DE19754578A1 - Spannvorrichtung zum Verbinden rohrförmiger Bauteile und Verfahren zum Herstellen einer Spannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung, um zwei Rohre oder rohrförmige Bauteile an ihren betreffen Flanschen miteinander zu kuppeln. Genauer betrifft die Erfindung eine Rohr-Spannvorrichtung mit bogenförmigen Haltern, die am einen Ende durch eine Scharnieranordnung schwenkbar miteinander gekuppelt und am anderen Ende mittels einer schwenkbaren Verriegelungseinrichtung lösbar miteinander gekuppelt sind.

Kreisrunde V-Kupplungen zum Zusammenspannen der umfänglichen Endflan­ sche von Rohren wurden viele Jahre lang benutzt, speziell bei Rohrleitungen zur Führung von Druckfluiden mit hohen Temperaturen und Drücken. Derzeit stehen viele Arten von V-Kupplungen zur Verfügung, um die umfänglichen Endflansche von Rohren zu verbinden. Eine der üblicheren Kupplungen vom V-Typ ist aus Haltern aus Metallblech hergestellt, die an Spannbändern an­ gebracht sind. Obgleich diese Arten von Rohrkupplungen in der Luftfahrt- und Raumfahrtindustrie weit verbreitet waren, war ihre Zuverlässigkeit aufgrund des Versagens ihrer genieteten oder punktgeschweißten Verbindungen und wegen Ermüdungsversagen ihrer Spannbänder in Frage gestellt.

Ein weiterer üblicher Typ von V-Kupplungen, der später eingeführt wurde, benutzt geschmiedete, gegossene oder maschinell bearbeitete Halter mit ein­ stückigen Scharnierenden, die mittels Augbolzen mit Arretierstiften und durch Verbindungslenker miteinander verbunden sind. Zwar haben sich einige dieser Kupplungen als sehr zuverlässig und effizient erwiesen, sie leiden jedoch unter Nachteilen, mit denen sich die vorliegende Erfindung beschäftigt.

Speziell sind viele dieser bekannten Kupplungen verhältnismäßig schwierig herstellbar, oftmals teuer und verhältnismäßig schwer. Zusätzlich lassen sich diese Konstruktionen verhältnismäßig schwierig montieren und demontieren, weil der Augbolzen manuell in der Eingriffstellung gehalten werden muß, bevor der Bolzen angezogen wird, und sie lassen sich auch ohne Verwendung fabrik­ mäßiger Einrichtungen nur mit Schwierigkeiten reparieren. Ferner benutzen diese neueren Kupplungen Schwenkbolzen vom Spanntyp sowie Verbindungs­ hebel, die in einem beträchtlichen Abstand gegen über der neutralen Achse des Kanalabschnittes des Kupplungshalters versetzt sind. Die resultierende Bewe­ gung, welche durch das Anzugsdrehmoment bei der Befestigung erzeugt wird, bewirkt eine Drehung der Halterenden nach einwärts, was wiederum die Flansche der Rohre örtlich nach innen verformt. Der Spanneinrichtung entge­ gengesetzt sind die zwei Halter mittels eines oder mehreren, nicht einstellbaren Lenkern verbunden, die gegenüber der umfänglichen Belastungslinie zwischen den zwei Haltern versetzt sind. Diese versetzte Anordnung ist bei dieser Art Kupplung für die richtige Funktion der Kupplung wesentlich, damit die Span­ nung völlig symmetrisch über die angelenkten Halterenden übertragen wird. Demgemäß wird ein gleiches Ausmaß unerwünschter Verformung, die an den der Spanneinrichtung zugeordneten Enden der Halter auftritt, auch an den angelenkten Enden der Halter erzeugt.

Beispiele einiger zum Stand der Technik gehörender Kupplungen sind den US-Patenten Nr. 5,513,228 von Malmasson; 5,509,702 von Warehime u. a.; 5,545,606 von Voss u. a.; 4,919,453 von Halling u. a.; 4,739,542 von Krzesicki; 4,681,353 von Halling; 4,341,406 von Abbes u. a.; 4,123,095 von Stehlin; 3,797,079 von Nixon; 3,797,078 von LaPointe; 2,706,648 von Gosse; 2,689,141 von Kiekhaefer; 2,688,170 von Balzer und 627,987 von Dick offen­ bart. Beispiele anderer Kupplungen des Standes der Technik sind in den briti­ schen Patenten 509,738 von Thompsen; 1,126,872 von Avica Equipment Limited; 339,065 von Malleville und 1,140,636 von Rolls Royce Limited offenbart.

Somit besteht weiterhin ein Bedarf an verbesserten Rohr-Kupplungsvorrichtun­ gen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung zu schaffen, die billig, leichtgewichtig, einfach zu montieren und zu demontie­ ren ist und die eine symmetrische Belastung gewährleistet.

Diese Aufgabe löst erfindungsgemäß eine Spannvorrichtung, die die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht nur verhältnismäßig kompakt, billig herstellbar und weist ein geringes Gewicht auf, sondern ist auf einfache Weise zusammenzubauen und zu zerlegen, so daß ein Austausch sämtlicher Bauteile am Einsatzort möglich ist.

Wie unten näher erläutert wird, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung so ausgestaltet werden, daß ihre Verriegelungseinrichtung auch vor dem Anziehen der Spanneinrichtung in der Eingriffstellung gehalten ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dank des der Verriegelungseinrich­ tung zugeordneten Rückhaltegliedes sichergestellt, daß das Spannelement der Verriegelungseinrichtung nicht ungewollt außer Eingriff mit dem schwenkbar mit ihm verbundenen Halter der Vorrichtung kommt.

Durch die Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer Spannvor­ richtung aufgezeigt, welches die Merkmale des Anspruches 15 aufweist.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Rohr-Spannvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, angebracht an Umfangs­ flanschen zweier koaxialer Rohre, von denen eines im Quer­ schnitt gezeigt ist;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Spannvorrichtung von Fig. 1, die die Verriegelungseinrichtung im gekuppelten Zustand, die Um­ fangsflansche der Rohre umgehend zeigt, wobei die Spannvor­ richtung teilweise aufgebrochen dargestellt ist, um die Verbin­ dung zwischen den Flanschen der Rohre zu zeigen;

Fig. 3 eine teilweise auseinandergezogen gezeichnete, perspektivi­ sche Ansicht der Rohr-Spannvorrichtung von Fig. 1 und 2, wobei das Einsetzen des Spannbolzens der Verriegelungsein­ richtung in die Öffnungen eines der Halter gezeigt ist;

Fig. 4 eine teils auseinandergezogen gezeichnete perspektivische, der Fig. 3 ähnliche Ansicht der Rohr-Spannvorrichtung von Fig. 1-3, wobei der Spannbolzen in Eingriff mit der Spannvorrichtung ist und das Anbringen des Rückhaltegliedes am Spannbolzen gezeigt ist;

Fig. 5 eine den Fig. 3 und 4 ähnliche perspektivische Ansicht, die die Rohr-Spannvorrichtung von Fig. 1-4 zeigt, wobei das Rückhal­ teglied mit dem Spannbolzen in Eingriff ist, jedoch vor dem Verformen des Rückhaltegliedes;

Fig. 6 eine den Fig. 3-5 ähnliche perspektivische Ansicht, die die Rohr-Spannvorrichtung von Fig. 1-5 zeigt, wobei die Verriege­ lungseinrichtung gegen die Eingriffstellung hin geschwenkt wird;

Fig. 7 eine den Fig. 3-6 ähnliche perspektivische Ansicht, die die Rohr-Spannvorrichtung von Fig. 1-6 zeigt, wobei die Verriege­ lungseinrichtung in der Eingriffstellung ist;

Fig. 8 einen Transversalschnitt der Rohr-Spannvorrichtung von Fig. 1-7, entsprechend der Schnittlinie von 8-8 von Fig. 3;

Fig. 9 einen Transversalschnitt der Rohr-Spannvorrichtung von Fig. 1-8, entsprechend der Schnittlinie 9-9 von Fig. 5;

Fig. 10 einen Transversalschnitt der Rohr-Spannvorrichtung von Fig. 1-9, entsprechend der Schnittlinie 10-10 von Fig. 6;

Fig. 11 einen Transversalschnitt der Rohr-Spannvorrichtung von Fig. 1-10, entsprechend der Linie 11-11 von Fig. 7;

Fig. 12 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Rückhaltegliedes in verformtem Zustand gemäß einem zweiten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung und

Fig. 13 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht der Rohr-Spannvor­ richtung von Fig. 1-11, mit dem Unterschied, daß gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung das Halteglied von Fig. 12 Verwendung findet.

Wie aus Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, ist eine V-Kupplung oder Rohr-Spannvor­ richtung 10 gemäß der Erfindung dargestellt, um ein erstes und ein zweites koaxiales Rohr 12 bzw. 14 mittels ihrer Umfangsflansche 16 bzw. 18 fest miteinander zu kuppeln. Die Rohr-Spannvorrichtung 10 beinhaltet einen ersten oder oberen Halter 20 für den Eingriff an Berührungsflächen der Umfangs­ flansche 16 und 18 der Rohre 12 bzw. 14, einen zweiten oder unteren Halter 22 für den Eingriff mit den Kontaktflächen der Umfangsflansche 16 und 18 der Rohre 12 bzw. 14, eine Scharnieranordnung 24 zum Kuppeln je eines der Enden der Halter 20 und 22 miteinander sowie eine Verriegelungseinrichtung 30, um die anderen Enden der Halter 20 und 22 lösbar miteinander zu kup­ peln.

Aus dieser Beschreibung ist für den Fachmann ersichtlich, daß die Scharnier­ anordnung 24 und die Verriegelungseinrichtung 30 modifiziert werden könn­ ten, um die Vorteile der geringverformenden Kupplung nutzbar zu machen, wie sie im auf die Anmelderin übertragenen US-Patent 5,509,702 von Warehime u. a., angemeldet am 23. August 1994, beschrieben ist. Auf die Teile des US-Patentes 5,509,702, die sich auf die Halter- und die Scharnieranordnung beziehen, wird hiermit Bezug genommen.

Die Rohre 12 und 14 sind übliche Rohre oder Leitungen mit umfänglichen Endflanschen 16 bzw. 18, mit denen die Halter 20 und 22 in Eingriff kommen, um die Rohre 12 und 14 miteinander zu kuppeln. Genauer gesagt, weisen die Flansche 16 und 18 geneigte Berührungsflächen auf, so daß, wenn die Halter 20 und 22 um die Flansche herumgespannt werden, die Flansche 16 und 18 gegeneinander gedrückt werden. Da die Rohr-Spannvorrichtung 10 für die meisten mit Flanschen versehenen Rohr ausgelegt werden kann, werden die Einzelheiten der Rohre 12 und 14 nicht im einzelnen hier besprochen oder dargestellt. Eine Dichtung 40 ist zwischen den Umfangsflanschen 16 und 18 der Rohre 12 bzw. 14 angeordnet, um die Verbindung zwischen ihnen abzu­ dichten, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Da außerdem Dichtungen, wie die druckbelastete Dichtung 40 in der Technik wohlbekannt sind, wird die Dich­ tung 40 nicht im einzelnen hier besprochen oder dargestellt.

Es wird nunmehr auf Fig. 1-3 und 8 Bezug genommen. Der erste Halter 20 ist ein bogenförmiges Halteelement mit einer im wesentlichen V-förmigen Ein­ griffsnut 42, die sich von einem ersten Scharnierende 44 des ersten Halters 20 zu einem zweiten Kupplungsende 46 des Halters 20 erstreckt. Vorzugsweise hat der Bogen, der sich zwischen dem ersten Scharnierende 44 und dem Kupplungsende 46 des Halters 20 erstreckt, etwa 180° oder etwas weniger als 180°. Der Halter 20 ist vorzugsweise als einheitliches, einstückiges Teil aus einem geeigneten metallischen Werkstoff gefertigt, wie er üblicherweise in der Technik der Rohrkupplungen verwendet wird, beispielsweise INCONEL 718, anderen Edelstählen oder hochfesten, korrosionsbeständigen und hochtempera­ turfesten Metallegierungen wie A-286 oder irgendeinem anderen geeigneten Werkstoff.

Eine Schwenklagerbohrung 48 ist im ersten Halter 20 in der Nähe des ersten Scharnierendes 44 ausgebildet, um ein Ende der Scharniereinheit 24 schwenk­ bar daran anzubringen, wie unten besprochen wird. Die Bohrung 48 ist eine geschlossene Bohrung mit einer inneren Oberfläche oder Kupplungsfläche, die sich über einen Bogen von 360° erstreckt. Jedoch kann die Bohrung 48 auch eine offene Schwenklageröffnung oder ein Schlitz mit einer gekrümmten Kupp­ lungsfläche sein, die sich über einen Bogen von mehr als 180°, jedoch weniger als 360°, erstreckt. Da ein Schwenklagerschlitz die Abmessung des Stabmateri- als herabsetzt, das zur Herstellung des Halters 20 erforderlich ist, würde hier­ durch auch das Gewicht der Spannvorrichtung 10 weiter verringert. Die Ver­ wendung geschlossener Schwenklagerbohrungen und offener Schwenklager­ schlitze ist in näheren Einzelheiten in der auf die Anmelderin übertragenen US-Patentanmeldung Serial No. 08/329,985 von Warehime u. a., angemeldet am 27. Oktober 1994, beschrieben, worauf hier Bezug genommen wird.

Zwei Eckplatten 60 und 62 sind am ersten Halter 20 an dessen Kupplungsende 46 ausgebildet. Die Eckplatten 60 und 62 sind im wesentlichen zueinander parallel und erstrecken sich im wesentlichen senkrecht zu einer Stirnfläche 63 des Kupplungsendes 46. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Eckplatten 60 und 62 voneinander ausreichend entfernt, um die Verriegelungs­ einrichtung 30 zwischen sich aufzunehmen, wie unten besprochen wird. Jede Eckplatte 60 und 62 weist eine gekrümmte hintere Halter- oder Sattelfläche 64 auf. Die gekrümmte Sattelfläche 64 kommt passend mit einem Teil der Verrie­ gelungseinrichtung 30 in Eingriff, um die Verriegelungseinrichtung 30 lösbar an den Eckplatten 60 und 62 zu halten, wie unten besprochen wird.

Die Eingriffsnut 42 des Halters 20 weist ein V-förmiges Querschnittsprofil auf. Verschiedene Arten V-förmiger Profilquerschnitte können beim Halter 20 Verwendung finden, wie dies beispielsweise in der US-Patentanmeldung Serial No. 08/329,285 von Warehime u. a., angemeldet am 23. August 1994, be­ schrieben ist, worauf Bezug genommen wird.

Der zweite oder untere Halter 22 ist dem ersten oder oberen Halter 20 im wesentlichen gleich, abgesehen davon, daß seine Verbindung mit der Verriege­ lungseinrichtung 30 etwas abgewandelt ist, so daß die Verriegelungseinrichtung 30 schwenkbar mit dem zweiten Halter 22 gekuppelt ist. Demgemäß werden die gleichen, jedoch mit einem Strich versehenen Bezugszahlen zur Bezeich­ nung solcher Teile des zweiten Halters 22 verwendet, die denen des ersten Halters 20 ähnlich sind. In Anbetracht der Ähnlichkeiten zwischen den Haltern 20 und 22 wird lediglich derjenige Teil des zweiten Halters 22 im einzelnen besprochen, der für die schwenkbare Verbindung mit der Verriegelungseinrich­ tung 30 abgewandelt ist. Grundsätzlich weist der zweite Halter 22 eine Ein­ greifnut 42' auf, die sich von einem ersten Scharnierende 44' zu einem zweiten Kupplungsende 46' erstreckt. Das erste Scharnierende 44' weist eine Schwenk­ lagerbohrung 48' auf, während das zweite Ende 46' zwei Eckplatten 70 und 72 aufweist, die sich von einer Stirnfläche 63' erstrecken.

Es wird wiederum auf Fig. 1-3 und 8 Bezug genommen. Die Scharniereinheit 24 beinhaltet zwei Schwenkzapfen 92 und zwei Gelenkhebel 94, um die Scharnierenden 44 und 44' der Halter 20 bzw. 22 miteinander schwenkbar zu kuppeln. Die Schwenkzapfen 92 haben die Form von Nieten, die am einen Ende verformt werden, um die Gelenkhebel 94 an den Haltern 20 und 22 zu sichern. Speziell weist jeder Gelenkhebel 94 eine erste Schwenkbohrung 86 am enden Ende für die Aufnahme eines die Schwenkzapfen 92 sowie eine zweite Schwenkbohrung 28 an ihrem anderen Ende für die Aufnahme des anderen Schwenkzapfens 92 auf. In jeder der Schwenklagerbohrungen 48 und 48' der Halter 20 bzw. 22 ist einer der Schwenkzapfen 92 aufgenommen.

Die Gelenkhebel 94 sind hundeknochenartig geformte Lenker und aus einem geeigneten Werkstoff, wie er in der Technik der Rohrkupplungen üblich ist, hergestellt. Beispielsweise können die Gelenkhebel 92 aus INCONEL 718 oder jedwedem geeigneten Edelstahl gefertigt sein. Es ist für den Fachmann aus der vorliegenden Beschreibung ersichtlich, daß eine Mehrzahl von Gelenkhebeln benutzt werden kann, je nach Größe der erforderlichen Gelenkverbindung und/oder wie es gewünscht wird.

Die Eckplatten 70 und 72 des zweiten Halters 22 sind im wesentlichen zuein­ ander parallel und erstrecken sich im wesentlichen senkrecht zur Stirnfläche 63' des zweiten Halters 22 in im wesentlichen der gleichen Weise wie sich die Eckplatten 60 und 62 von der Stirnfläche 63 des ersten Halters 20 erstrecken. Jedoch sind die Eckplatten 70 und 72 so ausgestaltet, daß die Verriegelungsein­ richtung 30 schwenkbar mit ihnen kuppelbar ist. Genauer gesagt, weist die Eckplatte 70 eine geschlossene kreisrunde Öffnung oder Bohrung 74 auf, die sich völlig durchgehend durch sie hindurch erstreckt. Die Bohrung 74 ist so bemessen, daß sie einen Teil der Verriegelungseinrichtung 30 schwenkbar aufnimmt, wie unten besprochen wird. Die Eckplatte 72 weist eine Öffnung oder einen Schlitz 76 auf, der auf der von den Eckplatten 60 und 62 abge­ wandten Seite offen ist. Der Schlitz 76 weist einen bogenförmigen Grundteil 78 auf, der so gekrümmt ist, daß er einen Halbkreis mit dem gleichen Radius wie die Bohrung 74 bildet. Auch liegt der Krümmungsmittelpunkt des den Grund­ teil 78 bildenden Bogens auf der Achse, die sich durch das Zentrum der Boh­ rung 74 erstreckt.

Wie am besten aus Fig. 3 zu ersehen ist, beinhaltet die Verriegelungseinrich­ tung 30 ein Verbindungsglied oder einen Spannbolzen 100, ein Rückhalteglied 102, ein Spannglied oder eine Mutter 104 sowie ein Druckstück in Form einer Sattelscheibe 106. Die Verriegelungseinrichtung 30 ist schwenkbar mit dem Kupplungsende 46' des zweiten Halters 22 gekuppelt und lösbar mit dem Kupplungsende 46 des ersten Halters 20 gekuppelt.

Wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist, handelt es sich bei dem Spannbolzen 100 vorzugsweise um einen T-Bolzen mit einem Schwenklagerende oder Kopf 112 und einem Verankerungsende oder einem Schaft 114, der sich vom Kopf 112 weg erstreckt. Der Bolzen 100 ist vorzugsweise aus einem üblichen metallischen Werkstoff, beispielsweise Edelstahl A 286 oder irgendeinem anderen geeigneten hochfesten Werkstoff. Der Kopf 112 des Bolzens 100 ist ein im wesentlichen zylindrisches Bauteil mit einem ersten Schwenkzapfen 116 und einem zweiten Schwenkzapfen 118, die auf einer gemeinsamen Achse A liegen. Erster und zweiter Schwenkzapfen 116 und 118 sind im wesentlichen identisch, abgesehen davon, daß sie sich in zueinander entgegengesetzten Richtungen vom Schaft 114 erstrecken. Erster und zweiter Schwenkzapfen 116 und 118 sind schwenkbar in der Bohrung 74 und im Schlitz 76 aufgenommen, so daß der Bolzen 100 um die Achse A schwenkt. Der Bolzen 100 ist mit den Eckplatten 70 und 72 mittels des Rückhaltegliedes 102 so gekuppelt, daß die Schwenkzapfen 116 und 118 innerhalb der Bohrung 74 und dem Schlitz 76 gehalten werden, wie unten besprochen wird.

Der Schaft 114 des Bolzens 100 ist zylindrisch und weist eine Längsachse B auf, die sich im wesentlichen senkrecht zur Achse A erstreckt. Der Schaft 114 erstreckt sich senkrecht zum Kopf 112 zu einem mit Gewinde versehenen freien Endteil 120, mit dem die Mutter 104 verschraubbar ist. Das Ende des Schaftes 114 ist in der Nähe des Kopfes 112 vorzugsweise gewindelos.

Wie am besten aus Fig. 4 zu ersehen ist, weist das Rückhalteglied 102 einen Kragenteil 132 und einen Halteteil 134 auf, der in seinem unverformten Zu­ stand, d. h. vor dem Biegen, langgestreckt ist. Das Rückhalteglied 102 ist ein einstückiges einheitliches Glied, das vorzugsweise aus Metallblech hergestellt ist. Ein geeigneter Werkstoff für das Rückhalteglied 102 ist eine korrosionsbe­ ständige Metallegierung, wie CRES-321.

Der Kragenteil 132 ist ein Hohlzylinder mit einer inneren Zylinderfläche 136, die etwas größer ist als die äußere Oberfläche des Schaftes 114, um diesen gleitend in sich aufzunehmen. Vorzugsweise weist der Kragenteil 132 einen längsverlaufenden Schlitz auf, wie in Fig. 4 zu ersehen ist, so daß er bequem aus einem einzigen flachen Blechstück hergestellt werden kann. Natürlich kann der Kragenteil 132 als zusammenhängender Hohlzylinder gefertigt werden, falls dies erforderlich und/oder gewünscht ist. Der Kragenteil 132 erstreckt sich über eine ausreichende Länge, um seine einwandfreie Lagerung auf dem Schaft 114 sicherzustellen, wie unten besprochen wird.

Wie am besten aus Fig. 4 zu ersehen ist, ist der langgestreckte Halteteil 134 einstückig mit dem Kragenteil 132 verbunden und erstreckt sich von diesem in seiner ursprünglichen, unverformten Konfiguration als flaches ebenes Glied mit im wesentlichen rechteckiger Form nach außen. Die quer gemessene Breite des langgestreckten Halteteiles 134 ist größer bemessen als der Außendurchmesser des Kragens 132, jedoch etwas geringer als der Abstand zwischen den beiden Eckplatten 60 und 62 des ersten Halters 20 und der Eckplatten 70 und 72 des zweiten Halters 22. Dies ermöglicht es, daß sich der langgestreckte Halteteil 134 zwischen beiden Eckplatten 60 und 62 des ersten Halters 20 und den Eckplatten 70 und 72 des zweiten Halters 22 erstreckt. Der langgestreckte Halteteil 134 ist so geformt und bemessen, daß er zu einer gekrümmten Form dauerhaft verformbar ist, die dem Kopf 112 des Bolzen 100 entspricht und diesen teilweise umgibt, wie unten besprochen wird.

Wie aus Fig. 6, 10 und 11 zu ersehen ist, ist die das Spannglied bildende Mutter 104 vorzugsweise eine übliche selbstsichernde Mutter, die auf den mit Gewinde versehenen Endteil 120 des Schaftes 114 aufschraubbar ist. Die als Druckstück dienende Sattelscheibe 106 ist eine im wesentlichen U-förmige Scheibe. Die Sattelscheibe 106 weist eine gekrümmte Druckfläche 140 an einer Seite für passende Berührung mit den gekrümmten Sattelflächen 64 der Eck­ platten 60 und 62 sowie eine ebene Fläche 141 an ihrer anderen Seite für die Anlage der Spannmutter 104 auf. Die Sattelscheibe 106 weist außerdem eine zentrale Bohrung 142 für den gleitenden Durchtritt des Schaftes 114 des Bol­ zens 100 auf, sowie parallele Seitenwände 144, die zur ebenen Fläche 141 senkrecht sind. Die Seitenwände 144 sind in einem solchen Abstand von­ einander, daß, wenn die Sattelscheibe 106 in der Eingriffstellung ist, die Eck­ platten 60 und 62 des ersten Halters 20 innerhalb der Sattelscheibe 106 zwi­ schen den Seitenwänden 144 aufgenommen sind. Die Mutter 104 und die Sattelscheibe 106 sind vorzugsweise jeweils einteilige Glieder, die aus einem geeigneten Werkstoff, wie INCONEL 713 oder 718, gegossen oder maschinell hergestellt sind.

Generell wird die Spannvorrichtung 10 auf den umfänglichen Flanschen 16 und 18 in Stellung gebracht, nachdem die Rohre 12 und 14 axial aufeinander ausgerichtet sind, wobei die Dichtung 40 zwischen ihnen angeordnet ist. Speziell, wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, werden die Halter 20 und 22 der Spannvorrichtung 10 um die Flansche 16 und 18 so herumgelegt, daß die Flansche 16 und 18 in den V-förmigen Nuten 42 und 42' aufgenommen sind.

Es wird nun auf Fig. 3-11 Bezug genommen. Die Verriegelungseinrichtung 30 der Spannvorrichtung 10 wird auf folgende Weise zusammengebaut. Zunächst, s. Fig. 3 und 4, wird der Bozen 100 in die Bohrung 74 und den Schlitz 76 der Eckplatten 70 und 72 des zweiten Halters 22 eingesetzt. Der Kopf 112 wird längs der Achse A bewegt, bis sich der Kopf 112 und ein Teil des Schaftes 114 durch den Schlitz 76 der Eckplatte 72 hindurchbewegt haben und der erste Schwenkzapfen 116 vollständig in die Bohrung 74 der Eckplatte 70 eingesetzt ist. Genauer gesagt ist der Kopf 112 des Bolzens 100 so positioniert, daß die Achse A des Kopfes 112 mit der Mittelachse der Bohrung 74 und des Schlitzes 76 fluchtet, und die Achse A wird somit die Schwenkachse des Bolzens 100. Die Bohrung 74 der Eckplatte 70 und ein erster Schwenkzapfen 116 sind so bemessen, daß sich der erste Schwenkzapfen 116 in der Bohrung 74 drehen kann. Da die Bohrung 74 der Eckplatte 70 eine geschlossene Bohrung ist, ist der erste Schwenkzapfen 116 an jeder wesentlichen Seitwärtsbewegung quer zur Achse A gehindert.

Wenn der erste Schwenkzapfen 116 vollständig in die Bohrung 74 eingesetzt ist, ist der zweite Schwenkzapfen 118 innerhalb des Schlitzes 76 der Eckplatte 72 angeordnet. Der Radius des Grundteiles 78 ist etwas größer als der Radius des zweiten Schwenkzapfens 18, so daß der zweite Schwenkzapfen 118 am Grundteil 78 um die Achse A frei schwenkbar ist.

Wie aus Fig. 4, 5 und 9 zu ersehen ist, wird, wenn die Schwenkzapfen 116 und 118 mit der Bohrung 74 bzw. dem Schlitz 76 in Eingriff sind und der Schaft 114 des Bolzens 100 zwischen den Eckplatten 70 und 72 positioniert ist, das Rückhalteglied 102 mit dem Bolzen 100 gekuppelt. Insbesondere wird das Rückhalteglied 102 nun auf dem Schaft 114 in Stellung gebracht, indem der Kragenteil 132 auf den Schaft 114 längs der Achse B aufgeschoben wird, bis der Kragenteil 132 am Kopf 112 anstößt. Wie am besten aus Fig. 9 zu ersehen ist, erstreckt sich, wenn der Kragenteil 132 auf dem Bolzen 100 so in Stellung gebracht ist, daß der Kragenteil 132 am Kopf 112 des Schaftes anstößt, der langgestreckte Halteteil 134 des Haltegliedes 102 zwischen den Eckplatten 70 und 72 in der Nähe der Stirnfläche 63' des zweiten Halters 22 und erstreckt sich auch teilweise zwischen den Platten 60 und 62 in der Nähe der Stirnfläche 63 des ersten Halters 20.

Als nächstes wird, wie aus Fig. 5-7 und 9-11 zu ersehen ist, der Bolzen 100 nun um die Achse A geschwenkt, welche nun auch die Schwenkachse für den Bolzen 100 ist, um den langgestreckten Halteteil 134 um den Kopf 112 des Schaftes 114 herum zu verformen. Während der Bolzen 100 um die Achse A aus der Freigabestellung gegen seinen Eingriff mit den Eckplatten 60 und 62 hin geschwenkt wird, stützt sich der langgestreckte Halteteil 134 des Rückhalte­ gliedes 102 gegen die Stirnflächen 63 und 63' ab, die zwischen den Eckplatten 60 und 62 sowie 70 und 72 der Halter 20 bzw. 22 gebildet sind. Der Ab­ schnitt des langgestreckten Halteteiles 134, der an den Kragenteil 132 angrenzt, beginnt dann sich zur Form des Kopfes 112 des Bolzens 100 zu verformen, wie am besten aus Fig. 10 zu ersehen ist.

Die Verformung des langgestreckten Halteteiles 134 setzt sich über die Länge des langgestreckten Halteteiles 134 fort, bis der langgestreckte Halteteil 134 völlig um den Kopf 112 des Bolzen 100 herum verformt ist. D.h., bis der lang­ gestreckte Halteteil 134 so verformt ist, daß er den Kopf 112 ausreichend umgibt, um den Bolzen 100 zwischen den Eckplatten 70 und 72 in Stellung zu halten. Die vollständige Verformung des langgestreckten Halteteiles 134 findet statt, wenn der Bolzen 100 vollständig um die Achse A in die Eingriffstellung zwischen die Eckplatten 60 und 62 hinein geschwenkt ist. Wie am besten aus Fig. 6 und 11 zu ersehen ist, hat, nachdem er vollständig verformt ist, der Halteteil 134 die Form eines hohlen Teilzylinders, der den Kopf 112 umgibt.

Vor der Anordnung des Rückhaltegliedes 102 um den Bolzen 100 herum kann der Kopf 112 des Bolzens 100 längs der Achse A bewegt und aus den Eckplat­ ten 70 und 72 herausgenommen werden. Wenn jedoch das Rückhalteglied 102 verformt ist, um den Kopf 112 zu umgeben, kann der Bozen 100 nicht länger unbeabsichtigt zwischen den Eckplatten 70 und 72 herausgenommen werden. Wenn der langgestreckte Halteteil 134 um den Kopf 112 herum verformt ist, stützt sich der langgestreckte Halteteil 134 an den inneren Oberflächen der Eckplatten 70 und 72 ab, um jede größere Bewegung des Kopfes 112 des Bolzens 100 längs der Achse A zu verhindern und auch zu verhindern, daß der Schwenkzapfen 118 des Bolzens 100 aus dem offenen Ende des Schlitzes 76 der Eckplatte 72 herausgewunden werden kann. Daher kann der Bolzen 100 nun frei zwischen Freigabestellung und Eingriffstellung verschwenkt werden, ohne von der Bohrung 74 und dem Schlitz 76 der Eckplatten 70 und 72 ge­ trennt zu werden.

Will man die Halter 20 und 22 um die umfänglichen Flansche 16 und 18 der Rohre 12 und 14 herum festspannen, wird der Bolzen 100 mit dem daran befindlichen Rückhalteglied 102 um die Achse A in die Eingriffstellung am Kupplungsende 46 des ersten Halters 20 geschwenkt. In der Eingriffstellung erstreckt sich der mit Gewinde versehen Endteil 120 des Bolzens 100 zwischen den Eckplatten 60 und 62. Die Sattelscheibe 106 wird nun auf dem Bolzen 100 in Stellung gebracht, indem der Schaft 114 des Bolzens 100 durch die zentrale Bohrung 142 der Sattelscheibe 106 gesteckt wird. Die gekrümmte Fläche 140 der Sattelscheibe 106 liegt nun passend an den Sattelflächen 64 der Eckplatten 60 und 62 an, und die Seitenwände 144 der Sattelscheibe 106 berühren die Eckplatten 60 und 62, um den Bolzen 100 zwischen den Eckplatten 60 und 62 auszurichten und eine Zugbelastung sicherzustellen. Die Mutter 104 wird nun auf den mit Gewinde versehenen Endteil 120 des Schaftes 114 aufgeschraubt, um eine Zugbelastung des Bolzens 100 zu bewirken und die Enden 46 und 46' der Halter 20 bzw. 22 gegeneinander zu ziehen, um die Rohre 12 und 14 aneinander zu befestigen.

Wenn es gewünscht wird, die Spannvorrichtung 10 von den Rohren 12 und 14 abzunehmen, wird die Mutter 104 ausreichend gedreht, um einen Spielraum für Mutter 104 und Sattelscheibe 106 zu schaffen, um den Eingriff mit den Eckplatten 60 und 62 aufzuheben. Natürlich kann die Mutter 104 einfach vom Bolzen 100 zusammen mit der Sattelscheibe 106 abgenommen werden, um die Spannvorrichtung 10 von den Rohren 12 und 14 abzunehmen. Der Bolzen 100 ist dann wieder frei um die Achse A zwischen Eingriff- oder Verriegelungsstel­ lung und Freigabestellung schwenkbar. Wie oben dargelegt, stellt das Rückhal­ teglied 102 sicher, daß der Bolzen 100 zwischen den Eckplatten 70 und 72 des zweiten Halters 22 vollständig gesichert ist.

Sollte der Bolzen 100 beschädigt werden oder brechen, kann der Bolzen 100 leicht an der Stelle, wo die Spannvorrichtung 10 benutzt wird oder an jedem anderen Ort ausgewechselt werden. Der Bolzen 100 wird einfach ausgewech­ selt, indem man die Schritte in umgekehrter Reihenfolge durchführt, wie sie für das Anbringen des Rückhaltegliedes 102 am Bolzen 100 erforderlich sind. In anderen Worten gesagt, kann eine Bedienungsperson manuell den langgestreck­ ten Halteteil 134 vom Kopf 112 des Bolzens 100 wegbiegen, bis der langge­ streckte Halteteil 134 ausreichend gerade ist und die in Fig. 4 gezeigte Aus­ gangsform annimmt. Das Rückhalteglied 102 kann dann vom Bolzen 100 vom Kopf 112 weg herabgeschoben werden, also in der umgekehrten Richtung als in Fig. 4 gezeigt. Alternativ kann das Rückhalteglied 102 einfach vom Bolzen 100 mittels eines Werkzeugs weggeschnitten werden.

Wenn das Rückhalteglied 102 vom Bolzen 100 abgenommen ist, kann der Bolzen 100 bequem aus den Platten 70 und 72 herausgenommen werden, indem man den Bolzen 100 vollständig in die in Fig. 4 gezeigte Freigabestel­ lung bewegt und dann den Bolzen 100 längs der Achse A von der Eckplatte 70 wegbewegt, d. h. in die entgegengesetzte Richtung als in Fig. 3 gezeigt. Ein neuer Bolzen 100 und ein neues Rückhalteglied 102 können dann mit den Eckplatten 70 und 72 in Eingriff gebracht werden, indem man die gleichen Schritte ausführt, die oben besprochen wurden, so daß die Spannvorrichtung 10 wieder die gleiche Funktion erfüllen kann, wie oben besprochen. Je nach Zustand des Rückhaltegliedes 102, kann das ursprüngliche Rückhalteglied 102 wieder verwendet werden und wieder verformt werden, wie bei der oben beschriebenen ursprünglichen Verformung, anstatt ein neues Rückhalteglied 102 anzuwenden. Es versteht sich auch, daß das grundsätzliche Austauschver­ fahren, wie es oben beschrieben ist, benutzt werden kann, wenn andere Teile als der Bolzen 100 versagt haben oder ein anderer Grund vorliegt.

Fig. 12 und 13, auf die Bezug genommen wird, zeigen ein Rückhalteglied 202 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Rückhalteglied 202 ist so ausgelegt, daß es bei der oben besprochenen Spannvorrichtung 10 verwendet werden kann. Das Rückhalteglied 202 weist einen Kragenteil 232, einen langgestreckten Halteteil 234 und eine innere Fläche 236 auf. Das Rückhalteglied 202 ist in Aufbau und Funktion dem obenbeschriebenen Rück­ halteglied 102 im wesentlichen gleichwertig, abgesehen vom Vorhandensein eines Schlitzes 250, der ein Nasenteil oder Federelement 252 mit einer Raste oder einem Höcker 254 am langgestreckten Halteteil 234 definiert. Demgemäß werden lediglich diejenigen zusätzlichen Elemente des Rückhaltegliedes 202, die beim Rückhalteglied 102 nicht vorhanden sind, im einzelnen beschrieben.

Der Schlitz 250 ist eine schmale Öffnung, die sich im wesentlichen über dreiviertel der Länge des langgestreckten Halteteiles 234 erstreckt. Der Schlitz 250 erstreckt sich im wesentlichen parallel zur Längsachse des langgestreckten Halteteiles 234 in dessen ursprünglicher, unverformter Konfiguration (die nicht gezeigt ist), jedoch gegenüber dem Zentrum des langgestreckten Halteteiles 234 versetzt, in enger Nachbarschaft zur oberen Seite 256 des langgestreckten Halteteiles 234. Der Höcker 254 ist an der oberen Seite 256 des Federelemen­ tes in der Nähe des Schlitzes 250 angeordnet. Wie aus Fig. 12 zu ersehen ist, entspricht die verformte Konfiguration des Haltegliedes 202 grundsätzlich der Konfiguration des Rückhaltegliedes 102 und wird in gleicher Weise verformt, wie dies oben bezüglich des Rückhaltegliedes 102 beschrieben ist.

Wie in Fig. 13 gezeigt, sind der Schlitz 250 und der Höcker 254 so angeord­ net, daß, wenn die Verriegelungseinrichtung 30 in der Eingriffstellung ist, der Höcker 254 innerhalb des Schlitzes 76 an der Eckplatte 72 gelegen ist. Der Höcker 254 ist während des Einbaues der Spannvorrichtung 10 eine Hilfe, indem er einen Mechanismus zur Verfügung stellt, um den Bolzen 100 in der Eingriffstellung zu halten, während die Sattelscheibe 106 und die Mutter 104 auf das freie Ende des Bolzens 100 aufgesetzt werden. Dies ergibt sich da­ durch, daß der Höcker 254 eine Abstützung bildet, die die Drehung des Bol­ zens 100 um die Achse A und aus der Eingriffstellung heraus behindert. Der Höcker 254 stützt sich an einem Teil der Eckplatte 52 in der Nähe des Schlit­ zes 76 ab und wandert nicht am Schlitz 76 vorbei, wenn normale Einbaukräfte auf den Bolzen 100 einwirken.

Jedoch ermöglicht der Schlitz 250 des Rückhaltegliedes 202, daß das Feder­ element 252 nachgeben und gegen den langgestreckten Halteteil 234 hin ausweichen kann und stellt daher einen Mechanismus zur Verfügung, um den Höcker 254 aus dem Schlitz 76 herauszubewegen, so daß der Bolzen um die Achse A aus der Eingriffstellung heraus geschwenkt werden kann. Das Feder­ elemente 252 bildet eine Basis für den Höcker 254 und ermöglicht es, daß der Höcker 254 vom Schlitz 76 und der Eckplatte 72 weggedrängt werden kann, wenn eine ausreichende Kraft auf den Höcker 254 einwirkt, um den Wider­ stand des Federelementes 252 zu überwinden. Wenn der Widerstand des Federelementes 252 überwunden ist, stützt sich der Höcker 254 an der Seite der Eckplatte 72 ab und ermöglicht die weitere Schwenkung des Bolzens 100. Wenn der Bolzen um die Achse A aus der Freigabestellung wieder in die Eingriffstellung geschwenkt wird, bewegt sich der Höcker 254 längs der Eck­ platte 72, bis er den Schlitz 76 erreicht. Der Höcker 254 tritt dann wiederum durch die in Richtung auf die Eckplatte 72 wirkende Kraft des Federelementes 252 wieder nach oben in den Schlitz 76 ein.

Claims (17)

1. Spannvorrichtung zum Verbinden rohrförmiger Bauteile, die die Merkmale aufweist:
für die Zusammenwirkung mit Flanschen (16, 18) am Umfang der Bauteile (12 bzw. 14) vorgesehene Halter (20 und 22), die zwischen einer geöff­ neten Stellung und einer Spannstellung relativ zueinander schwenkbar sind, in der ihre freie Enden (46, 46') aneinander angenähert und mitein­ ander verriegelbar sind;
ein Verbindungsglied (100) mit einem Schwenklagerende (112) und einem Verankerungsende (114), wobei das Schwenklagerende (112) schwenkbar am freien Ende (46') des einen Halters (22) gelagert und um eine Schwen­ kachse (A) zwischen einer Freigabestellung, in der das Verankerungsende (114) vom freien Ende (46) des anderen Halters (20) entfernt ist, und einer Eingriffsstellung schwenkbar ist, in der das Verankerungsende (114) lösbar mit dem freien Ende (46) des anderen Halters (20) verbindbar ist, und
ein Rückhalteglied (102; 202), das mit dem Schwenklagerende (112) des Verbindungsgliedes (100) gekuppelt ist, um eine Bewegung des Verbin­ dungsgliedes (100) in einer zur Schwenkachse (A) parallelen Richtung zu verhindern.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückhalteglied (102; 202) aus einer Ausgangsform zu einer Endform in Abhängigkeit davon verformbar ist, daß das Verbindungsglied (100) erst­ mals um die Schwenkachse (A) aus der Freigabestellung in die Eingriffs­ stellung geschwenkt wird.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückhalteglied (102; 202) einen Kragenteil (132; 232) und einen langgestreckten Halteteil (134; 234) aufweist.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der langgestreckte Halteteil (134; 234) in seiner Ausgangsform gerade und in seiner Endform gebogen ist.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied einen Spannbolzen (100) mit einem Schaft (114) und einem Kopf (112) aufweist und daß der Kragenteil (132; 232) des Rückhaltegliedes (102; 202) auf dem Schaft (114) aufnehmbar ist.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der langgestreckte Teil (134; 234) des Rückhaltegliedes (102; 202) so bemes­ sen ist, daß er in der Endform den Kopf (112) des Bolzens (100) umgibt.

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (100) ein T-Bolzen ist.

8. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein mit dem Verankerungsende (120) des Bolzens (100) beweglich gekuppeltes Spannelement (104, 106) vorgesehen ist, um eine Spann kraft zu erzeugen und erstes und zweites Kupplungsende (46, 46') der Halter (20 bzw. 22) einander anzunähern.

9. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Rückhalteglied (202) eine Einrichtung (250, 252, 254) zur zeitweiligen Sicherung des Bolzens (100) in der Eingriffsstellung besitzt.

10. Spannvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum zeitweiligen Sichern einen Höcker (254) an einem Feder­ element (252) aufweist.

11. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spannbolzen (100) durch an seinem Schwenklagerende befindliche seitliche Schwenkzapfen (16, 18) als T-Bolzen ausgebildet ist, daß die Schwenkzapfen (116, 118) in Öffnungen (74, 76) am Kupplungs­ ende (46') eines der Halter (22) um die Achse (A) für eine Schwenkbewe­ gung zwischen Freigabestellung und Eingriffsstellung schwenkbar gelagert sind und daß das Rückhalteglied (102; 202) als Sperrglied vorgesehen ist, um das Herausnehmen der in den Öffnungen (74, 76) gelagerten Schwenkzapfen (116, 118) mit einer parallel zur Schwenkachse (A) ge­ richteten Bewegung zu verhindern.

12. Spannvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schwenkzapfen (116, 118) aufnehmenden Öffnungen eine Bohrung (74) und einen Schlitz (76) aufweisen, der in die vom gegenüberliegenden Halter (20) abgewandte Richtung hin offen ist.

13. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schwenkzapfen (116, 118) kreiszylindrisch mit ihrer Schwenklagerung angepaßter Abmessung ausgebildet sind.

14. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Spannelement eine Mutter (104) aufweist.

15. Verfahren zum Herstellen einer Spannvorrichtung, mit den Verfahrens­ schritten:
Vorsehen beweglicher Halter mit freien Kupplungsenden, die mittels einer Spanneinrichtung gegeneinander spannbar und verriegelbar sind;
Einsetzen eines Spanngliedes mit einem Schwenklagerende in Öffnungen am Kupplungsende eines der Halter durch Bewegen des Schwenklageren­ des in Richtung von dessen Schwenkachse und Schwenken des Spann­ gliedes aus einer Freigabestellung in eine mit dem Kupplungsende des anderen Halters zusammenwirkende Eingriffsstellung und Verbinden eines Rückhaltegliedes mit dem Schwenklagerende des Spanngliedes, um zu verhindern, daß dessen Schwenklagerende aus der Lagerung am Kupp­ lungsende des betreffenden Halters herausnehmenbar ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt des Schwenkens des Spanngliedes und des mit ihm gekuppelten Rückhal­ tegliedes um die Schwenkachse aus der Freigabestellung in die Eingriffs­ stellung, um einen Teil des Teil des Rückhaltegliedes zu verformen.

17. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt des Anziehens eines Spannelementes am Spannglied, um die Kupplungs­ enden der Halter gegeneinander zu drängen.