DE1675221C - Nicht losbare Rohrverbindung fur Metallrohre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine nicht lösbare Rohr- förmige Umhüllung eine Druckflüssigkeit eingeführt verbindung für Metallrohre, bestehend aus einer die wird. Dabei sind die Enden der kugelförmigen UmEnden der Metallrohre umgebenden Anordnung, die hüllung druckdicht mit der rohrförmigen Hülse und aus einem radial nach innen verformbaren ersten Teil, außerdem mit dem einen Rohrende verbunden, Kuppeinem diesen umgebenden zweiten, nicht verform- 5 lung und eines der Rohrenden bilden somit ein baren Teil und einer zwischen diesen vorgesehenen Stück.

Ringkammer für eine die Verformung bewirkende Beide bekannten Rohrkupplungen sind nur für

Druckflüssigkeit, die von außen in die Ringkammer Rohre mit einem verhältnismäßig kleinen Durch-

cinführbar ist, besteht. messer geeignet.

Die Verwendung von Kupplungen u. dgl. für Rohr- ίο Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Metallverbindungen ist wohlbekannt. Bei bekannten Vor- rohre nicht zu kleinen Durchmessers mittels einer richtungen dieser Art erfolgte die Rohrkupplung ent- metallischen, rohrförmigen Hülse tropfdicht und weder durch Verbolzen oder durch mechanisches FaI- dauernd zu verbinden.

zen oder Ankümpeln, um die Kupplung mit den ein- Hierzu schlägt die Erfindung vor, daß bei einer

ander gegenüberliegenden Rohrenden druckdicht zu- 15 Rohrverbindung der eingangs beschriebenen Bauart

sammenzuschnüren. Soweit ein Dichtungsmaterial die beiden Teile aus metallischen Hülsen bestehen,

verwendet wurde, wird bei jeder der bekannten Kupp- von denen die innere beide Rohrenden umfaßt und

lungen das Dichtungsmaterial zu einer tropfdichten die äußere als Druckring ausgebildet ist, sich über

Anlage an den {»«.-treffenden Rohrteilcn gezogen oder den Ringkammerteil der inneren Hülse erstreckt und

gedrückt. »o mit dies«*·- druckdicht verbunden ist, und daß in einer

Wenn sich auch die bekannten Kupplungen unter ringförmigen Ausbauchung im Bereich des umfaßten

den besonderen Umständen, für die sie bestimmt Teiles der rohrförmigen Hülse ein aus elastischem

waren, als brauchbar erweisen, so benötigt doch jede Material bestehender Dichtring angeordnet ist.

Kupplung ein besonderes mechanisches Werkzeug für Die Rohrverbindung nach der Erfindung ermög-

das Falzen oder Ankümpeln der Kupplung, des Roh- as licht durch die bloße Anwendung eines hydraulischen

res oder beider derart, daß d;ts erforderliche kreis- Druckes, z. B. des Druckes einer tragbaren Druck-

förmige Ineinandergreifen verwirklicht wird. Nicht Schmierpresse, die Herstellung einer dauerhaften,

nur erfordert jede Kupplung ein besonderes und in tropfdichten Verbindung. Der Druck wird durch eine

der Herstellung t'*ueres Werkzeug zur Herbeiführung vorgefornite Einlaßöffnung einer ringförmigen Kam-

der gewünschten Wirkung, es ist auch nötig, daß die 30 mer zugeführt, in der der Druck eine ringsherum-

Raumvcrhällnisfe unter unten «lie Verbindung her- laufende Verformung hervorruft, durch die eine

gestellt wird, den freien Zugang zum gesamten Um- tropfdichte Verbindung hergestellt wird. Da die Her-

fang der betroffenen Rohrteile es.nöglicht. Oftmals stellung der Verbindung nur wenige Sekunden erfor-

niüsscn Rohrverbindungen au überfüllten Orten aus- dert und nur so viel freien Raum voraussetzt, daß ein

geführt werden, an denen die Herstellung einer Rohr- js hydraulischer Schlauch od. dgl. in die vorgesehene

verbindung mit den bekannten Vorrichtungen schwie- Einlaßöffnung eingeführt werden kann, sind die

rig, wenn nicht überhaupt unmöglich ist. Typisch körperliche Arbeit und die Anla.eckosten für die Her-

clafür ist die Aufgabe, Rohre miteinander zu kuppeln, stellung der Verbindung wesentlich niedriger als bei

die auf dem Hoden oder in Gräben liegen, in denen den bekannten Vorrichtungen, während gleichzeitig

der Zugang rings um das Rohr herum schwer ocI't 40 die Zuverlässigkeit der Verbindung wesentlich er-

unmöglich ist. Daher sind solche bekannte Vorrich- höht ist.

tungen nicht nur wegen des Zeitbedarfs und der Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung

Arbeitsausrüslung für die Herstellung der Rohr- werden aus der folgenden Beschreibung an Hand der

verbindung teuer, es ist auch ihre Brauchbarkeit für Zeichnungen ersichtlich werden. Es zeigt

bestimmte Anwendungsbereiche sehr beschränkt. 45 Fig. I den Schnitt durch eine Ausführungsform

Hei einer bekannten, aus einer rohrförmigen Hülse der abdichtenden Kupplung nach der Erfindung im

aus einem nachgiebigen, elastischen Material be- angelieferten Zustand,

stehenden Rohrkupplung sind in den die Rohrenden F i g. 2 den Schnitt durch eine Abwandlung der

umschließenden 'Icikn der Hülse ringförmige Hohl- Musführungsform nach Fig. 1 für den Anschluß an

räume vorgesehen, deren innen gelegene Hcgrctmings- 50 ein einziges Rohrende,

wand nur dünn ist. Durch Druckllüssigkeits/iifuhr in Fig. 3 den Schnitt duich eine weitere Abwandlung

die ringförmigen Hohlräume wird deren innen ge- für die Erzeugung verstärkter Feslhaltckräfte,

Icgenc, dünne Hegrenzuiigswand nach innen aus- Fig. 4 einen (eilweisen Schnitt, der zeigt, wie die

gebeult und abdichtend gegen das jeweils umfaßte oben angeführten Ausfiihrimgsformen durch die Aus-

Rohrende gepreßt 55 Übung eines hydraulischen Druckes verformt und in

Nach llf.eiligung des Druckes innerhalb der Hohl- eine dauerhafte, festhaltende Anlage gebracht werden,

räume, /.. I). durch Aufstoßen eines Rückschlagventils Fig. 5 den Schnitt dun.li eine dichtungsniittellosc

nimmt die innen gelegene IJegien/ungswund wieder Ausflihriingsliirin im angelieferten Zustand uls

ihre ursprüngliche ebene Form an und hebt sieh von Metall-iUif-MeliiH-Kupplung.

dem Rührende üb. Durch l-insprit/en einer Zement- 60 Fig. 6 den Schnitt durch die AtisfUlmingsform

mischung in die ringförmigen Hohlräume kann auch nach der Fig. 5 im Kup|)liing.s/ustund,

eine unlösbare Rohrverhindung hei^csicllt werden. Fig. 7 den .Schnitt durch eine verstärkte Atnfiih-

liine ändert· bekannte Rohrkupplung weist eine uns rungsform im .ingeliefeiu.il Ziislmid für dünnwandige

weichem Kiiiilitluik bestehende mhrföimige Hülse Rohre.

iiuf, die durch Druckflüssigkeit elastisch gegen das in «3 Fig. I zeig! die mit IO bezeichnete Kupplung nach

die Hülse hiiieingesicckie Itohremlc gedrückt wird, der ersten Aiisfuhrungsfnrm der Erfindung. Sie mti-

wenn in den llnlilniiiiii zwischen der rohrförmigen fallt ein lunggestreckles rohrförmigen Gehäuse II.

Hülse und eine diese gun/ iiinschliellende, kugel· das sich in l.iingsrlchlung gerade erstrecken kann

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oder das, wie dargestellt, nahe jedem Ende einen ausgenommen die Tatsache, daß die Kupplung zum ringförmigen Bogen oder Hocker oder eine ring- Anschluß an ein einziges Rohrende bestimmt ist, förmige Ausbauchung 12 und eine sich radial nach unterschiedlich zu den beiden miteinander zu kupinnen erstreckende kreisförmige Rille 13 aufweist. In pelnden Rohrenden der F ί g. I.
der ringförmigen Ausbauchung 12 liegt ein Dichtungs- 5 Auch die in der Fig. 3 dargestellte Ausführungsring 14. Der Dichtungsring 14 besteht aus syntheti- form ist der nach der Fig. I ähnlich, ausgeschem oder natürlichein, elektrisch isolierendem nommen die Tatsache, daß hier eine Mehrzahl von Dichtungsmaterial, das so geformt ist, daß es von Bögen 12 (meistens zwei) hintereinander vorgesehen dem Kupplungsende aufgenommen werden kann und sind, jede mit einem Dichtungsring 14 für eine niehrseinerseits ein zu kuppelndes Rohrende 18 bzw. 19 io fache Kupplung mit jedem Rohrende. Diese Aus-(gestrichelt gezeichnet) umschließt. Es ist hervor- führungsform bewirkt, falls dies nötig ist, verstärkte zuheben, daß die innere Oberfläche des Dichtungs- Festhaltekräfte.

ringes 14 im wesentlichen parallel zur Achse des Die Fig. 4 zeigt die Entstehung der Verbindung Gehäuses U verläuft, während der Bogen 12 und der mittels der Kupplung. Zuerst werden die zu verbin-Dichtungsring sich zum Ende der Kupplung hin 15 dcnden Rohrenden 18 und 19 durch die beiden Enden nähern, bis der Bogen 12 in ein Mundstück 21 über- des Kupplungsgehauses 10 mindestens bis hinter die geht, das sich gleichfalls im wesentlichen parallel zur Dichtungsringe 14 hindurchgesteckt. Dann wird eine Achse des Gehäuses 11 erstreckt. Wenn auch nicht Druckquelle, z. B. eine tragbare Druckschniierpresse notwendig, so ist es doch gebräuchlich, daß die innere mit einem ersten der Kanal·. *,7 mittels eines liieg-Oberfläche der Bögen mit einer Schichf eines Mate- ao samen Schlauches 37 verbunden, dessen Veibinrials mit geringem Reibungskoeffizienten, wie z.B. dungsstück 38 dichtend in die Einlaßöffnung 29 hin-Teflon, Wachs od. dgl., überzogen ist. Dies hat zur eingesteckt wird. Durch Druckzufuhr wird sodann Folge, daß der Dichtungsring 14 während der hydrau- das in dem ringförmigen Kanal 27 vorhandene lischen Verformung, durch die die Kupplung durch Schmieröl so stark unter Druck gesetzt, bis das GeVerformung des Bogens 12 und Zusammenpressen as häuse hinreichend zusammengedrückt ist, um des Dichtungsringes 14 gedichtet wird, auf dein zwischen der Dichtung und dem Rohr eine haltbare Metall gleiten kann. Wo dies erforderlich ist, kann Dichtung herzustellen.

der Dichtungsring 14 zwischen den zusammengefüg- Grundsätzlich gilt, daß der Bogen 12 des Gehäuses ten Rohrteilen eine elektrische Verbindung herstellen, Π unter der anfänglichen Einwirkung des hydrauz. B. für den Kathodenschutz, wenn beim Rohrlegen 30 lischen Druckes bis über die Druckfließgrenze seineverschiedene Bodenverhältnisse angetroffen werden. Materials hinaus verformt wird. Da die Verschwcis-Hierzu stellt jeder Dichtungsring einen elektrischen sung des Druckringes 24 mit dem Gehäuse 11 orts-Kontakt zwischen dem betreffenden Rohrteil und dem feste Endzonen schafft, entsteht ein Stabilisierungsanliegenden Gehäuseteil her, z. B. nach dem Vorbild element, das sich von den Endzonen her in die der USA.-Patentschrift 3 259 406. Diese Ausführungs- 35 Spannweite hinein erstreckt und einen maximalen, form des Dichtungsringes umfaßt eine Metallschlange gleichmäßig gegen die Mitte hin gerichteten Druck 32, die r>ach der Verformung der Kupplung zwecks sichert. Andere Stabilisierungseinwirkungen werden Herstellung der Verbindung sowohl gegen das Rohr in ähnlicher Weise durch die Rillen 13 hervorgerufen, als auch den anliegenden Teil des Gehäuses 11 ge- die als Versteifungsrippen wirken und ein Scharnier drückt wird, um zwischen diesen Ttilen eine elek- 40 für die Metallbewegung und eine geradlinige Enttrische Verbindung herzustellen. lastung des Metallflusses während der Unterdruck-

Jedes Endteil des Gehäuses 11 ist zwecks Bildung Setzung darstellen. Nachdem die anfängliche Untereiner druckdichten Kammer Tingsherum von einem drucksetzung das vorhandene Spiel beseitigt hat, äußeren oder Druckring 24 umgeben, der entlang schafft die Berührung des Rohres mit dem Dichtring seinen Unifangskanten 25 und 26 mit dem Gehäuse 45 stabile Verhältnisse für die endgültige Druckzufuhr, durch Schweißen od. dgl. verbunden ist. Dieser Zur Fertigstellung der in der F i g. 4 dargestellten Druckring kann, wia aus Fig. 1 ersichtlich ist, ganz Verbindung wird die Druckquelle abgenommen und oder teilweise gebogen sein oder er kann in seinem in ähnlicher Weise auf das andere Ende der Kupplung Längsschnitt verhältnismäßig flach verlaufen. WeI- angewendet. Wenn die Verbindung an beidt-n Enden chen Querschnitt der Druckring auch hat, ist er so 50 vollendet ist, wird der Stopfen 30 wieder in die zugegeformt, daß er den Bogen 12 über eine in der hörigen Einlaßöffnungen 29 eingesetzt, um zu ver-Zeichnung mit .V bezeichnete Spannweite überspannt hindern, daß Endfeuchtigkeit oder andere Fremdiind so einen flüssigkeitsdichten, ringförmigen Kanal körper später in die ringförmige Kammer 27 ein-27 zwischen tier äußeren Oberfläche des Gehäuses treten können.

Il und der inneren Oberfläche des Druckringes 24 55 Jede der weiteren Ausführungsformen nach den

begrenzt. Ganz allgemein beträgt die Länge der Fig. 5,6 und 7 sind in einander ähnlicher Weise

Spannweite mindestens 2,5 cm. Die Ringkammer 27 ohne einen Dichtungsring ausgeführt. Dabei verläuft

ist zumeist mit einer nicht zusammendrückbaren nach der Fig. 5 das die Aufgabe des Gehäuses 12

Flüssigkeit, t. B. das übliche Schmieröl für Kraft- der Kupplung übernehmende aufgeweitete Ende des

fahrzeuge, durch die Einlaßöffnung 29 gefüllt. Diese 60 einen Rohres 19 flach mit Metall-auf-Mctall-Heriih-

Iüuhißöffnung erstreckt .sich durch die Wand des rung an der Oberfläche des anderen Rohres 18. Diese

Druckringes 24 hindurch bis zur Ringkammer 27 und AusfUhrungsfrirm ist dann von Nutzen, wenn es z. B.

ist normalerweise 'lurch einen atisbaubiiren Stopfen wegen zu hoher Temperatur nicht möglich ist, ela-M verschlossen, der die Uingkammer 27 während stisches Muterini /u verwenden. Nach Einwirkung

des Lagcrns und Transportes gegen einen Leckverlust 6$ des hydraulischen Druckes in der oben beschriebenen

schützt. Welse kommt das Rohrende 12 /tu Anlage an dem

Die in der Fig. 2 dargestellte Aiisfiihrungsform Rohr 18, das dabei in der in der Fig. 6 dargestellten

ist der nach der Fig. I im wesentlichen ähnlich, Weise nuch innen eingebeult wird. Die Anwendung

eines zusätzlichen Druckes verursacht die Ausbeulung des Druckringes 24 nach außen, da der Widerstand des Gehäuses gegen eine Deformation durch das innen anliegende Rohr verstärkt wird.

Die in der Fig. 7 dargestellte Kupplung ist für eine Metall-auf-Metall-Dichtung mit einem dünnwandigen Rohr bestimmt, das den auf die Kupplung ausgeübten Verformungskräften nicht ohne zu zerbrechen standhalten könnte. Daher besteht bei dieser Ausführungsform einer Kupplung das Ende des einen Rohres 19 aus zwei zusammenhängenden, koaxialen und ringfötmigen Verstärkungshülsen 40, die das andere Rohrende 18 dicht umschließen. Das die Verstärkungshülsen umfassende Rohrende kann auf das andere Rohrende aufgesteckt werden, ehe die Kupplung montiert wird.

Von Bedeutung für jede der beschriebenen Ausführungsformen ist der Widerstand des Druckringes 24 gegen eine radiale Verformung, verglichen mit dem Widerstand des in der Spannweite X gelegenen Gehäuseendes. Im allgemeinen sollen Materialbeanspruchung und/oder Dicke des Druckringes bei hydraulischen Verformungsdrück^n, die entsprechend dem Rohrdurchmesser 70 bis 700 Atmosphären betragen, wesentlich größer sein, als die des Gehäuses. So erfordert ein Rohr mit 30 cm Durchmesser etwa 100 Atmosphären, während ein Rohr mit 10 cm Durchmesser etwa 350 bis 560 Atmosphären erfordert. Demgemäß soll der zugeführte Druck zwar eine Verformung des Gehäuses radial nach innen bewirken, aber den Druckring, falls überhaupt, nur unmerklich verformen. Ohne dieses Verhältnis würde die Wirkung des zugeführten Druckes verhältnismäßig unkontrolliert sein und das angestrebte Ziel könnte vereitelt werden. Als günstig wurde ein Unterschied in der Materialfestigkeit von etwa 1400 bis 25(X) kg/cm² gefunden. Dies kann durch eine zweckmäßige Materialwahl, z. B. kalt verformtes Material (AISI C 1021) für den Druckring und weichgeglühtes Material (AlSI 1008) für das Gehäuse, verwirklicht werden. Für ein Rohr mit 10 cm Durchmesser müßte die Wandstärke des Gehäuses mindestens 4,8 mm betragen, um eine ausreichende Sicherheit gegen einen von der äußeren Verformung bewirkten örtlichen Zusammenbruch zu gewährleisten. In Rohren mit einem Durchmesser von 15 cm und mehr kann diese Wandstärke ohne Gefahr eines örtlichen Zusammenbruches 4 mm und weniger betragen. Dies erfolgt aus der Überlegung, daß die Verformung eine gleichmäßige Verdichtung des Materials rings um das umschlossene Rohr herum, hervorrufen soll.

Die oben gegebene Beschreibung betrifft eine neuartige Rohrkupplung, die leicht und einfach, schneller und unter Umständen, die die Anwendung einer bekannten Rohrkupplung schwierig oder sogar unmöglich machen wurden, angebracht werden kann. Es ist oben noch nicht erwähnt worden, daß zur Verstärkung der Abdichtung bei den Ausführungsformen nach den Fig. 5.6 und 7 Kittmaterialien verwendet werden können. Kittmaterialien, wie Epoxy, Polyurethan, Butylgummi u. dgl. können zu diesem Zweck verwendet werden und führen zu einer griffcsten und dichten Verbindung. Eine Kupplung dieser Art mit Metall-auf-Metall-Dichtung wird besonders in Rohrleitungen für Wasser, öl, Dampf usw.

angewendet. Obwohl solche Kupplungen mit Metallauf Metall-Dichtung für Metallkupplungen für Metallrohre beschrieben wurden, können sie mit unveränderter Konstruktion auch für Nichtmetallrohre Anwendung finden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Nicht lösbare Rohrverbindung für Metallrohre, bestehend aus einer die Enden der Metall-ίο rohre umgebenden Anordnung, die aus einem radial nach innen verformbaren ersten Teil, einem diesen umgebenden zweiten, nicht verformbaren Teil und einer zwischen diesen vorgesehenen Ringkammer für eine die Verformung bewirkende Druckflüssigkeit, die von außen in die Ringkammer einfUhrbar ist, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile aus metallischen Hülsen (11, 24) bestehen, von denen die innere (11) beide Rohrenden (18,19) umfaßt und die äußere (24) als Druckring ausgebildet ist, sich über den Ringkammerteil (27) der inneren Hülse (11) erstreckt und mit dieser druckdicht verbunden ist, und daß in einer ringförmigen Ausbauchung (12) im Bereich des umfaßten Teiles der rohrförmigen Hülse (11) ein aus elastischem Material bestehender Dichtring (14) angeordnet ist.

2. Nicht lösbare Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende der rohrförmigen Hülse zwei Dichtringe (14) vorgesehen sind, die jeweils in einer getrennten Ausbauchung (12) liegen.

3. Nicht lösbare Rohrverbindung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Hülse (11) von einem Rohrende (18 oder 19) selbst gebildet ist.

4. Nicht lösbare Rohrverbindung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innen gelegene Oberfläche jeder Ausbauchung

(12) eine Schmierschicht aufweist.

5. Nicht lösbare Rohrverbindung für Metallrohre, bestehend aus einer die Enden der Metallrohre umgebenden Anordnung, die aus einem radial nach innen verformbaren ersten Teil, einem diesen umgebenden zweiten, nicht verformbaren Teil und einer zwischen diesen vorgesehenen Ringkammer für eine die Verformung bewirkende Druckflüssigkeit, die von außen in die Ringkammer einführbar ist, besteht, dadurch gekpinzeichnet, daß der erste Teil von einem aufgeweiteten Rohrende (18 oder 19) gebildet ist und das andere Rohrende (19 oder 18) umgibt und der Endbereich (12) des aufgeweiteten Rohrteiles von einem mit diesem druckdicht verbundenen Druckring (24) umgeben ist, der mit dem Endbereich (12) die Ringkammer (27) bildet, wobei über dem Endbereich (12) das nicht aufgeweitete Rohrende plastisch verformbar ist.

6. Nicht lösbare Rohrverbindung nach Ansprach 5, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Aufweitung (12) des Rohrendes (18 oder 19) noch eine an das andere Rohrende (19 oder 18) von innen anliegende Verstärkungshülse (40) vorgesehen ist, die mit dem aufgeweiteten Rohrende fest verbunden ist.

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