-
Verbindung zweier glatter Rohrenden mit einer aus zusammenspannbaren
Zylindersegmenten zusammengesetzten Kupplungsmuffe Die Erfindung betrifft eine Verbindung
zweier glatter Rohrenden mit einer aus zusammenspannbaren Zylindersegmenten zusammengesetzten
Kupplungsmuffe, deren in axialer Richtung auseinanderliegende Enden je eine
der Rohraußenfläche etwa entsprechende, zylindrische Bohrung aufweisen, zwischen
denen eine Ringnut zur Unterbringung einer mit ihren freien Lippen auf den Rohrenden
aufliegenden Lippendichtung liegt, wobei die zylindrischen Bohrungen der Kupplungsmuffenenden
Vertiefungen aufweisen, in denen in die Rohraußenflächen eingreifende Spannkörper
auf den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind, von denen ein Teil in radialer
Richtung über die zylindrischen Bohrungen der Kupplungsmuffenenden herausragt und
eine konvexe Eingriffskante mit einem Krümmungsradius hat, der wesentlich kleiner
als der Krümmungsradius der zylindrischen Bohrungen der Kupplungsmuffenenden ist.
-
Bei einer bekannten Rohrverbindung dieser Art sind die Spannkörper
walzenförinig ausgebildet, achsparallel zum Rohr angeordnet und auf der dem Rohr
zugekehrten Umfangshälfte mit zwei hintereinander angeordneten, in Umfangsrichtung
verlaufenden, zylindersegmentförrnigen Vorsprüngen versehen. Durch diese Ausbildung
und Anordnung wird je ein nahezu punktförmiger Eingriff in der Rohroberfläche
erzielt, so daß die Übertragung großer Kräfte in Achsrichtung möglich ist. Abgesehen
davon, daß die zylinderseginentförmigen Vorsprünge an den walzenförmigen Spannkörpern
kompliziert herzustellen sind, sind die walzenförmigen Spannkörper bei dieser Ausführungsform
zum Ausgleich kleiner Rohrbewegungen im Betrieb absichtlich drehbar gelagert; dies
kann jedoch bei starker Drehung in Umfangsrichtung dazu führen, daß die zylindersegmentförmigen
Vorsprünge der walzenförmigen Spannkörper außer Eingriff mit der Rohroberfläche
kommen und dadurch die Rohrfesthaltung gelöst wird.
-
Bei einer anderen bekannten Rohrverbindung ähnlicher Art ist an den
in nutenförmigen Vertiefungen der Kupplungsmuffenenden durch achsparallele Stifte
getragenen Spannkörpem eine Mehrzahl parallel zueinander in Rohrumfangsrichtung
verlaufender Eingriffskanten vorgesehen, die konkav mit einem Krümmungsradius entsprechend
der Rohrrundung ausgebildet sind, und es stehen die den Eingriffskanten gegenüberliegenden
Spannkörperoberflächen in starrem Auflageeingriff mit den Oberflächen der Vertiefungen.
Durch diese Ausgestaltung ist zwar eine dreh- und kippfreie Lagerung der Spannkörper
bei einfachem Aufbau derselben gegeben, jedoch hat diese Ausbildung der Eingriffskanten
zur Folge, daß der von den Spannkörpern auf die Rohroberfläche ausgeübte Flächendruck
begrenzt ist und nicht zu einem tieferen Eindringen der Oberfläche der Spannkörper
in die der zu verbindenden Rohre führt, daß vielmehr die Eingriffskanten dazu neigen,
über die Rohroberfläche hinwegzugleiten, Wenn der verhältnismäßig geringe Flächendruck,
der von den Zähnen der Spannkörper auf die Rohroberfläche ausgeübt wird, an sich
schon einen geringen Widerstand gegen auf die Rohre ausgeübte axiale Zug- und Druckbeanspruchungen
bietet, so ist darüber hinaus die Widerstandsfähigkeit dieser bekannten Rohrverbindungen
gegen eine Verdrehung der Rohre besonders gering, weil die sich in Umfangsrichtung
der Rohre erstreckenden Zähne besonders leicht in ihrer Längsrichtung auf der Rohroberfläche
gleiten können.
-
Andere bekannte Rohrverbindungen sind so ausgebildet, daß die mit
einer Anzahl parallel zueinander in Rohrumfangsrichtung verlaufenden Eingriffskanten
versehenen Spannkörper innerhalb der Kupplungsmuffe um Zapfen schwingen können.
Auch dies beeinträchtigt die Übertragbarkeit größerer
Kräfte von
den Spannkörpern auf die Rohre und umgekehrt.
-
Weitere bekannte Rohrverbindungen haben an Stelle der Zähne Spannmittel
aus Federstahl, die die Rohrenden vollkommen umgeben, so daß das Ausmaß, um das
sie in den Rohrwerkstoff hineingetrieben werden können, ebenfalls gering ist. Als
weiterer Mangel dieser Rohrverbindungen ist es anzusehen, daß die Elastizität der
Spannmittel bei einer in Richtung auf eine Trennung der Rohre sich auswirkenden
Beaufschlagung derselben dazu führt, die Spanrunittel gegebenenfalls aus der Verbindung
mit den Rohrenden herausspringen zu lassen.
-
Bei der Rohrverbindung nach der Erfindung werden die vorerwähnten
Mängel der bekannten Rohrverbindungen vermieden und eine unverrückbare Festlegung
der miteinander zu verbindenden Rohre sowohl in axialer als auch in Umfangsrichtung
unter sicherer Aufrechterhaltung der Dichtungswirkung gewährleistet.
-
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine Rohrverbindung
der eingangs beschriebenen Art in der Weise ausgebildet ist, daß der herausragende
Teil jedes Spannkörpers von zwei sich schneidenden, in sich glatten Spannkörperoberflächen
gebildet ist, die allein über die zylindrischen Bohrungen der Kupplungsmuffenenden
hervorstehen und von denen die eine konvex gekrümmt ist, wobei die der Rohraußenfläche
gegenüberliegende Spannkörperoberfläche zur Achse der Kupplungsmuffe von außen nach
innen geneigt verläuft, um die nach der Muffenmitte zu gelegene Eingriffskante der
sich schneidenden, vorstehenden Spannkörperoberflächen in Eingriff mit der Rohraußenfläche
zu bringen, und daß die dem herausragenden Teil des Spannkörpers gegenüberliegenden
Spannkörperoberflächen in an sich bekannter Weise in starrem Auflagereingriff mit
den Oberflächen der Vertiefungen stehen.
-
Eine besonders einfach herzustellende Ausführungsform der Erfindung
ist in der Weise ausgebildet, daß die Spannkörper als Zylinder ausgebildet und in
zylindrischen Bohrungen angeordnet sind, wobei die Achsen der Bohrungen zur Achse
des Zylinders der Kupplungsmuffe einen kleinen Winkel bilden, so daß Teile der die
eine Stirnfläche der Zylinder begrenzenden Kanten aus diesen Bohrungen nach außen
vorstehen und in die Rohrenden eingreifen.
-
Eine mechanisch besonders widerstandsfähige Bauform der erfindungsgemäßen
Verbindung wird dadurch erzielt, daß die Spannkörper als kegelstumpfförnüge Teile
ausgebildet sind, die mit Ab-
schnitten an ihrer Basis sich über die Innenflächen
der Kupplungsmuffe hinaus nach außen erstrecken und in die Rohrenden eingreifen.
-
Diese Bauform kann zur Erzielung einer weiteren Verbesserung der Kraftübertragung
zwischen der Kupplungsmuffe und den Rohrenden in der Weise weitergebildet sein,
daß bei Ausbildung der Vertiefungen in den Kupplungsmuffenenden als durchlaufende
Ringnut die kegelstumpfförmigen Teile in an sich bekannter Weise von axial in diesen
angeordneten, im wesentlichen parallel zur Achse der Kupplungsmuffe gerichteten
Stiften getragen werden, deren Enden innerhalb der Ringnutwände gelagert sind.
-
Eine weitere, baulich einfache Ausführungsform der Erfindung ergibt
sich dadurch, daß die Spannkörper die Form von Zylindern haben und die Vertiefungen
in den Kupplungsmuffenenden als Bohrungen ausgebildet sind, die sich im wesentlichen
radial in die Muffe hinein erstrecken, wobei die Achsen dieser Bohrungen zur Senkrechten
auf die Achse des Kupplungsmuffenzylinders einen kleinen Winkel bilden und die vorstehende
Kante am Schnitt der Stirnfläche der Spannkörper mit ihrer Seitenwand gebildet ist.
Einfache Herstellungsweise und ebenfalls günstiges Kraftübertragungsverhältnis zwischen
Kupplungsmuffe und Rohrenden lassen sich ferner dadurch erreichen, daß die Achsen
der Bohrungen von den Enden der Kupplungsmuffe aus zur Kupplungsmuffenachse in einem
kleinen Winkel nach innen und unten schräg verlaufen.
-
Die Erfindung wird,in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
an Hand der beispielsweise, je-
doch nicht beschränkend einige ihrer Ausführungsformen
darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Ansicht einer
Kupplung nach der Erfindung, deren Zylindersegmente in gekuppelter Stellung angebracht
sind, F i g. 2 eine Innenansicht eines der Zylindersegmente unter Weglassung
der Dichtung, wie sie sich bei der Betrachtung in Richtung der Pfeile 2-2 in F i
g. 1 darbietet, F i g. 3 eine Draufsicht auf die Kupplung nach F i
g. 1 mit gestrichelter Darstellung der in ihr befestigten Rohrenden, F i
g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in F i g. 1
bei Betrachtung
in Richtung der Pfeile, F i g. 5 einen Schnitt an einer etwas anderen Stelle
unter Darstellung der in der Ringnut angebrachten Dichtung, F i g. 6 eine
Seitenansicht einer Rohrverbindung nach der Erfindung, F i g. 7 einen Teilschnitt
durch eine eine Kupplungsmuffe nach der Erfindung verwendenden Verbindung, der durch
die das Rohr spannenden Teile der Kupplungsmuffe verläuft und diese Teile mit dem
Rohr in Eingriff zeigt, F i g. 8 eine Ansicht ähnlich F i g. 1 einer
abgeänderten Ausführungsform der Erfindung, F i g. 9 eine Seitenansich derselben,
wie sie sich bei Betrachtung der F i g. 8 von links darbietet, F i
g. 10 eine Innenansicht eines der Zylindersegmente unter Weglassung der Dichtung,
betrachtet in Richtung der Pfeile 10-10 in F i g. 8,
F i
g. 11 ein Schnitt ähnlich F i g. 7, jedoch unter Verwendung der Abänderung
nach F i g. 9 und 10,
F i g. 12 eine perspektivische Ansicht
eines Spannkörpers nach F i g. 8 bis 11 und F i g. 13 ein Schnitt
ähnlich F i g. 4 mit einer weiteren abgeänderten Ausführungsform der Spannkörper.
-
Die allgemein mit 1 bezeichnete Kupplungsmuffe besteht aus
mindestens zwei gleichen Zylindersegmenten 2 und 3.
-
Jedes Zylindersegment ist an seinen Enden mit Bolzenwiderlagern 4
und 5 versehen, die zur Aufnahme des Schraubenbolzens 6 je eine Öffnung
aufweisen. Diese öffnungen 7 können unrund sein zwecks Aufnahme einer passenden
unrunden Verdickung 8 der Bolzen 6 unterhalb ihrer Köpfe
9. Auf diese Weise wird beim Anziehen der Muttern 9' zum Zusammenziehen
der Zylindersegmente eine Drehbewegung der Bolzen 6 verhindert. Dieses Zusammenziehen
ist sauber durchgeführt, wenn die aneinanderstoßenden radialen Flächen
10 der verbundenen
Zylindersegmente zusammengebracht worden
sind, ohne daß ein Spalt zwischen diesen verbleibt. Die Beseitigung des Spaltes
ist hier von Bedeutung, da sonst die druckempfindliche Dichtung in der Kupplungsmuffe
die Neigung hat, zwischen den Endflächen 10 herausgedrückt zu werden und
so das Auftreten von undichten Stellen zuläßt.
-
Nach F i g. 2, 4 und 5 ist jede der gleichen Zylindersegmente
mit gleichen Endteilen11 versehen, die in axialer Richtung der Hülse voneinander
getrennt sind und die Ränder für die dazwischenliegende Dichtungsringnut12 bilden.
Diese Ringnut12 ist, wie aus F i g. 5 ersichtlich, so ausgebildet, daß sie
eine aus elastischem Material bestehende druckempfindliche Dichtung13 mit C-fönnigem
Querschnitt aufnehmen und umfassen kann. Die Seitenwände 14 der Ringnut 12 sind
von ihrer Grundfläche aus nach außen schräggestellt zwecks Aufnahme der schrägstehenden
Seiten15 der Dichtung. Von den Seiten 15 aus erstreckt sich die Dichtung
nach innen in die biegsamen Lippen 16, deren Unterseite 17 allgemein
eine Fortsetzung der Bohrungswände 11' der Kupplungsmuffenenden
11 bildet, wenn die Kupplung auf den zu verbindenden Rohrenden befestigt
ist.
-
Die Spannkörper zum Halten der Kupplungsmuffe auf den Rohrenden und
umgekehrt zum Halten der Rohrenden in gekuppeltem Zustand haben die Form von kleinen
massiven Zylindern 18. In jedem Zylindersegment können z. B. vier solcher
Spannkörper und in jedem Zylindersegmentende 11 zwei vorhanden sein, die,
wie in F i g. 1 gezeigt, in gleichem Abstand voneinander auf dem Umfang der
gesamten Kupplungsmuffe verteilt liegen.
-
Die Spannkörper 18 sitzen in Bohrungen 19, die durch
die Seitenwände 14 der Kupplungsmuffenenden 11 hindurch in diese gebohrt
sind. Diese Bohrungen 19 sind so ausgebildet, daß sie mit ihren Achsen zur
Längsachse der Kupplung einen kleinen Winkel bilden, und die Tiefe der Bohrungen
ist in bezug auf die Länge der zylindrischen Spannkörper 18 so begrenzt,
daß die inneren unteren Kanten 28
der zylindrischen Spannkörper dort, wo ihre
Enden und ihre Seitenflächen zusammentreffen, in bezug auf die Bohrungswände
11' der Kupplungsmuffenenden 11 in geringem Umfang radial nach innen
vorstehen. Wo also die Bohrungswände 11' zu einem Innendurchmesser ausgebildet
sind, der gleich dem Außendurchmesser der zu verbindenden Rohre ist, legen sich
die Kanten 28 früher gegen die Oberfläche der Rohre als die Bohrungswände
11' der Kupplungsmuffenenden 11.
-
Als Beispiel für die Größe desWinkels der Achse der Spannkörper
18 gegenüber der Längsachse der Kupplung für zylindrische Spannkörper mit
einem Durchmesser von etwa 10 mm führt ein Winkel von annähernd
111 zu ausgezeichneten Ergebnissen. Spannkörper dieser Größe habbn sich für
Kupplungen von Rohren im Größenbereich von 2,5 bis 10 cm Durchmesser
als wirksam erwiesen. Bei größeren Abmessungen von Rohren und Kupplungen müssen
die Spannkörperabmessungen vergrößert werden. Als Beispiel wurde festgestellt, daß,
sofern die Rohrgröße 15 cm Durchmesser erreicht, für die besten Ergebnisse
Spannkörper mit einem Durchmesser von etwa 13 mm verwendet werden müssen.
Die Spannkörper können an ihrer Stelle gehalten werden, indem man den Werkstoff
der Kupplungsmuffenenden 11 an der Stelle 20 an der Mündung der Bohrung
19 gegenüber der vorstehenden Kante 28 des Spannkörpers überstehen
läßt. Die Grundfläche der Dichtungsringnut 12 ist bei 21 in übereinstimmung mit
den Bohrungen 19 geringfügig vertieft zwecks Erleichterung der Bearbeitung
der Bohrungen.
-
Die Darstellung nach F i g. 7 zeigt, wie die Kanten
28 sich in die Außenflächen 29 und 30 der Rohrenden 24 und
25 eingraben. Die Kanten 28 können beim Anziehen der Kupplung überraschend
einfach in einem zum wirksamen Fassen ausreichenden Umfang in die Rohrwandungen
gedrückt werden, um die Endflächen 10 der Zylindersegmente gegeneinander
zu bringen. Normalerweise ist zwischen den Bohrungswänden lY und den Außenflächen
29 und 30
des Rohres ein geringfügiges Spiel vorhanden, das wiederum
gestattet, daß die Endflächen 10 der Zy-
lindersegmente sich gegeneinandersetzen.
Wenn die Kupplung einmal sauber angebracht worden ist, graben sich die Kanten
28 um so mehr in das Rohr ein und ist ihre Haltewirkung um so größer,
je größer der Druck innerhalb des Rohres und folglich, je größer das
Bestreben ist, die Rohre auseinanderzuziehen.
-
Das Anbringen und das Fassen von Kupplungen nach der Erfindung an
zu verbindenden Rohren wird durchgeführt, ohne jedes vorherige Zurichten der Rohre.
Die Muttern 9' müssen nur so lange angezogen werden, bis die Kanten
28 sich in das Rohr zu fassen beginnen und anschließend fressen sich die
Kanten mit dem Ansteigen des Druckes weiter in das Rohr hinein, wobei die Greifwirkung
sich automatisch mit dem Leitungsdruck steigert. Ob sich die Rohrstirnflächen
33 um eine kurze Strecke auseinanderziehen, ist unbedeutend, da der Druck
von innerhalb des Rohres über den Hohlraum in der Dichtung auf deren Lippen
16 übertragen wird, wodurch diese Lippen gegen die Oberflächen
31 und 32
der,Rohre gedrückt werden.
-
Die in F i g. 8 allgemein mit 35 bezeichnete abgeänderte
Kupplung nach der Erfindung besteht wiederum aus zwei Zylindersegmenten
36 und 37, die mit Hilfe eines durch öffnungen 41 in die Bolzenwiderlager
eingeführten Bolzens 40 aneinander befestigt sind. Der Bolzenkopf 43 setzt sich
gegen die Außenseite eines der Bolzenwiderlager, während die Mutter 44 sich gegen
die Außenseite des benachbarten Bolzenwiderlagers des anderen Zylindersegmentes
setzt. Auch hat der Bolzen 40 eine unrunde Erweiterung seines Schaftes unterhalb
seines Kopfes zum passenden Eingriff in den unrunden Umfang der öffnung 41. Gleichfalls
haben die Bolzenwiderlager radiale ebene Widerlagerflächen 45, die beim sauberen
Anziehen der Kupplung auf zu kuppelnden Rohren gegeneinander zur Anlage gebracht
werden.
-
Wie in F i g. 10 gezeigt, sind die Zylindersegmente am Ende
mit sich nach innen erstreckenden Paaren von schmalen, getrennten Rippen 46 und
47 versehen. Diese erstrecken sich über den Umfang der Zylinderseginente und enden
in den radialen Endflächen 45.
-
Die Rippen 46 und 47 bilden zwischen sich je
eine Ringnut mit
einer Grundfläche 48 und Seitenwänden 49 und 50. Gegenüber dieser Ringnut
erstreckt sich die Wand der Zylindersegmente nach außen in äußere Verstärkungsleisten
48'. Kegelstumpfförmige Spannkörper 33 liegen in den Ringnuten gleichmäßig
verteilt. Die Spannkörper 53
haben dünne Enden 54 und dicke
Enden 55, wobei die dicken Enden zur Mitte der Kupplungsmuffe gerichtet liegen.
Die Spannkörper 53 werden in den Ringnuten mit Hilfe von sich durch die Spannkörper
hindurch erstreckenden Stiften 56 gehalten, die in den Wänden der Rippen
46 und 47 gelagert sind.
-
Normalerweise, jedoch nicht unbedingt, sind die Stifte 56 so
angeordnet, daß sie sich parallel zur Achse der Kupplung erstrecken. Radial sind
sie unter Berücksichtigung der Größe der kegelstumpfförmigen Spannkörper
53 angeordnet, und ihre dicken Enden 55 erstrecken sich über eine
kurze Strecke nach oben bis oberhalb der Innenumfangsflächen der Rippen 46 und 47.
Auf diese Weise erstrecken sich, wie in F i g. 8 und 11 gezeigt, Teile
der Eckkanten der Spannkörper 53 an ihren dicken Enden 55 in radialer
Richtung in eine Stellung nach einwärts, um in die Oberfläche der zu kuppelnden
Rohre einzugreifen. Hier wird besonders leicht die schrägstellende Wirkung durch
die konische Außenlinie der Spannkörper 53 erzielt und eine wirksame Spannung
erreicht.
-
Die die Kupplungsdichtung aufnehmende Ringnut ist zwischen den inneren
Rippen 46 der Rippenpaare 46 und 47 ausgebildet. Sie hat eine Grundfläche
51 und Seitenwände 52. Die Seitenwände 52
sind in geeigneter
Weise den Seiten der Dichtung angepaßt sähräggestellt.
-
F i g. 11 zeigt, daß, sofern die Kupplung sauber an den zu
verbindenden Rohren 58 und 59 angebracht wird, die unteren Kanten
an den inneren Enden der kegelstumpfförmigen Spannkörper 53 sich bei
57 in das Rohr einfressen, während zwischen den Bohrungsffächen der Rippen46
und 47 und den Rohroberflächen beiderseits der Spannkörper ein geringfügiges
Spiel vorhanden ist.
-
Eine weitere Abänderung der Erfindung ist in dem in F i
g. 13 gezeigten Teil veranschaulicht. Das hier gezeigte Zylinderseginent
hat einen Mittenabschnitt 65, der durch die inneren Endteile 68 und
69 und die äußeren ringförmigen Verstärkungsabschnitte 66
und
67 umgeben ist. Hier sind die Kupplungsmuffenenden 68 und
69 mit Bohrungen 70 versehen, die sich in den Endteilen in einem kleinen
Winkel zur Senkrechten auf der Kupplungsachse erstrecken. Diese Bohrungen nehmen
zylindrische Spannkörper 71 auf, die darin gehalten werden, indem man die
Kante der Bohrungswand bei 72 überstehen läßt. Die Spannkörper
71 und die Winkel der sie aufnehmenden Bohrungen sind so bemessen, daß die
inneren Kanten 73 so herausragen, daß sie sich in gleicher Weise in das Rohr
eingraben und dieses spannen, wie es durch die Kanten der Spannkörper
18 und 53
geschieht.
-
Einzelheiten der Zeichnungsbesehreibung, die nicht zur Lösung der
Erfindungsaufgabe im Sinne der Patentansprüche beitragen, gehören nicht zur Erfindung,
sondern sind lediglich zum besseren Verständnis der Gesamtanordnung näher erläutert.