahme 19 legt eine Öffnung 21 zum Aufnehmen eines Rohrelements fest. Die Gehäuseabschnitte 13 und 15 sind in beabstandeter Beziehung zueinander auf der Außenseite der zwischen den Gehäuseabschnitten eingeschlossenen Dichtung 23 abgestützt. Diese Konfiguration ergibt sich daraus, dass der Umfang der Außenseite einer unverformten Dichtung 23 größer ist als die Summe der Umfänge der Flächen auf den Gehäuseabschnitten, mit denen die Dichtungsaußenseite in Verbindung steht. Wenn die Gehäuseabschnitte auf diese Weise abgestützt sind, können die Rohrelemente in die Öffnung 21 zwischen den Gehäuseabschnitten eingeführt werden, ohne dass der Rohrverbinder zerlegt werden muss. Diese Lösung für das Problem der Installation mechanischer Rohrverbinder ist jedoch mit einigen Nachteilen behaftet. Insbesondere ist festzustellen, dass die Dichtung 23 durch die Geometrie eines eng sitzenden Gehäuseabschnitts, der auf zumindest einem Abschnitt der Dichtung sitzt, bevor die Dichtung in der Eintiefung des Gehäuseabschnitts ihren korrekten Sitz einnimmt, in eine ovale Gestalt verformt wird. Wenn das Ausmaß der Verformung keiner Kontrolle unterliegt, kann die ovale Gestalt zu einem Einklemmen und einer Beschädigung der Dichtung führen.
-
Wie vorstehend erläutert, erfordert die Installation von Dichtungsverbindern in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik, dass der Techniker typischerweise nicht weniger als dreizehn Einzelteile handhabt und den Rohrverbinder vollständig zerlegen und wieder zusammenbauen muss. Zeit, Mühe und Kosten würden sich in erheblichem Umfang einsparen lassen, wenn der Techniker den Ringverbinder installieren könnten, ohne dass dieser zunächst vollständig zerlegt und daraufhin Stück für Stück wieder zusammengebaut werden müsste. Ferner besteht eindeutig ein Bedarf an einem Rohrverbinder, bei dem die Verformung des Dichtungsrings kontrollierbar ist, um eine Beschädigung der mit dem Rohrverbinder zu verwendenden Ringdichtung zu vermeiden, und um zu gewährleisten, dass die Rohrelemente, ohne diese zerlegen zu müssen, zuverlässig eingeführt werden können.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft einen Rohrverbinder zum gegenseitigen Verbinden von zumindest zwei Rohrelementen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Rohrverbinder erste und zweite Gehäuseabschnitte, die aneinander angebracht sind und zumindest erste und zweite Aufnahmen festlegen. Die ersten und zweiten Aufnahmen legen jeweils erste und zweite Öffnungen zur Aufnahme der Rohrelemente fest. Die Gehäuseabschnitte legen außerdem einen Fluidpfad fest, der sich zwischen den ersten und zweiten Aufnahmen erstreckt. Zumindest ein einstellbares Festlegungselement legt die ersten und zweiten Gehäuseabschnitte aneinander fest. Die Gehäuseabschnitte werden in beabstandeter Beziehung gehalten, die ausreicht, dass die Rohrelemente in die Aufnahmen einführbar sind, während die Gehäuseabschnitte aneinander angebracht sind. Die Festlegungselemente sind einstellbar verspannbar bzw. festlegbar, um die Gehäuseabschnitte aufeinander zu ziehen und die Aufnahmen in Eingriff mit den Rohrelementen zu bringen, um die Rohrelemente aneinander festzulegen.
-
Die erste Aufnahme muss mit der zweiten Aufnahme nicht koaxial fluchten. In einer derartigen Ausführungsform umgibt die erste Aufnahme eine erste Achse, die koaxial zur ersten Öffnung ausgerichtet ist, und die zweite Aufnahme umgibt eine zweite Achse, die koaxial zur zweiten Öffnung ausgerichtet ist, wobei die ersten und zweiten Achsen unter einem Winkel zueinander ausgerichtet sind. Die ersten und zweiten Achsen weisen einen Ausrichtungswinkel von etwa 90° bis etwa 174° in Bezug aufeinander auf.
-
Jeder Gehäuseabschnitt umfasst eine erste gekrümmte Fläche, die sich umfangsmäßig um die erste Öffnung erstreckt. Zumindest ein Abschnitt jeder ersten gekrümmten Fläche ist mit einem jeweiligen der Rohrelemente in Eingriff bringbar. Die erste gekrümmte Fläche weist zur ersten Achse. Die erste gekrümmte Fläche weist ausgehend von einem ersten Krümmungszentrum gemessen einen ersten Krümmungsradius auf. Eine erste Rückwand ist benachbart zur ersten gekrümmten Fläche angeordnet. Die erste Rückwand weist eine gekrümmte Fläche auf, die zur ersten Achse weist, Die gekrümmte Fläche der ersten Rückwand weist gemessen ausgehend von einem zweiten Krümmungszentrum einen zweiten Krümmungsradius auf. Das zweite Krümmungszentrum fällt gemessen in einer Ebene senkrecht zur ersten Achse nicht mit dem ersten Krümmungszentrum zusammen.
-
Bei einer Ausführungsform kommt das erste Krümmungszentrum näher an der gekrümmten ersten Rückwand zu liegen als am zweiten Krümmungszentrum gemessen an einem Punkt auf der gekrümmten Fläche der ersten Rückwand, der kollinear zu den ersten und zweiten Krümmungszentren ist. Bei einer weiteren Ausführungsform sind die ersten und zweiten Krümmungszentren kollinear entlang einer ersten Linie, die senkrecht zu einer zweiten Linie ausgerichtet ist, die sich zwischen einem ersten Ende des Gehäuseabschnitts und einem zweiten Ende des Gehäuseabschnitts erstreckt.
-
Das zweite Krümmungszentrum kann von dem ersten Krümmungszentrum um eine Distanz von etwa 0,025 cm (0,01 Inches) bis etwa 0,25 cm (0,1 Inches), oder um eine Distanz von etwa 0,05 cm (0.02 Inches) bis etwa 0,1 cm (0.04 Inches), oder um eine Distanz von etwa 0,08 cm (0.03 Inches) entfernt sein.
-
Der Rohrverbinder kann ferner eine erste Dichtung umfassen, die innerhalb der ersten Aufnahme angeordnet ist. Die erste Dichtung umgibt die erste Öffnung. Eine zweite Dichtung ist innerhalb der zweiten Aufnahme angeordnet und umgibt die zweite Öffnung. Ein Rohr erstreckt sich innerhalb der Aufnahme zwischen den beiden Dichtungen. Das Rohr kann integral mit den ersten und zweiten Dichtungen gebildet sein, oder die Dichtungen können dichtend im Eingriff mit dem Rohr stehen, wenn sie zwischen den ersten und zweiten Gehäuseabschnitten zusammengedrückt werden. Die Dichtungen tragen die ersten und zweiten Gehäuseabschnitte in beabstandeter Beziehung, die ausreicht, die Rohrelemente zwischen den Gehäuseabschnitten einzuführen, und sie können eine oval verformte Gestalt aufweisen oder im wesentlichen unverformt sein und runde Gestalt aufweisen. Der Verformungsgrad der Dichtungen wird durch den Versatz der ersten und zweiten Krümmungszentren bestimmt. Die erste Dichtung weist einen Umfang auf, der länger ist als die Summe der beiden Längen der gekrümmten Flächen der ersten Rückwände der Gehäuseabschnitte.
-
Bei einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rohrverbinders zum miteinander Verbinden von Rohrelementen nimmt die Distanz zwischen der gekrümmten Fläche der ersten Rückwand und der ersten gekrümmten Fläche gemessen entlang einer vorstehenden Linie, die sich ausgehend von der ersten Achse erstreckt, einen ersten Wert in einem ersten Punkt auf halber Strecke zwischen den Enden des Gehäuseabschnitts und einen zweiten Wert benachbart zu zumindest einem der Enden des Gehäuseabschnitts ein. Der erste Wert ist kleiner als der zweite Wert.
-
Die Distanz zwischen der gekrümmten Fläche der ersten Rückwand und der ersten gekrümmten Fläche kann in einem Punkt auf halber Strecke zwischen den Enden des Gehäuseabschnitts einen minimalen Wert und in einem zweiten Punkt einen maximalen Wert einnehmen. Der zweite Punkt kann an dem zumindest einen Ende des Gehäuseabschnitts zu liegen kommen. Die Distanz zwischen der gekrümmten Fläche der ersten Rückwand und der ersten gekrümmten Fläche in einem dritten Punkt, der am anderen der Enden des Gehäuseabschnitts zu liegen kommt, kann einen dritten Wert einnehmen, der in etwa gleich dem zweiten Wert ist.
-
Bei einer speziellen Ausführungsform umfasst die gekrümmte Fläche der ersten Rückwand einen ersten Abschnitt mit einer gebogenen Fläche, und einen zweiten Abschnitt mit einer gebogenen Fläche. Der zweite Abschnitt kommt benachbart zu dem zumindest einen Ende des Gehäuseabschnitts zu liegen. Jeder Punkt auf dem zweiten Abschnitt ist weiter von der ersten Achse entfernt als jeder Punkt auf dem ersten Abschnitt. Die gekrümmte Fläche der ersten Rückwand kann außerdem einen dritten Abschnitt mit gebogener Fläche aufweisen. Der dritte Abschnitt kommt benachbart zu einem anderen der Enden des Gehäuseabschnitts zu liegen. Jeder Punkt auf dem dritten Abschnitt ist weiter entfernt von der ersten Achse als jeder Punkt auf dem ersten Abschnitt.
-
Der zweite Abschnitt der gekrümmten Fläche der ersten Rückwand kann einen Winkel von etwa 5° bis etwa 80°, oder von etwa 5° bis etwa 45° einschließen. Der dritte Abschnitt der gekrümmten Fläche der ersten Rückwand kann einen Winkel von 5° bis etwa 80°, oder von etwa 5° bis etwa 45° einschließen.
-
Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rohrverbinders umfasst die gekrümmte Fläche der ersten Rückwand einen ersten Abschnitt mit einem ersten Krümmungsradius, und einen zweiten Abschnitt mit einem unendlichen Krümmungsradius. Der zweite Abschnitt kommt benachbart zu dem zumindest einen Ende des Gehäuseabschnitts zu liegen. Jeder Punkt auf dem zweiten Abschnitt liegt weiter entfernt von der ersten Achse als jeder Punkt auf dem ersten Abschnitt. Die gekrümmte Fläche der ersten Rückwand kann außerdem einen dritten Abschnitt umfassen, der einen unendlichen Krümmungsradius aufweist. Jeder Punkt auf dem dritten Abschnitt ist weiter entfernt von der ersten Achse als jeder Punkt auf dem ersten Abschnitt. Der dritte Abschnitt kommt benachbart zu einem anderen der Enden des Gehäuseabschnitts zu liegen. Der zweite Abschnitt der gekrümmten Fläche der ersten Rückwand kann einen Winkel von etwa 5° bis etwa 45°, oder von etwa 5° bis etwa 30° überspannen. Der dritte Abschnitt der gekrümmten Fläche der ersten Rückwand kann einen Winkel von etwa 5° bis etwa 45°, oder von etwa 5° bis etwa 30° überspannen. Bei einer anderen Ausführungsform kann die gekrümmte Fläche der ersten Rückwand außerdem mehrere zweite Abschnitte der gekrümmten Fläche der ersten Rückwand umfassen, wobei jeder der zweiten Abschnitte einen unendlichen Krümmungsradius aufweist. Außerdem kann die gekrümmte Fläche der ersten Rückwand mehrere dritte Abschnitte der gekrümmten Fläche der ersten Rückwand umfassen, von denen jeder einen unendlichen Krümmungsradius aufweist. Die dritten Abschnitte der gekrümmten Flächen der ersten Rückwand kommen benachbart zu einem anderen der Enden des Gehäuseabschnitts zu liegen. Die mehreren zweiten Abschnitte der gekrümmten Fläche der ersten Rückwand können einen Winkel von etwa 5° bis etwa 80° oder von etwa 5° bis etwa 30° überspannen. Die mehreren dritten Abschnitte der ersten Rückwand können einen Winkel von etwa 5° b bis etwa 80°, oder von etwa 5° bis etwa 30° überspannen.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform können die ersten und zweiten Gehäuseabschnitte außerdem eine dritte Aufnahme festlegen. Bei dieser Ausführungsform legt die dritte Aufnahme eine dritte Öffnung zum Aufnehmen von einem der Rohrelemente fest. Die Gehäuseabschnitte legen außerdem einen Fluidpfad fest, der sich zwischen den ersten, zweiten und dritten Aufnahmen erstreckt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform eines Rohrverbinders mit einer dritten Aufnahme kann die erste Aufnahme eine erste Achse umgeben, die koaxial zur ersten Öffnung ausgerichtet ist, wobei die zweite Aufnahme eine zweite Achse umgibt, die koaxial zur ersten Achse ausgerichtet ist, und wobei die dritte Aufnahme eine dritte Achse umgibt, die koaxial zur dritten Öffnung ausgerichtet ist. Die ersten und zweiten Achsen können kollinear zueinander verlaufen und die dritte Achse kann unter einem Winkel zu den ersten und zweiten Achsen verlaufen. Die ersten und dritten Achsen können einen Ausrichtungswinkel von etwa 30° bis etwa 150° in Bezug aufeinander aufweisen.
-
Eine beispielhafte Ausführungsform kann außerdem zumindest einen Ansatz umfassen, der sich ausgehend von jedem der ersten und zweiten Gehäuseabschnitte erstreckt. Jeder der Ansätze legt ein Loch zum Aufnehmen von einem der Festlegungselemente fest.
-
Eine beispielhafte Ausführungsform weist eine erste Dichtung auf, die innerhalb der ersten Aufnahme angeordnet ist und die erste Öffnung umgibt. Eine zweite Dichtung ist innerhalb der zweiten Aufnahme angeordnet und umgibt die zweite Öffnung. Eine dritte Dichtung ist innerhalb der dritten Aufnahme angeordnet und umgibt die dritte Öffnung. Ein Rohr erstreckt sich innerhalb der Aufnahme zwischen den ersten, zweiten und dritten Dichtungen. Das Rohr kann integral mit den ersten, zweiten und dritten Dichtungen gebildet sein.
-
Bei einer alternativen Ausführungsform stehen die Dichtungen abdichtend im Eingriff mit dem Rohr, wenn die Dichtungen zwischen den ersten und zweiten Gehäuseabschnitten zusammengedrückt werden. Die ersten und zweiten Gehäuseabschnitte können in der beabstandeten Beziehung durch Kontakt mit den ersten und zweiten Dichtungen getragen bzw. abgestützt sein. Zu diesem Zweck können die ersten und zweiten Dichtungen einen Außenumfang aufweisen, der dazu bemessen ist, die Gehäuseabschnitte in beabstandeter Beziehung zu halten, die ausreicht, dass die Rohrelemente in die Aufnahmen einführbar sind.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform können die ersten und zweiten Gehäuseabschnitte in der beabstandeten Beziehung durch Kontakt mit den ersten, zweiten und dritten Dichtungen getragen bzw. abgestützt sein. Die ersten, zweiten und dritten Dichtungen können einen Außenumfang aufweisen, der dazu bemessen ist, die Gehäuseabschnitte in beabstandeter Beziehung zu halten, die ausreicht, dass die Rohrelemente in die Aufnahmen einführbar sind.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt eine Explosionsansicht eines Beispiels eines Kniestück-Rohrverbinders gemäß der Erfindung;
-
2 zeigt eine Aufrißansicht eines Beispiels eines mechanischen Rohrverbinders gemäß der Erfindung;
-
3 zeigt eine Aufrißsansicht eines Beispiels eines mechanischen Rohrverbinders gemäß der Erfindung;
-
4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Gehäuseabschnitts eines beispielhaften mechanischen Rohrverbinders gemäß der Erfindung;
-
5 zeigt eine Querschnittsansicht des Gehäuseabschnitts eines beispielhaften mechanischen Rohrverbinders entlang der Linie 5-5 von 4;
-
6 zeigt eine Querschnittsansicht eines Gehäuseabschnitts eines beispielhaften mechanischen Rohrverbinders gemäß der Erfindung;
-
7 zeigt eine Querschnittsansicht eines Gehäuseabschnitts eines beispielhaften mechanischen Rohrverbinders gemäß der Erfindung;
-
8 zeigt eine Querschnittsteilansicht eines beispielhaften Gehäuseabschnitts in vergrößertem Maßstab;
-
9 zeigt eine Ansicht des vormontierten Kniestück-Rohrverbinders von 1 in installationsfertiger Konfiguration;
-
10 zeigt eine Ansicht des Rohrelemente miteinander verbindenden Kniestück-Rohrverbinders von 1;
-
11 zeigt eine Explosionsansicht einer alternativen Ausführungsform eines Kniestück-Rohrverbinders gemäß der Erfindung;
-
12 zeigt eine Ansicht des vormontierten Kniestück-Rohrverbinders von 11 in installationsfertiger Konfiguration;
-
13 zeigt eine Ansicht des Rohrelemente miteinander verbindenden Kniestück-Rohrverbinders von 11;
-
14 zeigt eine Ansicht eines vormontierten T-Stück-Rohrverbinders gemäß der Erfindung in installationsfertiger Konfiguration;
-
15 zeigt eine Seitenansicht eines Abschnitts des T-Stück-Rohrverbinders von 14 unter Darstellung der Innenseiten des Rohrverbinders;
-
16 zeigt eine Ansicht des Rohrelemente miteinander verbindenden Rohrverbinders von 14.
-
Detaillierte Beschreibung
-
3 zeigt eine Aufrißansicht eines beispielhaften Rohrverbinders 10 in Übereinstimmung mit der Erfindung. 1 zeigt eine Explosionsansicht des beispielhaften Rohrverbinders 10. Der Rohrverbinder 10 umfasst erste und zweite Gehäuseabschnitte 12 und 14. Wenn die Gehäuseabschnitte, wie in 9 gezeigt, aneinander angebracht sind, legen sie zumindest eine erste Aufnahme 16 und eine zweite Aufnahme 18 fest, die an gegenüberliegenden Enden des Rohrverbinders zu liegen kommen. Die Aufnahmen 16 und 18 legen jeweilige erste und zweite Öffnungen 20 und 22 zum Aufnehmen jeweiliger Rohrelemente 24 und 26 fest, die in Phantomlinien dargestellt sind. Die Gehäuseabschnitte 12 und 14 legen außerdem zusammen einen Fluidpfad fest, der sich zwischen den ersten und zweiten Aufnahmen 16 und 16 erstreckt, wobei der Fluidpfad in 1 der Klarheit wegen durch den Pfeil 28 bezeichnet ist.
-
Mehre Ansätze 30 erstrecken sich ausgehend von jedem Gehäuseabschnitt 12 und 14. Bei dem in 1 gezeigten beispielhaften Rohrverbinder weist jeder Gehäuseabschnitt drei Ansätze auf. Die Ansätze 30 legen Löcher 32 fest. Wenn die Gehäuseabschnitte 12 und 14 wie in 9 gezeigt aufeinander zu weisend zusammengebaut sind, fluchten die Löcher 32 in den Ansätzen 30 zur Aufnahme von Festlegungselementen 34, welche die Gehäuseabschnitte zur Bildung des Rohrverbinders 10 miteinander verbinden. Die Festlegungselemente 34 sind einstellbar verspannbar bzw. festlegbar, um die ersten und zweiten Gehäuseabschnitte 12 und 14 aufeinander zu zu ziehen, und um die ersten und zweiten Aufnahmen 16 und 18 (jeweils) in Eingriff mit den Rohrelementen 24 und 26 zu bringen, um die Rohrelemente aneinander festzulegen, wie in 10 gezeigt.
-
Bei der beispielhaften Ausführungsform des Rohrverbinders 10, fluchtet die erste Aufnahme 16 nicht koaxial mit der zweiten Aufnahme 18. Wie in 3 und 10 gezeigt, liegt die erste Aufnahme 16 auf einer ersten Achse 36, die koaxial zur ersten Öffnung 20 ausgerichtet ist, und die zweite Aufnahme 18 liegt auf einer zweiten Achse 38, die koaxial zu der zweiten Öffnung ausgerichtet ist. Die Achsen 36 und 38 können zur Festlegung der relativen gegenseitigen winkelmäßigen Ausrichtung der Aufnahmen 16 und 18 verwendet werden, wodurch der Typ des Rohrverbinders bestimmt wird. Bei dem Rohrverbinder 10 beträgt der Ausrichtungswinkel 40 zwischen den Achsen 36 und 38 etwa 90°, wodurch dieser Rohrverbinder ein 90°-Kniestück bildet. Für praxisgerechte Kniestückkonstruktionen liegt der Ausrichtungswinkel zwischen etwa 90° und etwa 174°, wie durch eine Phantomlinie gezeigt.
-
Wie in 5 gezeigt, weist jeder Gehäuseabschnitt (gezeigt ist der Gehäuseabschnitt 12) einen ersten Vorsprung 42 auf, der sich umfangsmäßig um die erste Öffnung 20 erstreckt. Zumindest ein Abschnitt jedes Vorsprungs kann mit jedem ersten Rohrelement in Eingriff gebracht werden, um einen mechanischen Eingriff bereitzustellen, und um die Rohrelemente zusammenzuhalten. Die ersten Vorsprünge 42 stehen mit der Außenseite der Rohrelemente im Eingriff, bei der es sich um eine ebene Fläche handeln kann, um eine Fläche, die eine Umfangsnut bzw. -rille bildet oder um eine Fläche, die beispielsweise eine vorstehende Schulter, eine Schulter oder eine Wulst aufweist. Die ersten Vorsprünge 42 können eine Kerbe oder mehrere Kerben 128 aufweisen (s. beispielsweise 1, 9 und 10), um das Einführen der Rohrelemente in die erste Öffnung 20 zu erleichtern. Wie in 4 und 5 gezeigt, weist jeder Vorsprung 42 eine zur ersten Achse 36 weisende gebogene bzw. gekrümmte Fläche 44 auf. Die gekrümmte Fläche 44 jedes Vorsprungs weist einen Krümmungsradius 50 gemessen ausgehend vom Krümmungszentrum 52 der gekrümmten Fläche auf.
-
Um die durch den Rohrverbinder 10 gebildete Verbindung zwischen Rohrelementen fluiddicht zu gestalten, ist zwischen den Gehäuseabschnitten 12 und 14 ein Dichtungselement 54 angeordnet. Wie in 1 gezeigt, umfasst das Dichtungselement 54 eine erste Dichtung 55, die in der ersten Aufnahme 16 zu liegen kommt, eine zweite Dichtung 58, die in der zweiten Aufnahme 18 zu liegen kommt, und ein Rohr 60, das sich in dem Rohrverbinder 10 entlang dem Fluidpfad 28 zwischen den ersten und zweiten Dichtungen 55 und 58 erstreckt. Bei diesem Beispiel sind die ersten und zweiten Dichtungen 55 und 58 mit dem Rohr 60 integral in einem Stück gebildet. Das Dichtungselement 54 kann aus Elastomermaterialien gebildet sein, wie etwa EPDM, sowie aus Nitrile, Silikon, Neopren und aus Fluorpolymerelastomeren.
-
Die Aufnahme 16 nimmt die erste Dichtung 55 auf (5 und 9), die zwischen den Gehäuseabschnitten 12 und 14 zu liegen kommt (s. 3), um eine fluiddichte Abdichtung zu gewährleisten. Bei diesem beispielhaften Rohrverbinder trägt bzw. hält zumindest ein Abschnitt 54 der Dichtung, beispielsweise der ersten Dichtung 55 die zusammengebauten Gehäuseabschnitte 12 und 14 in beabstandeter Beziehung. Die erste Rückwand 46 kommt benachbart zum ersten Vorsprung 42 zu liegen und weist, wie in 4 und 5 gezeigt, eine gebogene bzw. gekrümmte Fläche 48 auf, die zur ersten Achse 36 weist. Die gekrümmte Fläche 48 der ersten Rückwand weist einen Krümmungsradius 62 gemessen ausgehend vom Krümmungszentrum 64 der gekrümmten Fläche der Rückwand auf. In der senkrecht zur ersten Achse 36 des Rohrverbinders 10 ausgerichteten Ebene 66 fällt das Krümmungszentrum 52 der gekrümmten Fläche 44 auf dem ersten Vorsprung 42 nicht mit dem Krümmungszentrum 64 der gekrümmten Fläche 48 der ersten Rückwand 46 zusammen. Bei dem in 4 gezeigten Beispiel liegen die Krümmungszentren 52 näher an der gekrümmten Fläche der ersten Rückwand 46 als das Krümmungszentrum 64 der gekrümmten Fläche 48 der ersten Rückwand gemessen zu einem Punkt 68 auf der gekrümmten Fläche 48 der Rückwand, der auf der Verbindungslinie der Krümmungszentren 52 und 64 liegt, wie durch ein Liniensegment 70 gezeigt. Wie außerdem in 4 gezeigt, liegen die Krümmungszentren 52 und 64 und der Punkt 68 auf der gekrümmten Fläche 48 der Rückwand sämtliche auf der Linie 70, die senkrecht zu einer zweiten Linie 72 ausgerichtet ist, die sich zwischen den Enden 74 und 76 des ersten Gehäuseabschnitts 12 erstreckt.
-
Der Versatzabstand 78 zwischen dem Krümmungszentrum 52 und dem Krümmungszentrum 64 führt zu einer exzentrisch geformten Aufnahme 16 variierender Tiefe, wobei die gekrümmte Fläche 48 der ersten Rückwand sich ausgehend von einem echten Kreis weiter nach außen erstreckt, wenn man sich entlang der ersten Rückwand ausgehend von der Mitte des ersten Vorsprungs zum jeweiligen Ende 74 oder 76 des Gehäuseabschnitts bewegt. Wenn die Tiefe 80 der Aufnahme 16, gemessen ausgehend von der gekrümmten Fläche 44 des ersten Vorsprungs zur gekrümmten Fläche 48 der Rückwand, den Wert „h” in der Mitte des ersten Vorsprungs 42 einnimmt, beträgt die Tiefe 80a am jeweiligen Ende 74, 76 des ersten Gehäuseabschnitts 12 ungefähr „h” (80 + Versatzabstand 78). Die Tiefe 80 kann als Distanz zwischen der gekrümmten Fläche 44 des ersten Vorsprungs 42 und der gekrümmten Fläche 48 der ersten Rückwand 46 definiert werden, gemessen entlang einer radial vorstehenden Linie, die sich ausgehend von der ersten Achse 36 erstreckt. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform variiert diese Distanz, die Tiefe 80, zwischen dem Wert h in einem Punkt zwischen den Enden 74 und 76 des ersten Gehäuseabschnitts, und dem größeren Wert h + Versatzabstand in Punkten an jedem Ende des Gehäuseabschnitts. Diese vergrößerte Tiefe an den Enden des Gehäuseabschnitts schafft für die Dichtung an den Enden des Gehäuseabschnitts nach außen gerichtet einen größeren radialen Platz bzw. Raum, wobei dieser Gehäuseabschnitt aufgrund der Geometrie der ersten Dichtung 55 und der Aufnahme 16 normalerweise die erste Dichtung berühren und zu Ungunsten ihrer runden Gestalt verformen würde, wie in 2 gezeigt. Da die Aufnahme 16 jedoch exzentrisch ist, wobei ihre Exzentrizität entsprechend der Distanz h + Versatzabstand an den Enden 74 und 76 der Gehäuseabschnitte 12 und 14 ein Maximum (und auf halbem Weg zwischen den Enden ein Minimum von „h”) einnimmt, kann die Berührung zwischen der gekrümmten Fläche 48 der ersten Rückwand 46 und der Außenseite 56 der ersten Dichtung 55 gesteuert werden, wodurch der Verformungsgrad der ersten Dichtung aus ihrer runden Gestalt heraus gesteuert werden kann, wenn der Rohrverbinder 10 am Herstellungsort montiert wird, indem die ersten und zweiten Gehäuseabschnitte 12 und 14 auf der Außenseite 56 der ersten Dichtung 55 in beabstandeter Beziehung derart abgestützt werden, dass die Rohrelemente in die erste Öffnung 20 eingeführt werden können, ohne dass der Rohrverbinder zerlegt werden muss. Die ersten und zweiten Gehäuseabschnitte 12 und 14 können deshalb in beabstandeter Beziehung abgestützt werden, weil der Umfang der Außenseite 56 der unverformten Dichtung 55 größer ist als die Summe der Umfänge der gekrümmten Flächen 48 auf den Gehäuseabschnitten 12 und 14, mit denen die Außenseite 56 der Dichtung 55 in Verbindung steht. Der Verformungsgrad der Dichtung 55 kann unter Bereitstellung der in 3 gezeigten runden Gestalt, von im Wesentlichen unverformt bis zu einer ovalen Gestalt der Dichtung 23 in 2 reichen. Wenn der Versatzabstand 78 größer wird, nimmt die Gestalt an Ovalität ab. Während im Wesentlichen die gesamte Verformung der Dichtung vermieden werden kann, ist es für praxisgerechte Anwendungen mitunter vorteilhaft, einen gesteuerten Verformungsgrad vorzusehen. Ein Vorteil wird mit einem Verformungsgrad erzielt, bei dem ein Quetschen der Dichtung vermieden wird, während ausreichend Exzentrizität beibehalten wird, damit die Dichtung eines der Rohrenden ergreifen kann, und diese auf dem Rohrelement hält, wenn dieses in die Öffnung eingeführt wird. Diese gewährleistet eine problemlose Montage der Rohrverbindung, da der damit befasste Techniker den Rohrverbinder und das erste Rohrelemente nicht zusammenzuhalten braucht, während er das zweite Rohrelement in Eingriff mit dem Rohrverbinder bringt. Versatzabstände 78 von etwas 0,03 cm (0,01 Inches) bis etwa 0,3 cm (0.1 Inches) haben sich für Rohrverbinder für Rohrelemente als praxisgerecht herausgestellt, die einen nominellen Außendurchmesser 25,4 cm (10 Inches) oder einen kleineren Außendurchmesser aufweisen. Der Versatzabstand kann von etwas 0,05 cm (0.02 Inches) bis etwa 0,1 cm (0.04 Inches) betragen, wobei ein Versatzabstand von etwas 0,08 cm (0.03 Inches) für einige Kombinationen von Rohrverbindern und Rohrelementen vorteilhaft ist.
-
6 und 7 zeigen jeweilige Gehäuseabschnitte 82 und 84, wobei die Distanz 80 zwischen der gekrümmten Fläche 44 des ersten Vorsprungs 42 und die gekrümmte Fläche 48 der ersten Rückwand 46, gemessen entlang einer radial vorstehenden Linie 86, die sich ausgehend von der ersten Achse 36 erstreckt, an einem Punkt 88 auf halber Strecker zwischen den Enden 74 und 76 des Gehäuseabschnitts kleiner ist als an einem Punkt 90 nahe einem der Enden des Gehäuseabschnitts.
-
Für den in 6 gezeigten Gehäuseabschnitt 82 umfasst die gekrümmte Fläche 48 der ersten Rückwand 46 einen ersten Flächenabschnitt 92, der einen ersten Krümmungsradius 94 aufweist, und einen zweiten Flächenabschnitt 96, der nahe dem Ende 74 des Gehäuseabschnitts 82 zu liegen kommt, der einen zweiten Krümmungsradius 98 aufweist. Jeder Punkt auf dem zweiten Flächenabschnitt 98 ist von der ersten Achse 36 weiter entfernt als jeder Punkt auf dem ersten Abschnitt 92. Die Distanz 80 zwischen der gekrümmten Fläche 44 des ersten Vorsprungs 42 und der gekrümmten Fläche 48 auf der ersten Rückwand 48 ist über den Winkel 100, der durch den ersten Flächenabschnitt 92 aufgespannt ist, kleiner als über den Winkel 102, der durch den zweiten Flächenabschnitt 96 aufgespannt ist. Der zweite Flächenabschnitt 96 kann einen Winkel von etwa 5° bis etwa 80° aufspannen, wobei ein Aufspannwinkel von 5° bis etwa 45° ebenfalls praxisgerecht ist.
-
Bei diesem Beispiel umfasst die gekrümmte Fläche 48 außerdem einen dritten Flächenabschnitt 104, der am gegenüberliegenden Ende 76 des Gehäuseabschnitts zu liegen kommt. Der dritte Flächenabschnitt 104, weist einen Krümmungsradius 106 auf. (Die jeweiligen Krümmungsradien 98 und 106 des zweiten Flächenabschnitts 96 und des dritten Flächenabschnitts 104 können einander entsprechen.) Jeder Punkt auf dem dritten Flächenabschnitt 104 ist von der ersten Achse 36 weiter entfernt als jeder Punkt auf dem ersten Abschnitt 92. Die Distanz 80 zwischen der gekrümmten Fläche 44 des ersten Abschnitts 42 und der gekrümmten Fläche 48 der ersten Rückwand 46 ist über den durch den ersten Flächenabschnitt 92 aufgespannten Winkel 100 kleiner als der durch den dritten Flächenabschnitt 104 aufgespannten Winkel 107. Der dritte Flächenabschnitt 104 kann einen Winkel von etwa 5° bis etwa 80° aufspannen. Ein Aufspannwinkel von etwa 5° bis etwa 45° ist ebenfalls praxisgerecht.
-
Es wird bemerkt, dass die Abstände 80 und Differenzen zwischen den Krümmungsradien der Klarheit der Darstellung wegen übertrieben groß dargestellt sind. Während die geometrischen Beziehungen zwischen den gekrümmten Flächen 44 und 48 für einen (einzigen) Vorsprung 42 auf einem (einzigen) Gehäuseabschnitt erläutert sind, wird darauf hingewiesen, dass jeder Gehäuseabschnitt eines Rohrverbinders einen derartigen Vorsprung aufweisen kann, der jede Öffnung des Rohrverbinders umgeben kann, und eine derartige Rückwand, die benachbart zu jedem jeweiligen Vorsprung zu liegen kommt. Ferner wird bemerkt, dass die geometrische Beziehung zwischen den gekrümmten Flächen auf jedem Vorsprung, und der gekrümmten Fläche jeder Rückwand dieselbe sein kann. Beispielsweise kann in Betracht gezogen werden, dass jeder Gehäuseabschnitt außerdem einen zweiten Vorsprung umfassen kann, der sich umfangsmäßig um die zweite Öffnung 22 (s. 1 und 9–13) des Rohrverbinders erstreckt. Bei diesem Beispiel ist zumindest ein Abschnitt des zweiten Vorsprungs mit einem der Rohrelemente (das Rohrelement 26 in 10 und 13) in Eingriff bringbar, und der zweite Vorsprung weist eine gekrümmte Fläche auf, die zur zweiten Achse 38 weist (s. 10). Jeder Gehäuseabschnitt kann außerdem eine zweite Rückwand aufweisen, die benachbart zum zweiten Vorsprung zu liegen kommt. Die zweite Rückwand weist eine gekrümmte Fläche auf, die zur zweiten Achse 38 weist. Es wird bemerkt, dass die geometrische Beziehung zwischen dem zweiten Vorsprung und der zweiten Rückwand dieselbe sein kann wie die geometrische Beziehung zwischen den gekrümmten Flächen 44 und 48 des ersten Vorsprungs und der ersten Rückwand 46.
-
Im Falle des in 7 gezeigten Gehäuseabschnitts 84 umfasst die gekrümmte Fläche 48 der Rückwand 46 einen ersten Flächenabschnitt 108, der einen ersten Krümmungsradius 110 aufweist, und einen zweiten Flächenabschnitt 112, der nahe dem Ende 74 des Gehäuseabschnitts zu liegen kommt. Der zweite Flächenabschnitt 112 weist einen unendlichen Krümmungsradius auf, was bedeutet, dass die Distanz 80 zwischen der gekrümmten Fläche 44 des Vorsprungs 42 und der gekrümmten Fläche 48 der Rückwand 46 über den Winkel 116, der durch den ersten Flächenabschnitt 108 aufgespannt wird, über den Winkel 118 kleiner ist, der durch den zweiten Flächenabschnitt 112 aufgespannt wird, entsprechend der Facette 114. Der zweite Flächenabschnitt 112 kann einen Winkel 118 von etwa 5° bis etwa 45° aufspannen. Ein Aufspannwinkel von etwa 5° bis etwa 30° ist ebenfalls praxisgerecht.
-
In diesem Beispiel umfasst die gekrümmte Fläche 48 außerdem einen dritten Flächenabschnitt 120, der am gegenüberliegenden Ende 76 des Gehäuseabschnitts zu liegen kommt. Auch bei diesem Beispiel weist der dritte Flächenabschnitt 120 einen unendlichen Krümmungsradius unter Bildung einer Facette 122. Die Facette 122 ist derart angeordnet, dass die Distanz 80 zwischen der gekrümmten Fläche 44 des Vorsprungs 42 und der gekrümmten Fläche 48 der Rückwand 46 über den Winkel 116, der durch den ersten Flächenabschnitt 108 aufgespannt ist, kleiner ist als über den Winkel 124, der durch den dritten Flächenabschnitt 120 aufgespannt ist. Der dritte Flächenabschnitt 120 kann einen Winkel 124 von etwa 5° bis etwa 45° aufspannen. Ein Aufspannwinkel von etwa 5° bis etwa 30° ist ebenfalls praxisgerecht. Während die zweiten und dritten Flächenabschnitte 112 und 120 des Gehäuseabschnitts 84 als jeweils aus einer einzigen Facette 114 und 122 bestehend gezeigt sind, können vorteilhafterweise auch mehrere Facetten nahe jedem Ende des Gehäuseabschnitts 84 gebildet sein. Ein Beispiel dieser Mehr-Facetten-Struktur ist in 8 in vergrößertem Maßstab gezeigt, wobei die Fläche 48 des Gehäuseabschnitts 84 aus mehreren zweiten Flächenabschnitten 112a, 112b, 112c besteht, von denen jeder einen unendlichen Krümmungsradius ausweist und jeweilige Facetten 114a, 114b, 114c bildet. Die mehreren Flächenabschnitte 112a, 112b, 112c können einen Winkel 125 von etwa 5° bis etwa 80° aufspannen. Ein Aufspannwinkel von etwa 5° bis etwa 30° ist ebenfalls praxisgerecht.
-
Es wird bemerkt, dass die Abstände 80 der Klarheit der Darstellung wegen übertrieben groß dargestellt sind. Während die geometrischen Beziehungen zwischen den gekrümmten Flächen 44 und 48 für einen (einzigen) Vorsprung 42 auf einem (einzigen) Gehäuseabschnitt erläutert sind, wird darauf hingewiesen, dass jeder Gehäuseabschnitt eines Rohrverbinders einen derartigen Vorsprung aufweisen kann, der jede Öffnung des Rohrverbinders umgeben kann, und eine derartige Rückwand, die benachbart zu jedem jeweiligen Vorsprung zu liegen kommt. Ferner wird bemerkt, dass die geometrische Beziehung zwischen den gekrümmten Flächen auf jedem Vorsprung, und der gekrümmten Fläche jeder Rückwand dieselbe sein kann. Beispielsweise kann in Betracht gezogen werden, dass jeder Gehäuseabschnitt außerdem einen zweiten Vorsprung umfassen kann, der sich umfangsmäßig um die zweite Öffnung 22 (s. 1 und 9–13) des Rohrverbinders erstreckt. Bei diesem Beispiel ist zumindest ein Abschnitt des zweiten Vorsprungs mit einem der Rohrelemente (das Rohrelement 26 in Fog. 10 und 13) in Eingriff bringbar, und der zweite Vorsprung weist eine gekrümmte Fläche auf, die zur zweiten Achse 38 weist (s. 10). Jeder Gehäuseabschnitt kann außerdem eine zweite Rückwand aufweisen, die benachbart zum zweiten Vorsprung zu liegen kommt. Die zweite Rückwand weist eine gekrümmte Fläche auf, die zur zweiten Achse 38 weist. Es wird bemerkt, dass die geometrische Beziehung zwischen dem zweiten Vorsprung und der zweiten Rückwand dieselbe sein kann wie die geometrische Beziehung zwischen den gekrümmten Flächen 44 und 48 des ersten Vorsprungs 42 und der ersten Rückwand 46.
-
Die Aufnahme variierender Tiefe, die die Steuerung des Verformungsgrads der Dichtung gewährleistet, zeichnet sich gegenüber Gehäuseabschnitten mit Aufnahmen konstanter Tiefe gemäß dem Stand der Technik durch mehrere Vorteile. Wenn der Rohrverbinder am Herstellungsort montiert wird, kann die Dichtung eine gesteuerte Gestalt zwischen oval und rund aufweisen. Die Wahl einer Konfiguration, bei der die Dichtung (beispielsweise die Dichtung 55) eine geringere Verformung aufweist, bedeutet, dass, wenn ein Rohrelement in die Öffnung eingeführt wird, dieses mit dem (in 5 gezeigten) Rohranschlag 57 innerhalb der Dichtung gleichmäßiger in Eingriff gelangt, was dem optimalen Sitz der Rohrelemente im Rohrverbinder zugute kommt. Ferner ist für eine geringer verformte Dichtung die Wahrscheinlichkeit einer Quetschung der Dichtung zwischen den Enden der Gehäuseabschnitte geringer. Das Vorsehen eines angemessenen Verformungsgrads gewährleistet jedoch, dass das Rohrelement während der Montage durch die Dichtung ergriffen und gehalten wird, was dem Techniker die Montage erleichtert.
-
Die vorstehend erläuterte und vorliegend beanspruchte Aufnahme variabler Tiefe ist sowohl auf starre als auch auf flexible Rohrverbinder anwendbar. Starre Rohrverbinder kommen vorteilhafterweise mit umfangsmäßig gerillten Rohrelementen zum Einsatz. Die Gehäuseabschnitte starrer Rohrverbinder weisen Verbindungsflächen entgegengesetzter Winkelausrichtungen auf. Wenn bei beispielhaften starren Rohrverbindern die Gehäuseabschnitte miteinander verbindenden Rohrverbinder verspannt werden, kontaktieren die Verbindungsflächen auf einem Gehäuseabschnitt ihre Gegenstückflächen auf dem passenden Gehäuseabschnitt, und die Gehäuseabschnitte werden um eine Vertikalachse in entgegengesetzten Richtungen relativ zueinander unter Kraftaufwand gedreht. Dies veranlasst die Vorsprünge dazu, mit der Seitenwand der Umfangsrillen in Eingriff zu gelangen und diese in Position, dass externen Biegekräften, ein- und auswärts gerichteten Schubkräften und einem an die Verbindung angelegten Drehmoment ein signifikanter Widerstand entgegenwirkt, wodurch relative Auslenkung der Rohrelemente begrenzt werden. Beispiele starrer Rohrverbinder sind in der gleichzeitig anhängigen, am 2. Februar 2012 angemeldeten US-Patenanmeldung Nr. 13/364,412 mit dem Titel ”Fitting for Joining Pipe Elements” offenbart. Starre Rohrkupplungen sind außerdem in den
US-Patenten Nr. 4 611 839 und Nr.
4 639 020 offenbart.
-
Bei einem flexiblen Rohrverbinder sind die Verbindungsflächen zwischen den Gehäuseabschnitten typischweise nicht zur Verursachung einer Relativdrehung der Gehäuseabschnitte konfiguriert. Die Vorsprünge stehen deshalb beim Verdrehen der Gehäuseabschnitte typischweise nicht mit der Seitenwand der Umfangsrille im Eingriff, was eine flexiblere Verbindung zur Folge hat, wobei die relativen Auslenkungen der Rohrelemente beim verwindungsmäßigen und axialen Verdrehen bezogen auf dieselbe Belastung größer sind als bei (den vorstehend angesprochenen) starren Rohrverbindern. Die 1 und 9, 10 zeigen ein Beispiel flexibler Rohrverbinder.
-
Die vorstehend erläuterte und beanspruchte Aufnahme variabler Tiefe ist auch auf Rohrverbinder-Adapter anwendbar, wie beispielsweise Reduzieradapter, die eine Verbindung von Rohrelementen unterschiedlicher Normgrößen erlauben, ohne dass diese Adapter hierauf beschränkt wären. Bei Rohrverbinder-Adaptern weist jeder Gehäuseabschnitt Vorsprünge unterschiedlicher Krümmungsradien auf, um mit unterschiedlich großen Rohrelementen in passenden Eingriff gelangen zu können. Beispiele von Rohrverbinder-Adaptern sind in den
US-Patenten Nr. 3 680 894 und Nr.
4 896 902 offenbart.
-
9 zeigt den Rohrverbinder 10 im „installationsbereiten” Zustand, d. h., teilweise montiert bzw. zusammengebaut mit den ersten und zweiten Gehäuseabschnitten 12 und 14 in beabstandeter Beziehung gehalten, die ausreicht, dass die Rohrelemente 24 und 265 problemlos in die jeweiligen Öffnungen 20 und 22 eingeführt werden können, ohne dass der Rohrverbinder zerlegt werden muss. Zur Bewirkung einer fluiddichten Verbindung werden die Rohrelemente 24 und 26 in die Öffnung 20 und 22 eingeführt, wo sie jeweils mit den ersten und zweiten Dichtungen 55 und 58 in Eingriff gelangen. Die Festlegungselemente 34 werden daraufhin festgedreht, wodurch die gehäuseabschnitte 12 und 14 miteinander verspannt werden (s. 10), wobei die ersten und zweiten Dichtungen zwischen den Gehäuseabschnitten und den Rohrelementen 24 und 26 zusammengedrückt werden, wobei außerdem die Aufnahmen 16 und 18 mit den jeweiligen Rohrelementen in Eingriff genommen werden 6, um die Rohrelemente 24 und 26 mechanisch einzusperren und rückzuhalten. Bei diesem Beispiel wird ein mechanischer Zwangseingriff zwischen dem Rohrverbinder 10 und den Rohrelementen 24 und 26 durch die Vorsprünge 42 bewirkt, die auf jedem Gehäuseabschnitt 12 und 14 angeordnet sind. Die Vorsprünge 42 können auf gegenüberliegenden Enden Einkerbungen 128 aufweisen, um Durchsteckhöhe bereitzustellen und das Einführen des Rohrelements zu erleichtern. Beim Zusammenbauen des Rohrverbinders 10 umgeben die Vorsprünge die Öffnungen 20 und 22 und greifen in die Umfangsrillen 130 in den Rohrelementen 24 und 26 (s. 9) ein. Die erfindungsgemäßen Rohrverbinder sind selbstverständlich nicht auf die Verwendung mit gerillten Rohrelementen beschränkt. Vielmehr können sie auch an glattendige Rohrelemente, an spitz zulaufende Rohrelemente sowie an mit Schultern versehene Rohrelemente angepasst sein. Die erfindungsgemäßen Gehäuseabschnitte 12 und 14 können durch Kontaktaufnahme mit den ersten und zweiten Dichtungen 55 und 58 problemlos in beabstandeter Beziehung abgestützt bzw. getragen sein.
-
11 bis 13 zeigen eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Rohrverbinders 138 in Übereinstimmung mit der Erfindung. Die Merkmale und geometrischen Beziehungen, die im Zusammenhang mit den Rohrverbindern 10, 82, und 84 (s. 4–8) vorstehend erläutert sind, können auch in dem Rohrverbinder 138 realisiert sein. Beispielsweise kann der Rohrverbinder 138 ähnlich dem Rohrverbinder 10 Gehäuseabschnitte 12 und 14 aufweisen, die durch einstellbare Festlegungselemente 34 aneinander angebracht sind und die erste und zweite Aufnahmen 16 und 18 aufweisen. Die Aufnahmen legen Öffnungen 20 und 22 zur Aufnahme von Rohrelementen 24 und 26 fest, wie in 12 gezeigt. Jeder Gehäuseabschnitt 12 und 14 weist einen ersten Vorsprung 42 auf, der sich umfangsmäßig um die erste Öffnung 20 erstreckt. Der erste Vorsprung 42 kann eine gekrümmte Oberfläche bzw. Fläche aufweisen. Die ersten Vorsprünge 42 können eine Kerbe oder mehrere Kerben 128 aufweisen, um die Einführung der Rohrelemente in die erste Öffnung zu erleichtern. Der Rohrverbinder 138 kann eine Rückwand mit einer gekrümmten Fläche aufweisen. Die geometrischen Beziehungen zwischen den gekrümmten Flächen der Vorsprünge und Rückwände des Rohrverbinders 138 können den vorstehend in Bezug auf die Vorsprünge und Rückwände der Rohrverbinder 10, 82 und 84 (s. 4–8) erläuterten geometrischen Beziehungen entsprechen.
-
Wie in 11 gezeigt, besteht das Dichtungselement 54 des Rohrverbinders 138 aus drei getrennten Bestandteilen, und es umfasst erste und zweite Dichtungen 140 und 142 und ein Rohr 144. Die Dichtungen 140 und 142 kommen jeweils innerhalb der durch die Gehäuseabschnitte festgelegten ersten und zweiten Ausnehmungen 16 zu 18 zu liegen, und das Rohr 144 erstreckt sich innerhalb des Rohrverbinders 138 zwischen den Dichtungen 140 und 142. Bei dieser Ausführungsform bestehen die Dichtungen 140 und 142 aus einem flexiblen Material, beispielsweise aus Elastomeren, wie EDPM, Nitril, Silikon, Neopren und Fluorpolymerelastomeren, während das Rohr 144 aus einem starreren Material besteht, wie etwa aus PVC, Glas, Keramikmarerial oder einem oder mehren technischen Kunststoffen, einschließlich sowohl wärmeverformbaren wie wärmeausaushärtenden Polymeren. Beispielhafte starre technische Thermokunststoffpolymere, die zur Bildung des Rohrs 140 verwendet werden können, umfassen Polyphenylen und Polystyrol. Diese Wahl unterschiedlicher Materialien erlaubt es den Dichtungen 140 und 142, mit dem Rohr 144 in dichtenden Eingriff zu gelangen, wenn sie zwischen den Gehäuseabschnitten 12 und 14 zusammengedrückt werden. Eine Dichtungsinteraktion zwischen den Dichtungen 140 und 142, den Rohrelementen 24 und 26 und dem Rohr 144 gewährleistet die Ausbildung einer fluiddichten Verbindung, wenn der Rohrverbinder zum Verbinden von Rohrelementen 24 und 25 miteinander eingesetzt wird, wie in 13 gezeigt.
-
Ähnlich dem Rohrverbinder 10 weist der Rohrverbinder 138 mehrere Ansätze 146 auf, die sich ausgehend von den ersten und zweiten Gehäuseabschnitten erstrecken. Die Ansätze 146 legen Löcher 148 fest, die miteinander fluchten und einstellbare Festlegungselemente 34 zum einander festlegen der Gehäuseabschnitte aufnehmen, wenn der Rohrverbinder 138 zusammengebaut wird, wie in 12 und 13 gezeigt.
-
Wie der Rohrverbinder 10 ist auch der Rohrverbinder 138 installationsbereit, was heißt, dass er zur Bildung einer Rohrverbindung nicht zerlegt werden muss. 12 zeigt den Rohrverbinder 138 in installationsbereiter Konfiguration mit den Gehäuseabschnitten 12 und 14 in beabstandeter Beziehung. Bei diesem Beispiel sind die Gehäuseabschnitte durch Kontakt mit den ersten und zweiten Dichtungen 140 und 142 in beabstandeter Beziehung getragen bzw. abgestützt. Wie in 11 gezeigt, weist jede der ersten und zweiten Dichtungen einen Außenumfang 143 auf, der dazu bemessen ist, die Gehäuseabschnitte 12 und 14 in beabstandeter Beziehung zu tragen, die ausreicht, dass die Rohrelemente 24 und 26 (s. 12) in die Öffnungen 20 und 22 eingeführt werden, ohne den Rohrverbinder zu zerlegen. Kerben 128 in den Enden der Vorsprünge 42 erleichtern die Rohrelement-Einführung, indem sie Platz schaffen.
-
14 bis 16 zeigen einen beispielhaften T-Stück-Rohrverbinder 152 gemäß der Erfindung. Wie in 14 gezeigt, umfasst der Rohrverbinder 152 erste und zweite Gehäuseabschnitte 154 und 156. Wenn sie aneinander angebracht sind, legen die Gehäuseabschnitte 154 und 156 eine erste Aufnahme 158, eine zweite Aufnahme 160 und eine dritte Aufnahme 162 fest. Die Aufnahmen 158, 160 und 162 legen jeweils erste, zweite und dritte Öffnungen 164, 166 und 168 zur Aufnahme jeweiliger Rohrelemente 200, 202 und 204 fest, die in Phantomlinien gezeigt sind. Die Gehäuseabschnitte 154 und 156 legen außerdem gemeinsam einen Fluidpfad fest, der sich zwischen den ersten, zweiten und dritten Aufnahmen 158, 160 und 162 erstreckt, wobei der Fluidpfad in 15 der Klarheit wegen durch einen Pfeil 70 bezeichnet ist.
-
Wie weiterhin in 14 gezeigt, erstrecken sich mehrere Ansätze 172 ausgehend von jedem Gehäuseabschnitt 154 und 156. Bei dem beispielhaften T-Stück-Rohrverbinder 152 weist jeder Gehäuseabschnitt vier Ansätze auf. Die Ansätze 172 legen Löcher 174 fest (s. 15). Wenn die Gehäuseabschnitte 154 und 156 in aufeinander zu weisender Beziehung zusammengebaut werden, fluchten die Löcher 174 in den Ansätzen 172 zur Aufnahme von Festlegungselementen 176 zum aneinander Anbringen der Gehäuseabschnitte zur Bildung des T-Stück-Rohrverbinders. Die Festlegungselemente 176 sind einstellbar festdrehbar, um die ersten und zweiten Gehäuseabschnitte 154 und 156 aufeinander zu zu ziehen und die ersten zweiten und dritten Aufnahmen 158, 160 und 162 in Eingriff mit den Rohrelementen 200, 202, und 204 (jeweils) zu bringen, um die Rohrelemente aneinander festzulegen, wie in 16 gezeigt.
-
Bei der in 16 gezeigten Ausführungsform des T-Stück-Rohrverbinders 152 umgibt die erste Aufnahme 158 eine erste Achse 178, die koaxial zur ersten Öffnung 164 ausgerichtet ist. Die zweite Aufnahme 160 umgibt eine zweite Achse 180, die koaxial zu der zweiten Öffnung 166 ausgerichtet ist. Die erste Aufnahme 158 verläuft kollinear zu der zweiten Aufnahme 160. Die dritte Aufnahme 162 umgibt eine dritte Achse 182, die unter einem Winkel zu den ersten und zweiten Achsen 178 und 180 ausgerichtet ist. Die Achsen 178, 180 und 182 können verwendet werden, um die winkelmäßige Ausrichtung der Aufnahmen 158, 160 und 162 relative zueinander zu beschreiben. Bei dem beispielhaften T-Stück-Rohrverbinder 152 beträgt der Ausrichtungswinkel 184 zwischen den Achsen 182 und der Achse 178 oder 180 etwa 90°. Für praxisgerechte T-Stück-Konstruktionen beträgt der Ausrichtungswinkel von etwa 30° bis etwa 50°, wie durch eine Phantomlinie gezeigt. Ferner wird bemerkt, dass die Gehäuseabschnitte 154 und 156 eine beliebige praxisgerechte Gestalt zwischen den Aufnahmen 158, 160 und 162 einnehmen können. So kann es sich beispielweise bei bestimmten Segmenten zwischen den Aufnahmen, wie gezeigt, um gerade Segmente handeln, oder um gekrümmte Abschnitte, so lange die Aufnahmen in Bezug aufeinander mit zwischen ihren jeweiligen Achsen mit Ausrichtungswinkeln ausgerichtet sind, die vorliegend definiert und in 16 gezeigt sind.
-
Um die Fluiddichtigkeit einer durch den T-Stück-Rohrverbinder zwischen Rohrelementen gebildeten Verbindung zu errichten und beizubehalten, wird ein Dichtungselement 186, wie in 15 gezeigt, zwischen den Gehäuseabschnitten 154 und 156 angeordnet. Das Dichtungselement 186 umfasst eine in der ersten Aufnahme 158 angeordnete erste Dichtung 188, eine in der zweiten Aufnahme 160 angeordnete zweite Dichtung 190 und eine in der dritten Aufnahme 162 angeordnete dritte Dichtung 192. Ein Rohr 194 erstreckt sich in dem Rohrverbinder 152 entlang dem durch einen Pfeil bezeichneten Fluidpfad zwischen den ersten, zweiten und dritten Dichtungen 188, 190 und 192. Bei diesem Beispiel liegen die ersten, zweiten und dritten Dichtungen getrennt vom Rohr 184 vor. Es wird jedoch bemerkt, dass das Dichtungselement 186, das die drei Dichtungen und das Rohr umfasst, integral einstückig wie das in 1 gezeigte Dichtungselement 54 gebildet sein kann. Wenn es einstückig gebildet ist, kann das Dichtungselement 186 aus Elastomerelementen gebildet sein, wie etwa aus EPDM sowie Nitrilgummi, Silikon, Neopren und aus Fluorpolymerelastomeren. Wenn das Dichtungselement 186 einzelteilig gebildet ist, wie in 14 gezeigt, können die Dichtungen 188, 190 und 192 aus einem flexiblen Material gebildet sein, wie aus EPDM sowie aus Nitrilgummi, Silikon, Neopren und aus Fluorpolymerelastomeren, während das Rohr aus einem relativ starren Material gebildet sein kann, wie etwa PVC, Metall, Glas, Keramikmaterial oder aus einem oder mehreren technischen Polymeren, einschließlich sowohl thermoplastischen wie wärmeaushärtenden Polymeren. Beispielhafte starre technische thermoplastische Polymere zur Bildung des Rohrs 144 können Polyphenylen und Polystyrol umfassen.
-
14 zeigt einen T-Stück-Rohrverbinder 152 im ”installationsbereiten” Zustand, d. h., vom Hersteller montiert in einer nicht verspannten Konfiguration, bei der die ersten und zweiten Gehäuseabschnitte 154 und 156 in beabstandeter Beziehung gehalten sind, die es erlaubt, dass die Rohrelemente 200, 202 und 204 problemlos in die jeweiligen Öffnungen 164, 166 und 168 einführbar sind, ohne dass der T-Stück-Rohrverbinder zerlegt werden muss. Um eine fluiddichte Verbindung zu bewirken, werden Rohrelemente 200, 202 und 204 in die Öffnungen 164, 166 und 168 eingeführt, wo sie jeweils mit den ersten, zweiten und dritten Dichtungen 188, 190 und 192 im Eingriff stehen. Die Festlegungselemente 176 werden daraufhin festgezogen und ziehen die Gehäuseabschnitte 154 und 156 aufeinander zu (wie in 16 gezeigt), und drücken die ersten, zweiten und dritten Dichtungen zwischen den Gehäuseabschnitten und den Rohrelementen 200, 202 und 204 zusammen, während sie außerdem mit den Aufnahmen 158, 160 und 162 mit ihren jeweiligen Rohrelementen 200, 202 und 204 im Eingriff stehen, um die Rohrelemente mechanisch einzuschließen und rückzuhalten. In diesem Beispiel wird ein mechanischer Zwangseingriff zwischen den Rohrelementen 200, 202 und 204 durch die Vorsprünge 42 bewirkt, die auf jedem Gehäuseabschnitt 154 und 156 vorgesehen sind. Die Vorsprünge 42 können Kerben 128 an gegenüberliegenden Enden aufweisen, um Platz zu schaffen und die Rohrelementeinführung zu erleichtern. Wie in 15 gezeigt, werden die Vorsprünge 42a, 42b, und 42c, welche die Öffnungen 164, 166 und 168 umgeben, beim Zusammenbau des T-Stück-Rohrverbinders 152 in Eingriff mit den Umfangsrillen 206 in den Rohrelementen 200, 202 und 204 gebracht. Die erfindungsgemäßen T-Stück-Rohrverbinder sind selbstverständlich nicht auf die Verwendung mit gerillten Rohrelementen beschränkt. Vielmehr können sie auch mit glattwandigen Rohrelemente, konisch zulaufenden Rohrelementen, mit Wulsten versehenen Rohrelementen sowie auf und mit Schultern versehenen Rohrelemente verwendet werden.
-
Wie vorstehend ausgeführt, können die Vorsprünge 42a, 42b, und 42c gekrümmte Flächen aufweisen, die jeweils den Achsen 178, 180, und 182 gegenüberliegen. Die Gehäuseabschnitte 154 und 156 können außerdem erste, zweite und dritte Rückwände aufweisen, die jeweils benachbart zu den Vorsprüngen 42a, 42b, und 42c zu liegen kommen. Die ersten, zweiten und dritten Rückwände können gekrümmte Flächen aufweisen, die jeweils zu den Achsen 178, 180, und 182 weisen. Die geometrischen Beziehungen zwischen den gekrümmten Flächen der ersten, zweiten und dritten Rückwände können dieselben sein wie vorstehend in Bezug auf die ersten Vorsprünge 42 und die ersten Rückwände 46 der Rohrverbinder 10, 82, und 84 (s. 4–8) erläutert.
-
Die Gehäuseabschnitte 154 und 156 können problemlos in beabstandeter Beziehung durch den Kontakt mit den ersten, zweiten und dritten Dichtungen 188, 190 und 192 getragen bzw. abgestützt werden. Bei dem beispielhaften, in 14 bis 16 gezeigten Rohrverbinder 152 sind die Gehäuseabschnitte 154 und 156 in beabstandeter Beziehung durch den Kontakt mit den ersten, zweiten und dritten Dichtungen 188, 190 und 192 getragen bzw. abgestützt. Wie in 14 gezeigt, weist jede der Dichtungen einen Außenumfang 193 auf, der so bemessen ist, dass er die Gehäuseabschnitte 154 und 156 in beabstandeter Beziehung hält, die ausreicht, dass die Rohrelemente 200, 202 und 204 in die Öffnungen 164, 166 und 168 einführbar sind, ohne dass der T-Stück-Rohrverbinder zerlegt werden muss.
-
Die T-Stück-Rohrverbinder 152 können dazu ausgelegt sein, eine relativ flexible oder eine relativ starre Verbindung bereitzustellen.
-
Keinen erhöhten Wirkungsgrad bei der Ausbildung von Rohrverbindungen, weil es sich mit ihnen erübrigt, zur Herstellung einer Verbindung, den Verbinder zu zerlegen und wieder zusammenzusetzen.
