DE2325757A1 - Verfahren zur herstellung einer verbindung zwischen zwei koerpern bzw. einer zweiteiligen kupplung - Google Patents

Description

Patentanwalt

Dfpl-lng. H. Günter Otterss

München A-O 7^7

Aktes 13 35o

Bryan John Tregurtha Mathias

Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen zwei Körpern bzw« einer· zweiteiligen Kupplung

Die Erfindung betrifft sin Verfahren zur Herstellung sinsr Verbindung zwischen zwei benachbarten KQrpsrn mit Hilfe einer zweiteiligen Kupplung^

Häufig soll zwischen zwei benachbarten _t getrennten Körpsm aina Verbindung hergestellt werden« In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf Gas- und Wasservsrteilungssysteme sowie auf die Erdölindustrie und chemische Industrie verwiesen, wo zwischen den Rohrleitungssträngen Verbindungen und Krümmer geschaffen werdsn müssen_β Die zu verbindenden Rohr— leitungsstränge können in jedem beliebigen Winkel zueinander geneigt sein und auch in jeder beliebigen Ebene liegen_e

ORIGINAL

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Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung einer Verbindung in solchen Fällen besteht darin, aus einer Anzahl unterschiedlicher Narmstücke einen Rohrbogen oder Krümmer zu formen^ was jedoch einen großen Vorrat an solchen Stücken erfordert» Diese Stücke können beispielsweise Normkrümmer van 45 _t 22_S5 und 11_f5° seinι die sich einzeln oder in Kombination verwenden lassen um eine gewünschte Winkelverbindung zu erreichen» Es gibt jedoch Fälle, in denen der Winkel zwischen den zu verbindenden Rohrleitungen nicht unmittelbar aus den Stücken hergestellt werden kann» die bevorratet werden, so daß die Rohrleitungen auf Gehrung geschnitten werden müssen, damit sich die Stücke berühren und die Verbindung herstellen läßt_e Dies kann dazu führen, daß die zusammengebauten Rohrleitungssysteme mit Spannungen und Belastungen beaufschlagt werden, aus denen sich eine potentionelle Schwächung der Systeme ergibt, falls die Gehrung nicht richtig hergestellt ist©

Aus der holländischen Patentschrift No₈ 64 12 36B ist bereits bekannt^ eine Kupplung aus einem geraden Rohr herzustellen, das einen ausgebuchteten Mittelteil hatj, und diesen ausgebuch— teten oder wulstförmigen Teil schräg zur Rohrachse zu zerschneiden, so daß zwei getrennte Teile entstehen» Werden die beiden getrennten Teile relativ zueinander urn 18α gedreht und wieder miteinander verbunden, so sind die auf den entgegengesetzten Seiten der Schnittebene liegenden Rahrabschnitte nicht mehr fluchtend zueinander ausgerichtet, sondern schließen miijeinander einen Winkel ein» Aus der obigen Druckschrift geht nicht hsrar, daß jede auf diese Weise hergestellte Kupplungshälfte relativ zur anderen gedreht werden kann, um dadurch eine Kupplung zu schaffen, dis in der Lage ist, innerhalb bestimmter Grenzen, die durch den Schnittwinkel festgelegt werden , jeds beliebige räumliche Verbindung herzustellen»,

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Desweitersn beträgt in der obigen Druckschrift dsr zwischen der Schnittebene und der Achse des diesbezüglichen Rohrab— schnittes eingeschlossene Winkel weit übsr 60 _ΰ was zur Folge hat, daß beim Drehen des einen Tails in besug auf den andsren über einen Winkel von 18o eine flachs Krümmung entstehtj die also durch einen großen stumpfen Winkel gekennzeichnet ist_s dsn die Achsen der beiden Rohrabschnitts einschließan_e

Die vorliegende Erfindung geht von der Tatsache aus₈ daß sich mit einer zweiteiligen Kupplung eine Vielzahl alternativer Winkelverbindungen herstellen läßt, wobei die zweiteilige Kupplung kreisrunde Stiraflächsn aufweist^ die unter einem Winkel zur Achse der zugehörigen Welle oder des zugehörigen Hohres geneigt sind_s wenn sich beide Kupplungsteile relativ zueinander drehen können_β Die Vielseitigkeit der Kupplung wird durch Verkleinerung des zwischen der Rohr— bzw« Wellenachse und der kreisrunden Stirnfläche eingeschlossenen Winkels vergrößert j sowie auch dadurch _ΰ daß das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der runden Stirnfläche und dem Durchmesser des Rohres über einem unteren Grenzwert gehalten wird.

Somit wird erfindungsgemäß eine Kupplung zur Verbindung zweier Körper geschaffen, die erste und zweite zylindrische Stutzen aufweist, mit denen die entsprechenden beiden Körper in Berührung bringbar sind, wobei jeder Stutzen in einem erweiterten Teil endet, der eine kreisrunde Stirnfläche aufweist, die unter einem Winkel zur Achse ihres zugehörigen Stutzens geneigt ist« Dar Neigungswinkel ist dabei nicht größer als 45°, und das Durchmesserverhältnis der kreisrunden Stirnfläche zum Durchmesser des -zugehörigen Stutzens ist nicht kleiner als 3:2, wobei die kreisrunden Stirnflächen in parallele Lage zueinander gebracht werden und unter irgendeinem einer Vielzahl

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von zwischen α und 36α liegenden Drehwinkeln zwischen den erweiterten Teilen miteinander fest verbunden werden können»

Desweiteren wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen zwei Körpern mit Hilfe einer zweiteiligen Kupplung geschaffen, bei dem jeder Teil einen erweiterten Abschnitt mit einer kreisrunden Stirnfläche sowie einen Stutzen aufweist, der sich unter einem Winkel zu seiner zugehörigen Stirnfläche erstreckt· Das Verfahren kennzeichnet sich dadurch, daß die beiden kreisrunden Stirnflächen in parallele Lage zueinander gebracht werden, und daß eine Relativdrehung zwischen den Stirnflächen ausgeführt wird, um dadurch eine gewünschte Winkel— beziehung zwischen den beiden Stutzen zu erhalten, woraufhin die Stutzen mit den beiden Körpern ausgerichtet werden· Dis Reihenfolge dieser Verfahrensschritte ist aber an sich beliebig«

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert» In der Zeichnung zeigens

Figur 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer Kupplung, bestehend aus zwei halbkugelförmigen Schalen, die miteinander verbunden sind., wobei ihre Rohrstutzen axial fluchten,

Figur 2 eine Schnittansicht der Kupplung, bei der eine der halbkugelförmigen Schalen um 18o in Figur 1 gezeigte Lage gedreht ist und

halbkugelförmigen Schalen um 18o in bezug auf die in

Figur 3 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Kupplung, die eine alternative Verbindungsmöglich— keit zwischen den halbkugelförmigen Schalen zeigt«

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Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Kupplung besteht aus identischen erstenund zweiten hohlen_B halbkugelförmigen Schalen 2 und 4j die jede einen mit ihaen aus einem Teil bestehenden Rohrstutzen 6 und B aufweisen₅ welche mit dem Innenraum der Schalen in Verbindung stehen_β Die kreisrunden Enden 9 der beiden Schalen sind offen_Q Die Achse jedes Rohr— stutzens ist in einem Winkel zu der kreisrunden Endebsne der entsprechenden Halbkugel gerseigtj, wobei dieser Winkel in der Zeichnung mit a bezeichnet ist_o Ein Winkel a von 4o hat sich als vorteilhaft erwiesen₉ obgleich der Winkel a selbstverständlich nicht auf diesen Wart beschränkt ist_e Dar Winkel a kann größer oder kleiner sein als 4o ; es wird jedoch angenommen, daß ein Winkel im Bereich von 4o° für die meisten praktischen Anwendungsfälle geeignet ist_g wie dies im folgenden erläütsrt wird»

Bei den dargestellten Ausführungsbeispialen beträgt der Durchmesser jeder Halbkugel annähsrnd das zweifache dss Durchmessers seines Rohrstutzens· Auch diese Beziehung dient hier wiederum nur als Beispielj so daß das Durchmesserverhältnis auch größer als 2:1 sein kann«

Um die Enden der beiden Rohre miteinander zu verbinden, wird der Rohrstutzen an den Enden der ersten Rohrleitung befestigt, während der Rohrstutzen 8 in gleicher Weise an den Enden der zweiten Rohrleitung angebracht wird_e Die beiden Kupplungseb— schnitte werden kann um dis Achsen ihrer diesbezüglichen Rohrstutzen soweit gedreht, bis die beiden kreisrunden Stirnflächen parallel liegen· Die Stirnflächen werden dann gegeneinander gestoßen und fest miteinander verbunden. Gleichzeitig werden die' Rohrstutzen mit ihren Rohrleitungen fet verbunden« Die aneinanderstoßenden Stirnflächen lassen sichp Wie aus den Figuren 1 und

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ersichtlich, durch eine Schweißnaht 1o aneinander befestigen.

Wenn der Winkel a 4o beträgt, dann ist der kleinste Krümmungs— winkelι der durch die Kupplung erreicht werden kann, 2a d.h. 8α^α. Der Krümmungswinkel wird als derjenige Winkel definiert, den die Achsen der beiden Rohrstutzen einschließen_ffl Bei einer van 0 bis 36o° erfolgenden Relativdrehung zwischen den beiden kreisrunden Stirnflächen der Schalen wird dsr Krümmungswinkel von So ausgehend fortwährend größer, bis die Achsen der Rohrstutzen axial fluchtend ausgerichtet sind. Diese Lage tritt nach einer Relativdrehung VDn 18o ein, und danach wird dann der Krümmungswinkel zunehmend kleiner, bis er 8o erreichte Somit läßt sich mit dieser besonderen Kupplung jeder Krümmungs— winkel im Bereich von 8o bis 18o° herstellen. Die Kupplung kann beispielsweise eine rechtwinklige Krümmung bilden. Die Lage der miteinander zu verbindenden Rohrleitungen ist unwesentlich, da sich die Rohrstutzen, dann, sobald der gewünschte Krümmungs— winkel durch relatives Drehen der beiden Kupplungshälften erreicht worden ist, mit ihren diesbezüglichen Rohrleitungen fluchtend ausrichten lassen. Sobald also der eine Rohrstutzen auf seiner Rohrleitung angebracht ist, kann die Kupplung als Ganzes um die Achse der Rohrleitung gedreht werden, so daß der andre Rohrstutzen mit der Rohrleitung, mit der er verbunden werden soll, fluchtend ausgedchtet wird. Bei der festen Anbringung der Kupplung sind in der Tat zwei Drehbewegungen auszuführen· Die eine Drehbewegung ist die Relativdrehung zwischen den kreisrunden Stirnflächen der Schalen und die andere DrehbewQjung ist das Drehen der Kupplung als Ganzes um die eine der Rohrstutzenachsen, um dadurch den anderen Rohrstutzen mit seiner Rohrleitung fluchtend auszurichten. Es versteht sich, daß Reihenfolge und Art und Weise der Durchführung dieser Drehbewegungen variabel sind.

Falls das Verhältnis des Halbkugeldurchmessers zum Durchmesser seines Rohrstutzens verkleinert wirri₅ muß der Winkel a sich vergrößern. Wenn beispielsweise der Durchmesser des Rohrstutzens

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von Figur 1 vergrößert wird, so muß die Schnittebene im Uhrzeigersinn gedreht werden _s damit vermieden wird₅ daß sich die Rohrstutzen schneiden* Als kleinstes praktikables Verhältnis wird 3:2 angesehen. Das Verhältnis kann jedoch vergrößert werden, d.h. die Rohrstutzen lassen sich in bszug auf die Halbkugeln kleiner machen und in diesem Falle würde sich dann die Schnittebene möglicherweise der Achse der Rohrstutzen nähern, so daß eine Kupplung entsteht^ die eine im wesentlichen U-förmige Krümrung bilden kann«

Es versteht sich, daß die Kupplung nicht unbedingt aus zwei identischen Hälften gebildet zu werden braucht _s wie dies in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist» Nimmt man an_g daß die derstoßenden kreisrunden Stirnflächen bei einer Relativ drehung über 36o° in Berührung bleiben₉ dann brauchen die beiden Hälften nichir halbkugelförmig ausgebildet zu sein« Beispielsweise können eine oder beide konische Form aufweisen· Alternativ dazu läßt sich eina Kugelverbindung in zwei ungleiche Segmente aufteilen, d_eh« die Teilung der Kugelverbindung erfolgt nicht notwendigerwsisa durch eine Mittelebene. Auch hier können wiederum die Durchmesser der Rohrstutzsn unterschiedlich sein, Desweitsrsn lassen sie h VerlSngerungsrohre vorsehen, die in Verbindung mit den Rohrleitijngsstutzen verwendet werden, um deren Durchmesser zu erweitern oder zu reduzieren _s so daß sie zu den Durchmessern der Rohrleitungen passen, die durch die Kupplung miteinander verbunden werden sollen·

Anstelle einer Schweißnahtverbindung zwischen den aufeinanderstoßenden Stirnflächen ist es möglich, eine Vielzahl anderer mechanischer Verbindungen zu verwenden. Ein Beispiel dafür

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B -

ist in Figur 3 dargestellt und besteht aus einer Klammer 12. Ein O-Ring_f beispielsweise ein Neoprenring 14_ff läßt sich zwischen die beiden Kupplungsteile einsetzen« Ei ne solche Kupplung könnte in Gas- und Wasserverteilungssystsmen Verwendung finden. Funktion und Betriebsweise einer solchen Kupplung entsprechen der obsn im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 beschriebenen Funktion und Betriebsweise»

Es versteht sichy daß auch noch andere Vorrichtungen und Anordnungen zur Befestigung der beiden Hälften möglich sind» So lieBt sich beispielsweise jede Halfta mit einem Umfengs— flansch versehen_s und die aufeinanderstoßenden Flansche könnten denn miteinandsr verschraubt warden· Eine solche Anordnung würde jedoch in ihrer Verwendungsmöglichkeit auf bestimmte Winkelstellungan beschränkt sein_f die sich durch die in den Flanschen vorhandenen Schraubenlöcher ergeben₀

Die Enden der Rohrstutzen können mit ihren diesbezüglichen Rohrleitungen verschweißt werden oder könnan mit geeigneten Verbindungseleraenten versehen werden _t durch die sie sich an den miteinandsr zu verbundenen Rohrleitungen anbringen lassen« Derartige Verbindungsmöglichkeiten sind dem Fachmann geläufig und fallen deshalb auch nicht unter die hier zu beschreibende Erfindung<i

Die Kupplung läßt sich aus Metall _t Keramikmaterialien und Plastihsmaterialien herstellen. Sie kann als Verbindungselement in Rohrleitungen Verwendung finden, welche feste Stoffe, halbfeste oder flüssige bzw. gasförmige Materialien transportieren» Desweiteren läßt sich ein Strömungsmittel— steuerventil in die Kupplung einbauen, mit dem dann Menge

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und Richtung dss durch die Rohrleitungen erfolgenden Material— flusses steuerbar sind«

Obgleich die beschriebenen Ausführungsformen sich auf hohle Schalen und rohrförmige Stutzeh beziehen und als Verbindungselemente für Rohrleitungen dargestellt worden sind, die fließfähige Materialien transportieren, ist die hier beschriebene Kupplung gleichermaßen zur Verbindung massiver Stangen oder Stäbe oder dergleichen geeignet» In einem solchen Fall könnte auch die Kupplung selbst massiv sein·

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   . 1./Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen zwei Körpern mit Hilfe einer zweiteiligen Kupplung, wobei jeder Teil einen vergrößerten Abschnitt mit einer kreisrunden Stirnfläche und einen Stutzen aufweist, der sich unter einem Winkel zu der zugehörigen Stirnfläche erstreckt _f dadurch gekennzeichnet, daß die beiden kreisrunden Stirnflächen in parallele Lage zueinander gebracht werden _t daß die Stirnflächen relativ zueinander gedreht werden, um einen gewünschten von den beiden Stutzen eingeschlossenen Winkel zu erhalten, und daß die Stutzen dann mit den miteinander zu verbindenden beiden Körpern fluchtend ausgerichtet werden·

   2· Kupplung zur Verbindung der Enden eines ersten und eines zweiten Körpers, gekennzeichnet durch erste und zweite Stutzen (5, θ], von denen jeder einen erweiterten Teil (2, 4] aufweist, der mit einer kreisrunden Stirnfläche (9} versehen ist, die unter einem Winkel(a) zur Achse der zugehörigen Stitzen geneigt ist, wobei der Neigungswinkel (a) nicht größer als 45° ist und das Verhältnis des Durchmessers der kreisrunden Stirnfläche zum Durchmesser des zugehörigen Stutzens nicht kleiner als 3:2 ist, und wobei die kreisrunden Stirnflächen (9} in parallele Lage zueinander bringbar und unter einer Vielzahl zwischen 0 und 36a° liegender Drehwinkel zwischen den beiden vergrößerten Teilen fest miteinander verbindbar sind.

   3« Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der erweiterten Teile eine Halbkugel (2) ist«

   4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden erweiterten Teile Halbkugeln (2, 4) sind.

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   5ο Kupplung nach Anspruch 2_Ώ dadurch gekennzeichnstj daß das DurchiTiSsssryarhältnis nicht klelnsr als 2 % 1 is te

   6» Kupplung nach Anspruch 2_D dadurch gekennzeichnet^ daß der ^3eigungswiίΓskal (a) nicht gröEsr als 4o ist₀

   7o Kupplung nach Anspruch 2_D dadurch gekennzeichnet₉ daß dia ersten und zweiten StutzsEi {§ 8.) unterschiedliche Durchmesser aufweisen_o

   8β Kupplung nach Anspruch 2_g dadurch gekennzeichnet _s daß die iorsisrunden Stirnflächen (9) durch eine lösbare mechanische Verbindung miteinander verbunden sind_o

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