DE19525157C1

DE19525157C1 - Kupplung für Gas oder Wasser führende Rohre

Info

Publication number: DE19525157C1
Application number: DE1995125157
Authority: DE
Original assignee: PUSPAS ARMATUREN GmbH
Current assignee: ASP ARMATUREN SCHILLING PUSPAS GMBH, 33689 BIELEFE
Priority date: 1995-07-11
Filing date: 1995-07-11
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2015-07-12

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung für Gas oder Wasser führende Rohre mit zylindrischen Außenflächen.

Zur gas- oder wasserdichten Verbindung von Rohren mit zy lindrischen Außenflächen oder auch zum Anschluß eines Rohrs mit einer zylindrischen Außenfläche an einen Kupp lungsflansch, der seinerseits wiederum mit einem einem anderen Rohr zugeordneten Kupplungsflansch oder mit einem örtlichen Widerlager verbunden werden kann, ist es be kannt, am Ende eines Rohrs ein Widerlager vorzusehen, das den Spalt zwischen zwei Rohren oder zwischen einem Rohr und einem Kupplungsflansch überbrückt (Gibault-Kupplung). Dieses Widerlager kann eine die zu verbindenden Rohre überbrückende Hülse oder auch ein Kupplungsflansch sein. Es umfaßt einen trompetenartig aufgeweiteten Stutzen, dessen Mündung der Stirnseite des Rohrs abgewandt ist. In den Ringspalt zwischen der Innenfläche dieses Stutzens und der Außenfläche des Rohrs wird ein Dichtring aus einem elastischen Material gekammert und mit Hilfe eines Druckrings gas- oder wasserdicht verpreßt. Zu diesem Zweck besitzt der Druckring einen Radialflansch als axia les Druckmittel und einen den trompetenartig aufgeweite ten Stutzen des Widerlagers übergreifenden Rohrstutzen als radiales Druckmittel. Umfangsseitig des Rohrstutzens sind mehrere sich radial erstreckende Konsolen mit Axial öffnungen vorgesehen. Durch die Axialöffnungen werden Spannbolzen gesteckt, die sich entweder an Konsolen an einem Druckring des benachbarten Rohrs oder an einem Kupplungsflansch abstützen. Durch auf die Spannbolzen ge drehte Muttern wird dann der Druckring in Richtung auf die Stirnseite des Rohrs bewegt, so daß der Dichtring in der durch die Außenfläche des Rohrs, die Innenfläche des trompetenartig erweiterten Stutzens sowie den Radial flansch und den Rohrstutzen des Druckrings gebildeten Kammer verpreßt und auf diese Weise eine gas- oder was serdichte Kammerung umfangsseitig des Rohrs erzeugt wird.

Obwohl es mit einer derartigen Kupplung möglich ist, gas- und wasserdichte Verbindungen der verschiedenen Art her zustellen, besteht in einer Reihe von Fällen der Wunsch oder die Notwendigkeit, häufig erst durch sich im nach hinein ändernden örtlichen Gegebenheiten, die Kupplung auch auszugssicher zu bilden. In diesem Zusammenhang ist vorgeschlagen worden, den elastischen Dichtring mit einvulkanisierten metallischen Krallen zu versehen. Auch wurde schon versucht, neben dem Dichtring einen metalli schen Ring zu kammern, der mit nach innen vorstehenden Krallen sich in der Oberfläche des Rohrs verhaken kann. Abgesehen davon, daß es sich bei diesen Maßnahmen um Kompromißlösungen handelt, ist es außerdem erforderlich, solche Zugsicherungselemente vorab auf die Bauteile der existierenden Kupplungen abzustimmen, d. h. sie müßten bestimmungsgemäß (gas- oder wasserabhängig) integriert werden. Dazu ist ein höherer Aufwand notwendig. Ein Nachrüsten von bereits im Einsatz befindlichen Kupplungen ist mit den bekannten Maßnahmen kaum oder nur unzuläng lich möglich.

Im Umfang der EP 0 541 472 A1 ist eine Kupplung bekannt, bei welcher ein Dichtring mit Hilfe von längs gerichteten Spannbolzen in einer Ringkammer verpreßbar ist, die durch die äußere Oberfläche eines Rohrs, die zu dieser Oberflä che radial gerichtete Stirnfläche eines Widerlagerrings sowie durch die der Oberfläche des Rohrs sowie der Stirn fläche des Widerlagerrings gegenüberliegende konkav ge krümmte Oberfläche eines Druckrings gebildet ist. Gleich zeitig mit dem Dichtring ist über die Spannbolzen ein me tallischer Sicherungsring zwischen der äußeren Oberfläche des Rohrs und einer vom Druckring eine abfallende Neigung aufweisenden Innenfläche eines Klemmrings einklemmbar. Der Sicherungsring besitzt am Innenumfang Krallen. Anson sten ist der Sicherungsring in eine Hülse aus elastischem Material eingebettet. Folglich steht der Sicherungsring im verspannten Zustand nicht mit der konkav gekrümmten Innenfläche des Klemmrings in einem unmittelbaren Kon takt.

Aus dem DE-GM 70 36 283 ist eine Verbindung für Kunst stoffrohre bekannt, bei welcher zwischen einem am Außen umfang mit Riffeln, vorzugsweise in Form eines Gewindes, versehenen Rohrs und einer glatten konischen Innenfläche einer Steckmuffe ein am Außenumfang konischer Ring ein klemmbar ist. Der Ring besitzt sowohl am Außenumfang als auch am Innenumfang Riffeln in Form eines Gewindes ent sprechend den Riffeln am Außenumfang des Rohrs.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, die bekannte Kupplung nicht nur dahin gehend weiter auszubilden, daß sie auch im nachhinein problemlos zugsicher ausgerüstet werden kann, sondern daß der Sicherungsring eine verbesserte Ausziehsicherung ge währleistet.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen.

Danach ist auf der der Stirnseite des Rohrs abgewandten Seite ein Klemmring mit dem Druckring axial verspannbar, der eine konische Innenfläche besitzt, welche vom Druck ring aus abfällt. Zwischen diese Innenfläche und die zy lindrische Außenfläche des Rohrs wird ein metallischer längsgeschlitzter Sicherungsring eingegliedert, der am Innen- und Außenumfang Krallen besitzt. Bei der Verspan nung des Klemmrings mit dem Druckring wird der Siche rungsring zwischen der Innenfläche des Klemmrings und der Außenfläche des Rohrs positioniert. Das Verspannen des Klemmrings mit dem Druckring kann über die Spannbolzen erfolgen, mit denen der Dichtring verquetscht wird. Es können aber auch gesonderte Spannmittel vorgesehen wer den.

Wird auf das Rohr eine Zugbeanspruchung ausgeübt, welche bestrebt ist, das Rohr aus dem Dichtring zu ziehen, so verhaken sich die am Innenumfang des Sicherungsrings vor gesehenen Krallen in der Außenfläche des Rohrs und die am Außenumfang des Sicherungsrings vorgesehenen Krallen an der Innenfläche des Klemmrings, da sich aufgrund des enger werdenden Ringspalts zwischen der Innenfläche des Klemmrings und der Außenfläche des Rohrs der Sicherungs ring an der Innenfläche abstützt. Die unterschiedlich große Querschnittsgestaltung der Krallen am Innenumfang des Sicherungsrings und am Außenumfang tragen einerseits der verbesserten Verhakung in der Außenfläche des Rohrs und andererseits der besseren Anlage an der Innenfläche des Klemmrings Rechnung. Das Rohr kann sich daher nicht mehr weiter relativ zum Dichtring bewegen, so daß die ge wünschte Gas- oder Wasserdichtheit aufrechterhalten bleibt.

Die geneigten Rückenflanken der ringschneidenförmigen Krallen haben den Vorteil, daß der Sicherungsring pro blemlos auf dem Rohr montiert werden kann. Die Ring schneiden gelangen dann mit der Außenfläche des Rohrs in Eingriff, wenn eine Zugwirkung auf das Rohr ausgeübt und der Sicherungsring dadurch im Ringspalt zwischen dem Klemmring und der Außenfläche des Rohrs verspannt wird.

Das zugsichernde Verhaken der Krallen in der Außenfläche des Rohrs kann dann noch weiter verbessert werden, wenn die Merkmale des Anspruchs 2 zur Anwendung gelangen. Hierbei besitzt jede Ringschneide zwei in kurzem Abstand nebeneinander liegende Schneidgrate, die durch eine Um fangsnut relativ geringer Tiefe voneinander getrennt sind. Die Tiefe der Umfangsnut ist auf jeden Fall kleiner als die radiale Erstreckung der Ringschneiden bemessen.

Der Lagesicherung des Sicherungsrings im unbelasteten Zu stand dienen die Merkmale des Anspruchs 3. Dieser Begren zungsflansch erstreckt sich bevorzugt über den gesamten Umfang. Er kann unmittelbar bei der Herstellung des Klemmrings mit angeformt werden.

Auch die Flanschsegmente entsprechend Anspruch 4 tragen mit dazu bei, die Position des Sicherungsrings im Innern des Klemmrings im unbelasteten Zustand zu gewährleisten. Bevorzugt sind vier auf dem Umfang gleichmäßig zueinander verteilte Flanschsegmente vorgesehen. Auch diese Flansch segmente können unmittelbar bei der Fertigung des Klemm rings mit angeformt werden.

Wird der Klemmring gemäß Anspruch 5 mit radial nach außen weisenden Befestigungslaschen versehen, so dienen diese Befestigungslaschen der Verspannung des Klemmrings mit dem Druckring mit Hilfe der Spannbolzen. Zu diesem Zweck besitzen die Befestigungslaschen Langlöcher als Axialöff nungen. Vorteilhaft sind vier auf dem Umfang verteilt an geordnete Befestigungslaschen vorgesehen. Diese liegen zwischen den Flanschsegmenten.

Es ist nach den Merkmalen des Anspruchs 6 fertigungstech nisch ferner sinnvoll, wenn sich die Befestigungslaschen in der Radialebene der Flanschsegmente erstrecken.

Der Klemmring kann beispielsweise durch Ausstanzen, Tief ziehen und Umbördeln gefertigt sein.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun gen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Kupplung für ein Gasrohr zusammen mit einer Auszugssicherung in perspektivischer Explosionsdarstellung;

Fig. 2 im vertikalen hälftigen Längsschnitt die Kupplung der Fig. 1 in einer am Ende eines Gasrohrs vorgesehenen Betriebsposition und

Fig. 3 im vertikalen hälftigen Längsschnitt eine weitere Ausführungsform eines Sicherungsrings für die Kupplung der Fig. 1.

Mit 1 ist in der Fig. 2 ein metallisches Gasrohr mit einer zylindrischen Innenfläche 2 und einer zylindrischen Außenoberfläche 3 bezeichnet. Die Stirnseite 4 des Gas rohrs 1 erstreckt sich rechtwinklig zur Außenfläche 3.

Zur Verbindung des Gasrohrs 1 mit einem metallischen Kupplungsflansch 5, der seinerseits mit einem entspre chenden Kupplungsflansch eines zweiten Gasrohrs verbind bar ist, dient die aus den Fig. 1 und 2 erkennbare sowohl eine Dichtung als auch eine Zugsicherung bewir kende Kupplung 6.

Die Kupplung 6 umfaßt einen endseitig trompetenartig auf geweiteten Stutzen 7 als Bestandteil des Kupplungsflan sches 5. Die Mündung des Stutzens 7 ist der Stirnseite 4 des Gasrohrs 1 abgewandt.

Der Stutzen 7 wird von einem axial ausgerichteten zylin drischen Rohrstutzen 8 eines metallischen Druckrings 9 übergriffen, welcher ferner einen nach innen gerichteten Radialflansch 10 umfaßt. Der Innendurchmesser des Radial flansches 10 ist größer als der Außendurchmesser des Gas rohrs 1 bemessen.

Durch die Innenfläche 11 des Stutzens 7, die Innenfläche 12 des Rohrstutzens 8, die Innenfläche 13 des Radialflan sches 19 und die Außenfläche 3 des Gasrohrs 1 wird eine Kammer 14 für einen an den Querschnitt dieser Kammer 14 angepaßten Dichtring 15 aus einem elastischen Material gebildet. Der Dichtring 15 besitzt am Innenumfang mehrere parallel zueinander verlaufende ringförmige Dichtlippen 16, die an der Außenfläche 3 des Gasrohrs 1 zur Anlage gelangen.

Der Druckring 9 besitzt am Außenumfang vier um 90° zuein ander versetzte Konsolen 17 mit langlochartigen Axialöff nungen 18. Mit Hilfe von Bohrungen 19 in dem Kupplungs flansch 5 und die Axialöffnungen 18 durchsetzenden Spann bolzen 20 sowie Unterlegscheiben 21 und Muttern 22 kann der Druckring 9 in Richtung auf die Stirnseite 4 des Gas rohrs 1 gezogen und dabei der Dichtring 15 in der Kammer 14 gasdicht verquetscht werden.

Zur Sicherung des Gasrohrs 1 gegen ein Ausziehen aus dem Dichtring 15 ist mit Hilfe der Spannbolzen 20 und Muttern 22 ein metallischer Klemmring 23 mit dem Druckring 9 ver spannt.

Der Klemmring 23 weist einen konischen Längenabschnitt 24 mit einer konischen Innenfläche 25 auf. Die Neigung der Innenfläche 25 fällt vom Druckring 9 ab, das heißt, der Ringspalt 26 zwischen dem Klemmring 23 und dem Gasrohr 1 verengt sich vom Druckring 9 ausgehend.

An der dem Druckring 9 abgewandten Stirnseite 27 ist der Klemmring 23 mit einem radial nach innen gerichteten Be grenzungsflansch 28 versehen, der sich über den gesamten Umfang des Klemmrings 23 erstreckt. Der Innendurchmesser des Begrenzungsflansches 28 ist größer als der Außen durchmesser des Gasrohrs 1.

An der dem Druckring 8 zugewandten Stirnseite 29 ist der Klemmring 23 mit vier radial nach innen vorspringenden Flanschsegmenten 30 ausgerüstet. Der Innendurchmesser der Flanschsegmente 30 ist größer als der Innendurchmesser des Begrenzungsflansches 28.

In der Radialebene der Flanschsegmente 30 sind vier ra dial nach außen weisende Befestigungslaschen 31 mit ova len Langlöchern 32 vorgesehen. Diese befinden sich in den Bereichen zwischen zwei Flanschsegmenten 30.

Die Langlöcher 32 in den Befestigungslaschen 31 dienen zum Durchstecken der Spannbolzen 20.

In den Ringspalt 26 zwischen der Innenfläche 25 des Klemmrings 23 und der Außenfläche 3 des Gasrohrs 1 ist ein längsgeschlitzter metallischer Sicherungsring 33 ein gesetzt. Der Sicherungsring 33 besitzt am Innenumfang ringschneidenförmige Krallen 34 mit einem sägezahnförmi gen Querschnitt. Jede Kralle 34 hat eine dem Druckring 9 zugewandte radiale Stirnflanke 35 und eine dem Druckring 9 abgewandte geneigte Rückenflanke 36. Der Schlitz 37 er möglicht eine radiale Verformung des Sicherungsrings 33.

Auch am Außenumfang des Sicherungsrings 33 sind mehrere ringschneidenförmige Krallen 38 sägezahnförmigen Quer schnitts angeordnet. Die Krallen 34 am Innenumfang haben jedoch im Vergleich zu den Krallen 38 am Außenumfang eine größere radiale Erstreckung.

Wird in Richtung des Pfeils PF (Fig. 2) eine Zugbela stung auf das Gasrohr 1 ausgeübt, wird der Sicherungsring 33 zwischen dem Klemmring 23 und dem Gasrohr 1 verspannt, wobei sich die Krallen 34 in die Außenfläche 3 des Gas rohrs 1 hineindrücken und eine weitere Relativverlagerung des Gasrohrs 1 relativ zum Dichtring 15 verhindern.

Bei der in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsform eines Sicherungsrings 33a sind die ringschneidenförmigen Krallen 34a am Innenumfang des Sicherungsrings 33a in zwei parallele Schneidgrate 39 aufgegliedert, die durch eine Umfangsnut 40 voneinander getrennt sind. Die Tiefe der Umfangsnuten 40 ist kleiner als die radiale Er streckung der Krallen 34a.

Auch am Außenumfang des Sicherungsrings 33a sind ring schneidenförmige Krallen 38 sägezahnartiger Konfiguration vorgesehen.

Bezugszeichenliste

1 Rohr
2 Innenfläche v. 1
3 Außenfläche v. 1
4 Stirnseite v. 1
5 Kupplungsflansch
6 Kupplung
7 Stutzen v. 5
8 Rohrstutzen v. 9
9 Druckring v. 6
10 Radialflansch v. 9
11 Innenfläche v. 7
12 Innenfläche v. 8
13 Innenfläche v. 10
14 Kammer
15 Dichtring
16 Dichtlippen v. 15
17 Konsolen an 9
18 Axialöffnungen in 17
19 Bohrungen in 5
20 Spannbolzen
21 Unterlegscheiben
22 Muttern
23 Klemmring
24 konischer Längenabschnitt v. 23
25 konische Innenfläche v. 24
26 Ringspalt
27 Stirnseite v. 23
28 Begrenzungsflansch v. 23
29 Stirnseite v. 23
30 Flanschsegmente
31 Befestigungslaschen
32 Langlöcher in 31
33 Sicherungsring
33a Sicherungsring
34 Krallen an 33
34a Krallen v. 33a
35 Stirnflanken v. 34
36 Rückenflanken v. 34
37 Schlitz in 33
38 Krallen
39 Schneidgrate
40 Umfangsnute
PF Pfeil

Claims

1. Kupplung für Gas oder Wasser führende Rohre (1) mit zylindrischen Außenflächen (3), die einen mittels eines metallischen Druckrings (9), eines Widerlagers (7) und längsgerichteter Spannbolzen (20) unter for mender Kammerung an die Außenfläche (3) eines Rohrs (1) anpreßbaren Dichtring (15) aus einem elastischen Material aufweist und mit dem Druckring (9) ein eine konische Innenfläche (25) mit vom Druckring (9) ab fallender Neigung aufweisender metallischer Klemmring (23) verspannbar sowie zwischen der Innenfläche (25) des Klemmrings (23) und der Außenfläche (3) des Rohrs (1) ein längsgeschlitzter metallischer Sicherungsring (33, 33a) mit am Innen- und Außenumfang vorgesehenen Krallen (34, 34a, 38) einklemmbar ist, die durch Ringschneiden gebildet sind, welche einen sägezahnförmigen Querschnitt mit dem Druckring (9) zugewandten radialen Stirnflanken (35) und dem Druck ring (9) abgewandten geneigten Rückenflanken (36) aufweisen, wobei die Krallen (34, 34a) am Innenumfang im Vergleich zu den Krallen (38) am Außenumfang eine größere radiale Erstreckung aufweisen.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die sich in der Außen fläche (3) des Rohrs (1) verhakenden Bereiche der ringschneidenförmigen Krallen (34a) in zwei durch eine Umfangsnut (40) voneinander getrennte parallele Schneidgrate (39) aufgegliedert sind.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (23) an der dem Druckring (9) abgewandten Stirnseite (27) mit einem radial nach innen gerichteten Begrenzungsflansch (28) versehen ist.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß der Klemmring (23) an der dem Druckring (9) zugewandten Stirnseite (29) mit radial nach innen vorspringenden Flanschsegmenten (30) ausgerüstet ist.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß der Klemmring (23) mit radial nach außen weisenden Befe stigungslaschen (31) versehen ist.

6. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Befestigungslaschen (31) sich in der Radialebene der Flanschsegmente (30) erstrecken.