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Schellenverbindung aus Stahlpreßteilen Die Erfindung betrifft eine
dichte Schellenverbindung aus Stahlpreßteilen für glatte aneinanderstoßende Rohrenden,
bei der mittels einer äußeren mehrteiligen Spannschelle an beide Rohrenden eine
Anzahl von Greifelementen mit Schneidkante für den Eingriff in die Rohrmantelflächen
sowie eine den Rohrspalt überbrückende ringförmige geschlossene Dichtmanschette
angepreßt werden, die in eine Mehrzahl von teilringförmigen Segmenten eines von
der Spannschelle umfaßten Innenbandes eingesetzt ist.
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Bei den bisher üblichen Kupplungen dieser Bauart hatte sich gezeigt,
daß weder ein genügend tiefer und sicherer Eingriff der Greifelemente in die Rohrendoberflächen
erreicht wurde, noch bei mechanischer Beanspruchung der Rohre dieser Eingriff erhalten
blieb. Als Ergebnis langwieriger Untersuchungen ergab sich als Hauptursache hierfür
die Stahlpreßteilen eigene elastische Nachgiebigkeit.
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Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer derartigen
Schellenverbindung aus Stahlpreßteilen die Greifelemente hinreichend gegen Verformungskräfte
in Rohrachsrichtung und gegebenenfalls auch in Rohrumfangrichtung zu stabilisieren.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Greifelemente
in Form eines zum Rohrmantel offenen U ausgebildet sind, dessen Steg der
Innenfläche der Spannschelle angepaßt ist, und dessen Schenkel in Ebenen normal
zu den Rohrachsen liegen, von denen wenigstens einer als Schneidkante dient und
durch das Innenband von beiden Seiten gegen Kräfte in Rohrachsrichtung sowie gegebenenfalls
auch in Umfangsrichtung abgestützt ist.
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Durch diese Maßnahmen ist nun erstmalig die Möglichkeit einer den
Schellenverbindungen aus Gußteilen äquivalente Schellenverbindung aus Preßstahlteilen
- eben, die darüber hinaus noch den t,eg Vorzug eines erheblich geringeren
Gewichtes und im übrigen der größeren Materialhärte aufweist. Einmal sind die mit
Schneidkante versehenen Schenkel der Greifelemente gegen Beanspruchungen durch äußere
Kräfte in Achsrichtung und in Umfangsrichtung festgehalten, so daß ein elastisches
Nachgeben nicht möglich ist, zum anderen werden die radialen Klemmkräfte des äußeren
Schellenbandes ohne Umleitung unmittelbar in die senkrecht auf den Rohrmantelflächen
stehenden Schenkel der Greifelemente eingeleitet, so daß auch durch diese eine Verformung
der Schenkel ausgeschlossen ist.
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In einer zweckmäßigen Ausführungsform. ist jeder Schenkel der Greifelemente
beidseitig gegen Kräfte in Rohrachsrichtung abgestützt. Dabei können die beiden
Schenkel der Greifelemente vorteilhaft in Umfangsrichtung an Schultern des Innenbandes
anliegen.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, daß das Innenband mit sich seitlich vom
Aufnahmeraum für die Dichtmanschette weg erstreckenden und sich eng an die Rohrendoberflächen
anlegenden Flanschen versehen ist, die die Stütze der Greifelemente gegen Umfang-und
Axialkräfte bilden. -
Dabei ist es empfehlenswert, daß der äußere Schenkel
jedes Greifelementes zwischen einem Flansch des Innenbandes und einem radial eingezogenen
Ende der Spannschelle gegen Verschiebung in Rohrachsrichtung festgehalten ist.
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In einer weiter vervollkommneten Ausführungsform erstreckt sich jedes
Greifelement mit seinem inneren Schenkel durch einen Schlitz im Flansch des Innenbandes
hindurch.
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Eine preiswerte Ausführung der Erfindung ist dadurch gegeben, _daß
die Spannschelle, das Innenband. und die Kreiselemente von Stahlpreßteilen aus Blech
im wesentlichen gleichförmiger Dicke gebildet sind.
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Die Erfindung ist an Hand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung
näher erläutert. Es stellt dar F i g. 1 eine Frontansicht der Kupplung gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei Teile der Spannschelle und
des Innenbandes weggebrochen sind; die Kupplung ist in ihrer das Rohr umschließenden
Stellung gezeigt; F i g. 2. einen teilweisen Längsschnitt nach der Linie
2-2 in F i g. 1,
F i g. 3 eine perspektivische Teilansicht des Innenbandes,
wobei die Abstützmittel gezeigt sind, mit welchen die Greifelemente gegen Bewegungen
in Achsrichtung und in Umfangsrichtung des Rohres gesichert sind F i g. 4
eine perspektivische Ansicht eines einfachen Greifelements, das aus der Kupplung
angebaut ist.
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In F i g. 1 ist eine vollständige, ein Rohr P umschließende
Kupplung
gezeigt, wobei das Rohr P eine glatte, zylindrische äußere Mantelfläche aufweist.
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Die Spannschelle 10 besteht aus einer Anzahl gebogener Seginente.
In der dargestellten Ausführungsform sind nur zwei solcher Segmente vorhanden. Jedes
Segment ist im wesentlichen halbkreisförmig gestaltet und dazu eingerichtet, etwa
eine Hälfte des Umfangs des Rohres P zu umschließen. Wenn man die Spannschelle im
Querschnitt, wie in F i g. 2, betrachtet so kann man feststellen, daß sie
einen Umfangswandteil 10a besitzt, der an jeder der gegenüberliegenden Frontseiten
in einen einstückigen Flansch 10 b übergeht, der sich radial nach innen von
dem Umfangswandteil 10a bis zur äußeren Mantel-Räche des Rohres P erstreckt. Im
Längsschnitt gesehen ist der Spannschellenquerschnitt langgezogen U-förmig gestaltet.
Jedes Segment der Spannschelle ist aus einem einzigen Stahlblech gebildet und besitzt
im wesentlichen durchweg- eine gleiche Wandstärke.
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An jedem Ende jedes Spannschellensegmentes befindet sich ein Bolzenauge
12, das von beliebig zweckmäßiger Größe und Form sein kann. Das Bolzenauge kann
einstückig mit dem Gehäusesegment verbunden und während des Preßvorganges geformt
sein. Zwei einander gegenüberliegende Bolzenaugen 12 von an-.einander anschließenden
Enden der beiden Spannschellensegmente sind zur Aufnahme eines Bolzens 14 eingerichtet.
Die beiden Bolzen 14 bilden die Mittel zum Anziehen der Spannschellensegmente um
die Rohrleitung.
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Im Innern der Spannschelle 10 befindet sich ein Innenband
15, das ebenfalls aus mehreren teilringförmigen Segmenten gebildet ist. Normalerweise
ist die Anzahl der Innenbandsegmente gleich der Anzahl der Segmente der Spannschelle
10. Die einander zugeordneten Segmente des Innenbandes und der Spannschelle
sind miteinander, z. B. durch einen Niet 17, so verbunden, daß die Kupplungsteile
in zusammengefügter Lage zusammengehalten werden.
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Das Innenband 15 besitzt eine zentrisch angeordnete, sich über
den Umfang erstreckende Wandung 15 a, die dem Umfangswandteil
10 a der Spannschelle entspricht und mit diesem in Berührung steht. Jede
der beiden einander gegenüberliegenden Frontseiten der Wandung 15a ist einstückig
mit je einem Wandteil 15 b verbunden, der sich radial von der
Wandung 15a aus nach innen zur äußeren Mantelfläche -des Rohres erstreckt. Die beiden
sich nach innen erstreckenden Wandteile 15 b weisen axialen Abstand
voneinander auf und bilden zwischen sich einen Raum, der dazu eingerichtet ist,
eine Dichtmanschette 18 aufzunehmen und zu begrenzen, die aus Gummi oder
einem anderen gummiartigen Werkstoff besteht und eine flüssigkeitsdichte Berührung
mit der äußeren Mantelfläche des Rohres P bewirkt. Diese Dichtmanschette überspannt
den Spalt zwischen den Enden der Rohre P.
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Mit dem inneren, dem Rohr P zugewandten Ende jedes radialen Wandteiles
15 b des Innenbandes ist einstückig ein Flansch 15c verbunden. Die
beiden Flansche 15c erstrecken sich seitlich von jeder Seite des Innenbandes und
liegen nahe bzw. unmittelbar an der äußeren Mantelfläche der Rohrleitungen. Dies
bewirkt nicht nur die gewünschte Begrenzung der elastischen Dichtmanschette
18, sondern auch das Zusammenwirken des Innenbandes mit den Greifelementen,
wie nachfolgend erklärt wird. Jedes Innenbandsegment ist aus einem einzigen Stahlblech
gepreßt und besitzt im wesentlichen eine gleiche Wandstärke.
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Die radialen Wandteile 15 b des Innenbandes sind mit
axialem Abstand innerhalb der Kupplung in bezug auf die radial gerichteten Wandteile
10 b angeordnet. Auf diese Weise ist ein ringförmiger Raum 22 unmittelbar
innerhalb der radialen Wandteile 10 b
der Spannschelle gebildet. In
jedem dieser ringförmigen Räume. und im Eingriff mit der Spannschelle sind mehrere
Greifelemente 24 angeordnet. Eines dieser Greifelemente ist perspektivisch in F
i g. 4 abgebildet, aus der zu erkennen ist, daß das Greifelement aus einem
Paar allgemein paralleler Schenkel 24a und 24b und einem diese verbindenden Grundteil
24c besteht. In der Ansicht besitzt jedes Greifelement eine U-Form. Das freie Ende
jedes Schenkels 24a und 24b ist angeschärft oder in irgendeiner #assenden Form gezackt,
die erwünscht ist, um die Greifelemente in die Lage zu versetzen, sich in die Mantel-Räche
der Rohrleitung einzudrücken und somit einen festen Eingriff mit der Rohrleitung
zu gewährleisten.
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Jedes der an der Rohrleitung angreifenden Enden der Schenkel 24a und
24b k2nn in einem bestimmten Winkel abgeschrägt sein, um eine scharfe Kante zu bilden.
An der anderen Seite des Greifelementes steht der Grundteil 24 c mit der inneren
Mantelfläche der Spannschelle im Eingriff, um das Greifelement gegen das Rohr anzudrücken.
Die Außenfläche des Grundteiles 24 c ist längs und quer abgebogen, so wie es erforderlich
ist, um sich der Innenfläche dei Spannschelle 10 anzupassen und somit ausreichend
große Flächen der Spannschelle und des Greifelementes in beiderseitige Berührung
zu bringen. Die angeschärften Kanten sind längs gebogen, um sich der äußeren Mantelfläche
des Rohres P anzupassen, damit ein fester Griff an der Rohrleitung erhalten wird.
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Im wesentlichen füllt das Innenband 15 in Rohrachsrichtung
den Raum zwischen den radialen Wandteilen 10 b aus, so daß die sich seitlich
erstreckenden Flansche 15c des Innenbandes nur ein geringes Spiel mit den radialen
Wandteilen 10 b haben. Für den Durchtritt der Schenkel 24 a, 24
b der Greifelemente durch das Innenband 15 sind in die Flansche 15c
der Schelle öffnungen. 26 und 27 eingeschnitten. Eine Ausführungsart
dieser öffnungen ist durch die Schlitze 26 gezeigt, die nahe der Basis der
Innenbandflansche angeordnet sind und eine andere Ausführungsart sitzt als Einschnitte
27 an den Seitenkanten der Innenbandflansche. Die Enden der öffnungen
26 und 27 bilden Schultern 26a und 27a, die mit den Enden des Greifelementschenkels,
der in diese öffnungen eingreift, zusammenwirken. In der Praxis brauchen
die Greifelemente nur die Schulter 26a oder 27a wirklich zu berühren; eine Berührung
beider Schultern ist nicht erforderlich. Diese Schultern bilden das Abstützmittel
für die Greifelemente gegen eine Umfangsbewegung.
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Um die Greifelemente 24 im wesentlichen in der Spannschelle festzuhalten,
wenn die Kupplung nicht um die Rohrleitung gejegt ist, kann mindestens ein Schenkel
jedes Greifelementes 24, wie an der Stelle 24f gezeigt, ausgespart sein. Diese Aussparung
sieht eine mit der Innenfläche des Flansches 15c im Eingriff stehende Schulter vor,
um das Greifelement in der Kupplung festzuhalten, wobei nicht mehr als die scharfen
Kanten des Greifelementes aus dem Flansch 15 c herausragen.
Die
Innenbandflansche 15 c sind im Eingriff mit oder dicht an der
äußeren Mantelfläche der Rohre und bringen folglich die Schenkel der Greifelemente
unmittelbar mit der Rohrleitung in Eingriff. Diese Anordnung ist bevorzugt, um die
Schenkel der Greifelemente in kohrachsrichtung zu halten. Die Seiten des Schlitzes
26 sind -mit den beiden Seiten eines der Schenkel 24a im Eingriff und halten
den Schenkel des Greifelementes gegen Kräfte, die in Rohrachsrichtung wirken. Da
sich jede Ausnehmung 27 zur Kante des Flansches 15c hin öffnet, gibt es nur
eine Seite der Ausnehmung, die demnach auch nur eine Seite des Schenkels 24b des
Greifelementes unterstützen kann. Jedoch ist die andere Seite des Schenkels 24b
abgestützt durch die Berührung mit der Innenfläche des radialen Wandteils
10b der Spannschelle. Demzufolge werden beide Schenkel des Greifelementes
gegen in Rohrachsrichtung wirkende Kräfte, und zwar in beiden axial zur Rohrleitung
verlaufenden Richtungen gehalten.
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Eine mögliche Abwandlung der dargestellten Ausführungsforin besteht
darin, daß man die Ausnehmungen 27 durch eine verminderte Länge der Flansche
15 c ersetzt. Wenn jedoch die Flansche 15
c
in ihrer Länge nur um die Tiefe der Ausnehmung 27
verkürzt werden, wird
die Innenseite des Schenkels 24 b des Greifelementes immer noch in Rohrachsrichtung
durch die Kante des Flansches 15 c in der gleichen Weise wie
oben beschrieben abgestützt.
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Um die beste Abstützung der Greifelemente und die beste Ausnutzung
der damit übertragenen radialen und axialen Kräfte zu erzielen ' sind die
Außenflächen der Schenkel 24 a und 24 b flach durch einen Abschnitt verbunden,
dessen Außenfläche teilweise gebogen ist und mit der zugeordneten Oberfläche an
der Innenseite der Spannschelle 10 im Eingriff steht und übereinstimmt. Diese
miteinander in Berührung stehenden Oberflächen der Greifelemente und der Spannschelle
besitzen Teile, die zumindest in einer Längsschittsebene gebogen sind,
d. h. in einer Ebene, die allgemein parallel zu oder durch die Achse der
Rohrleitung P gelegt ist. Diese äußeren Oberflächen der Greifelemente greifen an
den inneren Oberflächen der Spannschelle 10 an und legen die Greifelemente
fest an die Mantelfläche des Rohres an, wenn die Bolzen 14 angezogen werden, um
die Greifelemente durch die auf sie von der Spannschelle 10 ausgeübten Kräfte
an die Rohrleitung anzudrücken.
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Die Greifelemente 24 sind weder mit dem Innenband noch mit der Spannschelle
starr oder fest verbunden, was insofern von Vorteil ist, als die Greifelemente in
der Lage sind, sich relativ zu den anderen Gliedern der Kupplung frei zu bewegen,
um sich jedweden Unregelmäßigkeiten der äußeren Mantelfläche der Rohrleitung P anzupassen.
Jedoch ist der Eingriff zwischen den Oberflächen der Greifelemente und den Oberflächen
des Innenbandsegments derart, daß die Greifelemente in den ringförnügen Räumen 22
zurückgehalten werden, nachdem die Kupplung durch Annieten oder anderweitige Befestigung
des Innenbandes an der Spannschelle zusammengebaut ist und bevor die Kupplungssegmente
um die Rohrleitung angeordnet sind.
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Die meisten Teile, besonders die Spannschellen-und Innenbandseginente,
können aus Blechen von hochvergütetem Stahl oder anderem passenden Metall formgepreßt
werden.