DE19754578B4

DE19754578B4 - Spannring zum Verbinden rohrförmiger Bauteile

Info

Publication number: DE19754578B4
Application number: DE19754578A
Authority: DE
Inventors: Daniel T. Munley; Jeffry E. Swensen; Steve H. Graham
Original assignee: EG&G Pressure Science Inc
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 2010-02-11
Anticipated expiration: 2017-12-10
Also published as: GB9724160D0; FR2760510B1; GB2323139B; FR2760510A1; DE19754578A1; US5873611A; GB2323139A

Abstract

Spannring zum Verbinden rohrförmiger Bauteile mit für die Zusammenwirkung mit Flanschen (16, 18) am Umfang der Bauteile (12 bzw. 14) vorgesehenen Haltern (20 und 22), die zwischen einer geöffneten Stellung und einer Spannstellung relativ zueinander schwenkbar sind, in der ihre freien Kupplungsenden (46, 46') mittels eines eine Spannkraft erzeugenden Spannelementes (104, 106) aneinander angenähert und miteinander verriegelbar sind, einem 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 Schwenkachse (A) zwischen einer Freigabestellung, in der das Verankerungsende (114) vom freien Ende (46) des anderen Halters (20) entfernt ist, und einer Eingriffstellung schwenkbar ist, in der das Verankerungsende (114) lösbar mit dem freien Ende (46) des anderen Halters (20) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein eine Bewegung des Schwenklagerendes (112) des Verbindungsgliedes (100) längs der Schwenkachse (A) verhinderndes Rückhalteglied (102, 202) vorgesehen ist,...

Description

Die Erfindung betrifft einen Spannring zum Verbinden rohrförmiger Bauteile mit für die Zusammenwirkung mit Flanschen am Umfang der Bauteile vorgesehenen Haltern, die zwischen einer geöffneten Stellung und einer Spannstellung relativ zueinander schwenkbar sind, in der ihre freien Kupplungsenden mittels eines eine Spannkraft erzeugenden Spannelementes einander angenähert und miteinander verriegelbar sind, einem Verbindungsglied mit einem Schwenklagerende und einem Verankerungsende, wobei das Schwenklagerende schwenkbar am freien Ende des einen Halters gelagert und um eine Schwenkachse zwischen einer Freigabestellung, in der das Verankerungsende vom freien Ende des anderen Halters entfernt ist, und einer Eingriffstellung schwenkbar ist, in der das Verankerungsende lösbar mit dem freien Ende des anderen Halters verbindbar ist.
Kreisrunde V-Kupplungen zum Zusammenspannen der umfänglichen Endflansche von Rohren wurde 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 angebracht 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 einstückigen Schanierenden, 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 hestellbar, 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 lasse sich auch ohne Verwendung fabrikmäßiger Einrichtungen nur mit Schwierigkeiten reparieren.
Das Dokument DE-U 75 34 784.1 offenbart einen Spannring der eingangs genannten Art, bei dem der Montagevorgang insofern erleichtert ist, als der Augbolzen des Schwenklagers des Verbindungsgliedes am zugeordneten Ende des Halters formschlüssig gesichert ist. Obgleich somit ein unerwünschtes Abnehmen oder Abfallen des Verbindungsgliedes vom Halter verhindert ist, handelt es sich bei diesem bekannten Spannring um eine für eine rationelle Fertigung wenig geeignete Bauweise.
Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, einen einfach und rationell herstellbaren Spannring zur Verfügung zu stellen, bei dem das Problem des unerwünschten Abfallens des Augbolzens bei nicht betätigter Spanneinrichtung aus des Welt geschafft ist, sodass der erfindungsgemäße Spannring einfach und bequem montierbar ist.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch einen Spannring gelöst, der die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
Dadurch ist ein Spannring zur Verfügung gestellt, der nicht nur verhältnismäßig kompakt, billig herstellbar und leichtgewichtig ist, sondern der auch auf einfache Weise montierbar und demontierbar ist, wobei eine wesentliche Besonderheit darin besteht, dass ein Bauelement am Schwenklagerende bei der erstmaligen Betätigung des Spannringes, d. h. dem erstmaligen Schwenken des Verbindungsgliedes, so verformt wird, dass es eine gewünschte Rückhaltefunktion für den Augbolzen des Verbindungsgliedes bildet. Somit ist sichergestellt, dass der Schwenkzapfen des Spannelementes der Verriegelungseinrichtung nicht ungewollt außer Eingriff mit dem schwenkbar mit ihm verbundenen Halter der Vorrichtung kommt.
Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Rohr-Spannvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, angebracht an Umfangsflanschen zweier koaxialer Rohre, von denen eines im Querschnitt gezeigt ist;
2 eine Vorderansicht der Spannvorrichtung von 1, die die Verriegelungseinrichtung im gekuppelten Zustand, die Umfangsflansche der Rohre umgebend zeigt, wobei die Spannvorrichtung teilweise aufgebrochen dargestellt ist, um die Verbindung zwischen den Flanschen der Rohre zu zeigen;
3 eine teilweise auseinandergezogen gezeichnete, perspektivische Ansicht der Rohr-Spannvorrichtung von 1 und 2, wobei das Einsetzen des Spannbolzens der Verriegelungseinrichtung in die Öffnungen eines der Halter gezeigt ist;
4 eine teils auseinandergezogen gezeichnete perspektivische, der 3 ähnliche Ansicht der Rohr-Spannvorrichtung von 1–3, wobei der Spannbolzen in Eingriff mit der Spannvorrichtung ist und das Anbringen des Rückhaltegliedes am Spannbolzen gezeigt ist;
5 eine den 3 und 4 ähnliche perspektivische Ansicht, die die Rohr-Spannvorrichtung von 1–4 zeigt, wobei das Rückhalteglied mit dem Spannbolzen in Eingriff ist, jedoch vor dem Verformen des Rückhaltegliedes;
6 eine den 3–5 ähnliche perspektivische Ansicht, die die Rohr-Spannvorrichtung von 1–5 zeigt, wobei die Verriegelungseinrichtung gegen die Eingriffstellung hin geschwenkt wird;
7 eine den 3–6 ähnliche perspektivische Ansicht, die die Rohr-Spannvorrichtung von 1–6 zeigt, wobei die Verriegelungseinrichtung in der Eingriffstellung ist;
8 einen Transversalschnitt der Rohr-Spannvorrichtung von 1–7, entsprechend der Schnittlinie von 8-8 von 3;
9 einen Transversalschnitt der Rohr-Spannvorrichtung von 1–8, entsprechend der Schnittlinie 9-9 von 5;
10 einen Transversalschnitt der Rohr-Spannvorrichtung von 1–9, entsprechend der Schnittlinie 10-10 von 6;
11 einen Transversalschnitt der Rohr-Spannvorrichtung von 1–10, entsprechend der Linie 11-11 von 7;
12 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Rückhaltegliedes in verformtem Zustand gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
13 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht der Rohr-Spannvorrichtung von 1–11, mit dem Unterschied, dass gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung das Halteglied von 12 Verwendung findet.
Wie aus 1 und 2 zu ersehen ist, ist eine V-Kupplung oder Rohr-Spannvorrichtung 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 Umfangsflansche 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 kuppeln.
Aus dieser Beschreibung ist für den Fachmann ersichtlich, dass die Scharnieranordnung 24 und die Verriegelungseinrichtung 30 modifiziert werden könnten, 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 Rohre 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 abzudichten, wie dies aus 2 ersichtlich ist. Da außerdem Dichtungen, wie die druckbelastete Dichtung 40, in der Technik wohlbekannt sind, wird die Dichtung 40 nicht im Einzelnen hier besprochen oder dargestellt.
Es wird nunmehr auf 1–3 und 8 Bezug genommen. Der erste Halter 20 ist ein bogenförmiges Halteelement mit einer im wesentlichen V-förmigen Eingriffsnut 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 hochtemperaturfesten Metalllegierungen 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 schwenkbar 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 Kupplungsfläche sein, die sich über einen Bogen von mehr als 180°, jedoch weniger als 360°, erstreckt. Da ein Schwenklagerschlitz die Abmessung des Stabmaterials herabsetzt, das zur Herstellung des Halters 20 erforderlich ist, würde hierdurch auch das Gewicht der Spannvorrichtung 10 weiter verringert. Die Verwendung geschlossener Schwenklagerbohrungen und offener Schwenklagerschlitze 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 Verriegelungseinrichtung 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 Verriegelungseinrichtung 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, beschrieben 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 Verriegelungseinrichtung 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 Bezeichnung 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 Verriegelungseinrichtung 30 abgewandelt ist. Grundsätzlich weist der zweite Halter 22 eine Eingreifnut 42' auf, die sich von einem ersten Scharnierende 44' zu einem zweiten Kupplungsende 46' erstreckt. Das erste Scharnierende 44' weist eine Schwenklagerbohrung 48' auf, während das zweite Ende 46' zwei Eckplatten 70 und 72 aufweist, die sich von einer Stirnfläche 63' erstrecken.
Es wird wiederum auf 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 zueinander 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 Verriegelungseinrichtung 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 abgewandten 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 Grundteil 78 bildenden Bogens auf der Achse, die sich durch das Zentrum der Bohrung 74 erstreckt.
Wie am Besten aus 1 zu ersehen ist, beinhaltet die Verriegelungseinrichtung 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 3 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 4 zu ersehen ist, weist das Rückhalteglied 102 einen Kragenteil 132 und einen Halteteil 134 auf, der in seinem unverform ten Zustand, 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 korrosionsbeständige Metalllegierung 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 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 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 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 Eckplatten 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 Bolzens 100 auf, sowie parallele Seitenwände 144, die zur ebenen Fläche 141 senkrecht sind. Die Seitenwände 144 sind in einem solchen Abstand voneinander, dass, wenn die Sattelscheibe 106 in der Eingriffstellung ist, die Eckplatten 60 und 62 des ersten Halters 20 innerhalb der Sattelscheibe 106 zwischen 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 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 3–11 Bezug genommen. Die Verriegelungseinrichtung 30 der Spannvorrichtung 10 wird auf folgende Weise zusammengebaut. Zunächst, siehe 3 und 4, wird der Bolzen 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 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
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 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 Rückhaltegliedes 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 Abschnitt 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 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 langgestreckte 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 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 Eckplatten 70 und 72 herausgenommen werden. Wenn jedoch das Rückhalteglied 102 verformt ist, um den Kopf 112 zu umgeben, kann der Bolzen 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 getrennt 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 versehene 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 Bol zen 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 Verriegelungsstellung und Freigabestellung schwenkbar. Wie oben dargelegt, stellt das Rückhalteglied 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 ausgewechselt, 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 langgestreckten Halteteil 134 vom Kopf 112 des Bolzens 100 wegbiegen, bis der langgestreckte Halteteil 134 ausreichend gerade ist und die in 4 gezeigte Ausgangsform annimmt. Das Rückhalteglied 102 kann dann vom Bolzen 100 vom Kopf 112 weg herabgeschoben werden, also in der umgekehrten Richtung, als in 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 4 gezeigte Freigabestellung bewegt und dann den Bolzen 100 längs der Achse A von der Eckplatte 70 wegbewegt, d. h. in die entgegengesetzte Richtung als in 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 Austauschverfahren, wie es oben beschrieben ist, benutzt werden kann, wenn andere Teile als der Bolzen 100 versagt haben oder ein anderer Grund vorliegt.
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 oben beschriebenen Rückhalteglied 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 drei Viertel 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 Federelementes in der Nähe des Schlitzes 250 angeordnet. Wie aus 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 13 gezeigt, sind der Schlitz 250 und der Höcker 254 so angeordnet, 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 dadurch, dass der Höcker 254 eine Abstützung bildet, die die Drehung des Bolzens 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 Schlitzes 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 Federelement 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 Federelemente 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 Widerstand 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 Eckplatte 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

Spannring zum Verbinden rohrförmiger Bauteile mit für die Zusammenwirkung mit Flanschen (16, 18) am Umfang der Bauteile (12 bzw. 14) vorgesehenen Haltern (20 und 22), die zwischen einer geöffneten Stellung und einer Spannstellung relativ zueinander schwenkbar sind, in der ihre freien Kupplungsenden (46, 46') mittels eines eine Spannkraft erzeugenden Spannelementes (104, 106) aneinander angenähert und miteinander verriegelbar sind, einem 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 Schwenkachse (A) zwischen einer Freigabestellung, in der das Verankerungsende (114) vom freien Ende (46) des anderen Halters (20) entfernt ist, und einer Eingriffstellung schwenkbar ist, in der das Verankerungsende (114) lösbar mit dem freien Ende (46) des anderen Halters (20) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein eine Bewegung des Schwenklagerendes (112) des Verbindungsgliedes (100) längs der Schwenkachse (A) verhinderndes Rückhalteglied (102, 202) vorgesehen ist, das in einer Ausgangsform mit dem Schwenklagerende (112) des Verbindungsgliedes (100) kuppelbar und aus seiner Ausgangsform zu einer Endform in Abhängigkeit davon verformbar ist, dass das Verbindungsglied (100) erstmals um die Schwenkachse (A) aus der Freigabestellung in die Eingriffstellung geschwenkt wird.
Spannring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückhalteglied (102; 202) einen Kragenteil (132, 232) und einen langgestreckten Halteteil (134, 234) aufweist und dass letzterer in der Ausgangsform gerade und in der Endform gebogen ist.
Spannring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsglied (100) einen Spannbolzen 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.
Spannring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der langgestreckte Teil (134, 234) des Rückhaltegliedes (102, 202) so bemessen ist, dass er in der Endform den Kopf (112) des Bolzens des Verbindungsgliedes (100) umgibt.
Spannring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen ein T-Bolzen ist.
Spannring nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückhalteglied (202) eine Einrichtung (250, 252, 254) zur zeitweiligen Sicherung des Bolzens in der Eingriffstellung besitzt.
Spannring nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum zeitweiligen Sichern einen Höcker (254) an einem Federelement (252) aufweist.
Spannring nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannbolzen des Verbindungsgliedes (100) durch an seinem Schwenklagerende befindliche seitliche Schwenkzapfen (116, 118) als T-Bolzen ausgebildet ist, dass die Schwenkzapfen (116, 118) in Öffnungen (74, 76) am Kupplungsende (46') eines der Halter (22) um die Achse (A) für eine Schwenkbewegung zwischen Freigabestellung und Eingriffstellung schwenkbar gelagert sind und dass das Rückhalteglied (102, 202) als Sperrglied vorgesehen ist, um das Her ausnehmen der in den Öffnungen (74, 76) gelagerten Schwenkzapfen (116, 118) mit einer parallel zur Schwenkachse (A) gerichteten Bewegung zu verhindern.
Spannvorrichtung nach Anspruch 8, 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.
Spannring nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkzapfen (116, 118) kreiszylindrisch mit ihrer Schwenklagerung angepasster Abmessung ausgebildet sind.
Spannring nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement eine Mutter (104) aufweist.