DE1956737A1

DE1956737A1 - Vorrichtung zum Verbinden und Abdichten von Rohren

Info

Publication number: DE1956737A1
Application number: DE19691956737
Authority: DE
Inventors: Francisco Serrano
Original assignee: Compagnie Francaise des Petroles SA
Current assignee: Total Compagnie Francaise des Petroles SA
Priority date: 1968-11-22
Filing date: 1969-11-12
Publication date: 1970-06-04
Also published as: US3638969A; NL6917461A; FR1592813A; CA920168A

Description

Dipl.-ing. WILFRID RAECK

7 STUTTGART I₁ MOSERSTRASSE 8 · TELEFON (0711) 244003

10· November 1969 ■ - C 59 -

COMPAGNIE PRANCAISE DES PETROLES 5» Rue Michel-Ange Paris XVI°, Prankreich

Vorrichtung zum Verbinden und Abdichten von Rohren

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von Rohren beliebiger Abmessungen, insbesondere von Rohren mit solchen Enden, deren Kanten keinen geraden oder geneigten Querschnitt bilden und deren Achsen zueinander in einem bestimmten Winkel stehen können.

Zur Verbindung von Rohren ist es unter anderem bekannt, die Enden mit Flanschen zu versehen und diese danach zu verschrauben. Dazu müssen die Plansche angeschweißt und die Rohre feinfühlig relativ einander angenähert werden, bis die flansche miteinander in Berührung stehen.

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Unter Vermeidung von Rohrflanschen kann eine Rohrverbindung unmittelbar·durch Schweißung erfolgen* Dann können die Rohre jedoch nicht mehr auseinandergenommen werden, es sei denn durch umständliche, genau durchzuführende Schnitte· Es sind andererseits zahlreiche Verbindungsvorrichtungen bekannt, z· B. Überwurfschraubhülsen oder durch Schrauben oder Schweißung verbindbare ual-Jochalen, die, jedoch durchweg eine genaue Ausfluchtung der¹ Rohre und darüber hinaus eine langwierige und häufig schwierige manuelle Handhabung notwendig machen.

Ziel der Erfindung ist demgegenüber eine Verbindungsvorrichtung für Rohrelemente, bei der die zu verbindenden Rohrleitungsenden nicht zueinander plan sein müssen und auch nicht unbedingt aneinander liegen müssen· Erfindungsgemäß zeichnet sich diese Vorrichtung aus durch eine Verbindungshülse mit wenigstens einem daran befestigtem Anschlagring, durch einen in der Hülse oeweglichen Ringbau- teil, einen zwischen dem ortsfesten und dem beweglichen Ring angeordneten elastischen Dichtungsring und durch eine Betätigungseinrichtung zur Verschiebung des beweglichen Ringbauteils in Richtung auf die elastische Dichtung»

Die Anwendung einer solchen Vorrichtung ist vorteilhaft einfach, weil nur die Verbindungshülse und die Enden der Rohrelemente über eine beliebige Länge auf der Höhe des elastischen Dichtringes zur Überdeckung zu bringen sind, um einen abgedichteten Anschluß herzustellen· Wenn es sich beispielsweise darum handelt, die Enden von zwei beliebigen Rohrelementen von kleinem Durchmesser miteinander zu verbinden, werden nach der Erfindung beide Enden in eine Ver-Verbindungshülse größeren Durchmessers eingeführt, wobei allein die Bedingung besteht, so weit in aie Hülse einzu-

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BAD ORiGfNAL

dringen, daß sie wenigstens vollständig' den inneren Bereich der Dichte lerne nte überdecken oder abdecken. Es ist dann nur noch notwendig, die Dichtelemente soweit zusammenzudrücken, daß die Abdichtung des Anschlusses gewährleistet ist· Auf diese Weise werden die zu verbindenden Rohrelenente nicht mehr wie bei den bekannten Maßnahmen miteinander verklemmt» wozu sie überdies eine genaue Länge aufweisen müssen, " sondern sie können im Gegenteil- beträchtliche Toleranzen besitzen»

Die Verbindungsvorrichtung nach der Erfindung ist weiter dadurch gekennzeichnet, daß sie allein unter der Wirkung der Steuerung bzw. Betätigung der Rohrdichtungen an den Enden der miteinander zu verbindenden Rohre befestigbar ist, wobei der der Anschlagring wn eine Anfasung an seinem dem Befestigungsrohr entgegengesetzten Umfang aufweist, während außerdem ein beweglicher Ring sowie ein ringförmiges Klemmsegment mit trapezförmigem Querschnitt vorgesehen ist, das in gewissem Maß elastisch und an einer Stelle durchgeschnitten ist. Dieses Segment wird seitlich an die Anfasung oder Abschrägung des Anschlages der Verbindungshülse angedrückt und zwar über den beweglichen Ring, der von der Betätigungseinrichtung zum Zusammendrücken des elastischen Dichtringes belastet wird, so daß sich das Segment zwischen dem beglichen Ring und dem zu verbindenden Rohr verkeilt. Man erzielt auf diese Weise mit einem eineigen Schritt eine absolut dichte Verbindung sowie eine sichere Befestigung der Rohrleitungsenden, die nunmehr innerhalb eines Arbeitsganges mit der Verbindungsvorrichtung vereinigt werden·

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Betätigungseinrichtung zur Befestigung der Rohrleitungsendeη und zum Zusammendrücken der Dichtung» bestehend aus einem beweglichen Ring,

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der sich an den elastischen Dichtring anlegt und an seiner gegenüberliegenden Fläche eine Gruppe von Verlängerungen aufweist, die eine schräge Oberfläche bezüglich der Wandung der Verbindungshülse besitzen. Ferner ist eine Gruppe von Klemmkeilen vorgesehen, deren Keilseite mit den schrägen Oberflächen der Vorsprünge und die über eine verzahnte Oberfläche mit der Wand der Hülse zusammenwirken· Ferner ist in dieser Einrichtung ein zweiter beweglicher Ring mit Verlängerungen vorgesehen, an denen Zapfen sitzen, auf denen die verzahnten Klemmkeile mit Schlitzen gelagert sind. An der Hülse ist ferner ein Bauteil befestigt, der zur Abstützung der beiden beweglichen Ringteile dient und eine Wandung einer abgedichteten Kammer bildet, während eine in den Wandungen der Kammer angeordnete öffnung zur Druckbeaufschlagung und zur Steuerung de» Klemmeinrichtung vorgesehen ist·

Die Betätigungseinrichtung für die Verbindung von Rohrleitungselementen soll in der Lage sein, die Verbindungsvorrichtung zu klemmen und zu lösen· Diese Einrichtung enthält eine abgedichtete Entriegelungskammer, die gebildet wird aus den beiden beweglichen Ringen, aus der Innenwandung der Hlse und dem Stützteil und die eine öffnung zur Beaufschlagung mit einem unter Druck stehenden Medium aufweist.

Die Erfindung ist nachfolgend mit weiteren Merkmalen und Vorteilen an Hand in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig.l einen Halbschnitt der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung vor der Betätigung der Einrichtungen zur Klemmung und Abdichtung,

Fig.2 einen Halbschnitt der gleichen Vorrichtung nach der Betätigung,

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Big. 3 einen Halbschnitt einer Verbindungsvorrichtung, deren nicht betätigte Klemmeinrichtung außerhalb der Verbindungshülse angeordnet ist, während

Fig. 4 die gleiche Vorrichtung in ihrem Zustand nach Betätigung darstellt·

Da bei der Ausführungsform nach Fig· 1 die Vorrichtung bezüglich der Achsen 1 und 2 symmetrisch ausgebildet ist, wurde nur ein Halbschnitt dargestellt, in dem das Rohr3 die Verbindungshülse bildet· .

Die Vorrichtung umfaßt einen Innenring 4, der an die Hülse angeschweißt ist und eine Anfasung besitzt, die mit einem im Querschnitt trapezförmigen Klemmring 5 zusammenwirkt, der sich gegen eine entsprechende Anfasung eines beweglichen

Ringes 6 anlegt. Der Ring 6 trägt einen axial gerichteten Wulst 7, der in einen Gummidichtring 8 eingreift. Ein ringförmiger Bauteil 9, der ebenfalls mit einem Ringwulst 10 versehen ist, stützt sich an dem Dichtring 8 ab, ist im übrigen an der Innenwand der Hülse 3 verschiebbar und sorgt mittels einer Dichtung für eine Abdichtung zwischen der Kammer 11 und dem Dichtring 8, Der ringförmige Bauteil 9 besitzt einen Vorsprung 14, der mit einer Reihe von Klemmkeilen I3 zusammenwirkt und dessen zylindrische Fläche 15 einen Dichtring l6 enthält, um die Abdichtung der Kammer 11 zu gewährleisten, wenn die Oberfläche 15 auf dem zylindrischen Abschnitt 17 des Stützteils 18 gleitet, der mit der Hülse 3 abgedichtet verbunden ist. Zwischen Öffnungen I9 und 20 in der Hülse 3 befindet sich ein Ringkolben 21, der an der Innenwand der Hülse 3 und dem Stützteil l8 verschiebbar geführt ist, wobei Dichtringe 22 und 23 die Kammern 11 und 24 beiderseits des Ringkolbens gegeneinander abdichten·

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Der verschiebbare Ringkolben 21 besitzt eine der Anzahl von Klemmkeilen IJ> entsprechende Anzahl von Ansätzen 26, an denen Zapfen 27 befestigt sind, die sich durch Langlochschlitze 28 der Klemmkeile hindurch erstrecken*

Nachdem das Ende des Rohres 25 in die Verbindungshülse bis über den darin angeschweißten Ring 4 eingeschoben worden ist, wird durch die öffnung 20 ein unter Druck stehendes Medium eingeführt, um die Keile 13, den ringförmigen Bauteil 9, ' den Dichtring 8 und den beweglichen Ring 6 nach links gemäß Fig. 1 zu verschieben. Am Ende dieser Bewegung befinden sich die Bauteile in den in Pig· 2 gezeigten Stellungen· Der Klemmring 5 ist nunmehr an die Außenwand des Rohrelementes angedrückt und hat sich dabei zwischen der Anfasung ^;des festen Ringes 4 und dem Rohr verkeilt, währende die Klemmkeile 13* die auf dem Verlängerungsabschnitt 14 des ringförmigen Bauteils 9 gleiten, über die Ränder der Schlitze 28, die auf den Zapfen gleiten, so geführt worden sind, daß sie sich mit der Verzahnung 29 an der Innenwand der Hülse 13 festkrallen.

Nach der Befestigung der Verbindungshülse 3 am Rohrelement 25 kann nunmehr mit Hilfe eines identischen,jedoch nicht dargestellten Aufbaues die Befestigung des Rohrelementes30- an der Verbindungshülse 3 erfolgen, wobei ein dem Bauteil 5 ähnlicher Klemmring die Befestigung unter den gleichen beschriebenen Bedingungen gewährleistet, während die Verriegelung im übrigen bei beiden Rohrelementen gleichzeitig erfolgen kann.

Soll die Verbindung beseitigt werden, so wird ein unter Druck' stehendes Medium durch die Öffnung 19 in die abgedichtete Kammer 11 eingeführt. Aufgrund des auf diese Weise ausgeübten Druckes wird die Dichtung 8 über eine leichte Verschiebung des ringförmigen Bauteils 9 weiter zusammengedrückt, da

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der wirksame Querschnitt des ringförmigen Bauteils 9 größer als derjenige des Ringkolbens 21 ist· Unter der Wirkung dieses Druckes wird auch der Ringkolben 21 nach rechts verschoben« so daß im Zusammenwirken dieser beiden Bewegungen die Klemmkeile 13 freigesetzt werden· Nach Entspannung des Druckes befinden sich die einzelnen Bauteile in ihrer ursprünglichen Lage, wobei die Gummidichtung 8 aufgrund ihrer Elastizität ihr normales Volumen bzw· ihren normalen Querschnitt wiedererlangt, während der Klemmring 5 das Rohrelement 25 vollständig frei gibt·

Selbstverständlich kann die Verbindungsvorrichtung versohiedene Ausführungsformen aufweisen. Anstelle einer Symmetrie bezüglich der Achse 2 kann die Vorrichtung nur mit den in Fig· 1 und 2 rechts von dieser Achse dargestellten Bauteilen versehen sein, während die linke Seite an die Rohrleitung 30 od,er eine Rohrleitung mit anderem Querschnitt angeschweißt ist·

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 ist davon ausgegangen, daß die zu verbindenden Rohrelemente einen größeren Querschnitt als die Verbindungshülse aufweisen» Die in Fig· 3 und 4 dargestellten Bauelemente haben die gleichen Bezugszeichen wie zuvor, jedoch jeweils um den numerischen Wert von 30 erhöht.

Auch hier sei.angenommen, daß die Verbindungsvorrichtung 33 bezüglich der Achsen 31 und 32 symmetrisch ausgebildet ist. Die zwischen dem Anschlag 34 (entsprechend Anschlag 4, Fig.l) und dem Stützteil 48 (stützteil 18, Fig· I) vorgesehenen Bauteile befinden sich jedoch außerhalb der Verbindungshülse, so daß die Beaufsch^gungsöffnungen 49 und 50 innerhalb der Verbindungshülse 33 liegen* Eine solche Anordnung ist für

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bestimmte Arbeiten, inabesondere bei Anwendungen in Erdbohrungen besonders interessant· Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, können jedoch die öffnungen 49 und 50 auch durch öffnungen ersetzt werden, die in dem Bauteil 48 unterzubringen wären und somit wie im vorangehenden Ausführungsbeispiel von außen zugänglich sind«

Darüberhinaus können zahlreiche weitere Änderungen oder Anpassungen an dem jeweils vorliegenden Zweck vorgenommen

^ werden« Wenn beispielsweise das in der Rohrleitung befindliche Medium einen sehr hohen Druck aufweist, können mehrere (geschlitzte) Klemmringe 5 verwendet werden· Die Zentrierbauteile 18a (Fig. 1) und 34a (Fig. 3), die das Zusammenführen der Rohre erleichtern, können an den Stützteilen, welche die Anordnung der Klemmkeile abstützen, oder an den Anschlagringen befestigt sein, an denen die Klemmringe anliegen. Die Befestigung dieser Zentrierteile kann auf beliebige Art erfolgen. Der Stützteil 18 nach Fig. 1 kann an der Hülse 3 beispielsweise mit Hilfe von Paßfedern festgelegt werden, die in der Ringnut j5a abgestützt sind, wobei der Stützteil 18 an der Paßfeder (Spreizring oder geteilter Ring) gehaltert v/ird, indem der Zentrierteil an dem

P Stützteil l8 angeschraubt wird.

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Claims

Compagnie jPrancaise des £etroles

5, Rue Michel-Ange 10. November I969

Paris XVI°, Frankreioh „

Patentansprüche

Verbindungsvorrichtung für Rohrleitungen, gekennzeichnet durch eine Verbindungshülse' (j5), mindestens einen an der Hülse befestigten Anschlagring (4), einen ersten beweglichen Ring (9) innerhalb der Hülse, einen zwischen Anschlagring und beweglichem Ring angeordneten elastischen Dichtring und durch eine Betätigungseinrichtung (21, 24) zur Verschiebung des beweglichen Ringes (9) in Richtung auf den elastischen Dichtring (8)·

2» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anschlag (4) und dem Dichtring (8) ein zweiter beweglicher Ring (6) sowie ein Klemmelement (5) vorgesehen ist, das das anzuschließende Rohr (25) über den Anschlag (4) und den zweiten beweglichen Ring (6) an der Verbindungsteile (3) haltert*

j5_# Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagring (4) an seinem der Hülsenwandung gegenüberliegenden Umfang eine Anfasung aufweist, daß ein zweiter beweglicher Ring (6) sowie ein ringförmiges geschlitztes und in gewissem Umfang elastisches Klemmsegment (5) mit trapezförmigem Querschnitt vorgesehen sind, daß das Klemmsegment seitlich an die Anfasung des Anschlagringes mit Hilfe des zweiten beweglichen Ringes (6) angedrückt wird, der von der Betätigungseinrichtung (21, 24) zum Zusammendrücken des elastischen Dichtringes (8) belastet ist, und daß das Klemmsegment (5) sich zwischen dem Anschlagring (4), dem

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zweiten beweglichen Ring (6) und dem zu verbindenden Rohr=* element (25) verkeilt«

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmbetätigungseinrichtung einen an dem elastischen Diohtring (8) anliegenden ringförmigen Bauteil (9) enthält, der an seiner entgegengesetzten Stirnseite mit VorsprUngen (14) versehen ist, die eine abgeschrägte Oberfläche bezüglich der Wandung der Verbindungshülse aufweisen, daß eine Gruppe von Klemmkeileri (13) vorgesehen ist, die mit der abgeschrägten Oberfläche zusammenwirken und eine Verzahnung (29) zur Anlage an der Wandung der Verbindungshülse (3) aufweisen, daß ein verschiebbarer Kolbenring (21) an Verlängerungen (26) jeweils Zapfen (27) trägt, an denen die Klemmkeile mittels Langlochschlitze (28) gelenkig gehaltert sind, und daß an der Verbindungshülse (3) ein Stützteil (18) gehaltert ist, das sowohl zur Abstützung des ringförmigen Bauteils (9) und des Ringkolbens (21) sowie als Wandung einer abgedichteten Kammer (24) dient, die zwischen dem Ringkolben (21) und der Verbindungshülse (13) gebildet ist und über eine Öffnung (20) mit einem unter Druck stehenden Medium zur Klemmbetätigung beaufschlagbar ist«

5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine abgedichtete Kammer (11) zum Lösen der Klemmung vorgesehen ist, die gebildet wird durch den ringförmigen Bauteil (9) den Ringkolben (21), die Innenwand der Verbindungshülse (3) und durch den Abstützteil (18), und daß diese Kammer eine öffnung (19) zur Beaufschlagung mit einem unter Druck stehenden Medium aufweist,

6. Vorrichtung für Rohrelemente mit geringem Durchmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (4),

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der elastische Dichtring (8) und die Betätigungseinrichtung innerhalb der Verbindungshülse angeordnet sind«

7. Vorrichtung zur Verbindung von Rohrelementen mit großem Durchmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (34), der elastische Dichtring (38) und die Betätigungseinrichtung auf der Außenwand der VerbindungshUlse (33) angeordnet sind 1

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