DE2517050C2

DE2517050C2 - Rohrverbindung

Info

Publication number: DE2517050C2
Application number: DE2517050A
Authority: DE
Inventors: J.Warne Wichita Falls Tex. Carter; Martin Duane Burkburnett Tex. Neher
Original assignee: Ameron Inc
Current assignee: Ameron Inc
Priority date: 1974-04-19
Filing date: 1975-04-17
Publication date: 1986-10-30
Also published as: DE2517050A1; NL7504533A; IT1035355B; FR2268218B1; BR7502404A; FR2268218A1; GB1499863A; JPS514623A; CA1016212A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Rohrverbindung ist durch die US-PS 84 239 bekannt und soll dort jene Klebeverbindungen ersetzen, die früher bei Rohren aus Nichieisenmetall üblich waren.

Die bekannte Rohrverbindung ist zwar dicht genug, um z. B. auch für Erdölleitungen verwendet zu werden, hat aber den Nachteil, daß sie umständlich zusammenzubauen ist und keine Beweglichkeit an der Verbindungsstelle besitzt.

Beim Verlegen von Rohren in einem Graben verläuft dessen Boden praktisch niemals eben oder geradlinig. Der Graben paßt sich vielmehr dem Gelände an, und dies weist Erhebungen und Senken auf. Beim Verbinden der Rohrabschnitte ist daher ein gewisses Mali an Beweglichkeit an den Verbindungsstellen erwünscht ohne daß dadurch die Abdichtung zwischen den miteinander zu verbindenden Teilen beeinträchtigt werden darf.

Beim Verlegen und Verbinden von Rohrstücken mit besonders großem Durchmesser und hohem Gewicht ist es außerdem schwierig, die Rohrstücke zum Herstellen der Verbindung zu drehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Rohrverbindung dahingehend weiterzubilden, daß der Zusammenbau so weit erleichtert wird, daß die Rohre selbst nicht mehr gedreht zu werden brauchen, wobei eine Gelenkigkeit der Verbindung bei zuverlässiger Abdichtung ermöglicht sein soll.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Hierzu weist die erfindungsgemäße Rohrverbindung rückwärts von der ersten, ein Ende eines Rohrabschnitts umgebenden und dort stoffschlüssig befestigten Hülse eine auf den Rohrabschnitt aufgeschobene zweite Hülse auf, die ein Außengewinde aufweist und deren Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Rohrabschnitts. Diese zweite Hülse bildet das innere Teil einer Verschraubung zum Verbinden des Rohrabschnitts mit einem anderen. Zwischen den beiden Hülsen ist der erste Rohrabschnitt von einem elastisch verformbaren Abstandsring umgeben. Die stoffschlüssig am Rohrabschnitt befestigte erste Hülse verhindert zusammen mit dem Abstandsring das Abziehen der nur lose auf den Rohrabschnitt aufgeschobenen zweiten Hülse. Ein zweiter Rohrabschnitt tragt eine stoffschlüssig daran befestigte und über ein Ende des Rohrabschnitts hervorstehende Außenmuffe. Diese hat im Bereich ihres freien Endes ein Innengewinde für den Eingriff des Außengewindes der zweiten Hülse. Rückwärts vom Innengewinde hat die Außenmuffe ein zweites Teil für die Aufnahme des von der ersten Hülse und dem Abstandsring umgebenen Endstücks des ersten Rohrabschnitts. Das zweite Teil der Außenmuffe hat an seiner Innenseite eine Ringnut mit einem darin sitzenden Dichtungsring, welche an der ersten Hülse in Anlage kommt.

Die erste Hülse ist in bezug auf das sie aufnehmende Teil der Außenmuffe rückwärts von deren Innengewinde einwärts abgeschrägt bzw. verjüngt, so daß bei der Verbindung der Teile eine Art Kugelgelenk mit einer sich in einem bestimmten Winkel haltenden Beweglichkeit entsteht welche innerhalb dieses Winkelbereichs liegende Ausrichtungsfehler zwischen den beiden Rohrabschnitten aufzunehman vermag. Innerhalb des Winkelbereichs des bei der erfindungsgemäßen Rohrverbindung zulässigen Ausrichtungsfehlers bleibt die am ersten Rohrabschnitt befestigte erste Hülse in Anlage mit dem Dichtungsring in der am anderen Rohrabschnitt befestigten Außenmuffe, so daß die Abdichtung zwischen den Teilen nicht beeinträchtigt ist.

Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Rohrverbindung das Verbinden von Rohrabschnitten ohne gegenseitiges Verdrehen, sowie die Schaffung einer in gewissem Maße flexiblen Verbindung zwischen zwei nicht

genau miteinander fluchtenden Rohrabschnitten bei sicherer Abdichtung einer solchen Verbindung.

Durch ihre besondere Ausbildung mit dem in der Ringnut der Außenmuffe liegenden Dichtungsring, der gegen die erste Hülse anliegt, wirkt die erfindungsgemäße Rohrverbindung selbstzenirierend.

Es sist zwar bereits bekannt (US-PS 25 60 263), eine Rohrverbindung so auszubilden, daß sie eine gewisse Flexibilität aufweist, doch diese bekannte Rohrverbindung ist nur für relativ dünne Leitungen geeignet, nicht aber für schwere Rohre wie Erdölleitungen oder dergleichen. Einer der Gründe dafür ist darin zu sehen, daß diese Rohrverbindung zu viele lose Teile aufweist, was den Zusammenbau unter schwierigen Feldbedingungen erheblich erschwert. Außerdem genügt diese bekannte Verbindung auch hinsichtlich der Dichtigkeit nicht den höchsten Ansprüchen, wie sie z. B. beim Erdöl-Leitungsbau gestellt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 eine Längsschnittansicht der Enden zweier Rohrabschniue mit daran angebrachten Teilen einer Rohrverbindung vor dem Verbinden der beiden Rohrabschnitte miteinander,

F i g. 2 eine F i g. 1 entsprechende Darstellung nach dem Verbinden der Rohrabschnitte,

Fig.3 eine Teil-Schnittansicht zur Darstellung der Lage einer an einem Rohrabschnitt sitzenden Hülse in bezug auf eine am anderen Rohrabschnitt sitzende Außenmuffe bei einem größtmöglichen Ausrichtungsfehler zwischen den beiden Rohrabschnitten,

F i g. 4 eine F i g. 3 entsprechende Ansicht der Verbindung bei entgegengesetztem Ausrichtungsfehler, und

Fig.5 eine vergrößerte Schnittansicht einer Rohrwandung.

In F i g. 1 und 2 ist eine Rohrverbindung zum Verbinden zweier Rohrabschnitte A und B dargestellt. Die Rohrabschnitte sind beispielsweise aus mit einem duroplastischen Harz, etwa einem Epoxidharz und einem dazugehörigen Härter, einem Polyesterharz oder dergleichen getränkten oder beschichteten Glasfasern gefertigt. Ein solches Rohr kann als Endlosrohr hergestellt und dann in Abschnitte von vorbestimmter Länge geschnitten sein. Die Wandung der Rohrabschnitte hat z. B. einen Kern 8 aus harzgetränkten Glasfasern, weleher beiderseits eine Haut oder Harzschicht 6, 7 aufweist (F ig. 5).

Auf das Ende des Rohrabschnitts A ist eine erste Hülse C aufgesetzt und stoffschlüssig befestigt. Vor dem Befestigen der Hülse C wird eine zweite Hülse D und ein Abstandsring E aus elastischem Material auf den Rohrabschnitt A aufgeschoben. Der Abstandsring E kann aus Gummi, Neopren oder einem ähnlichen elastomeren Material sein. Die zweite Hülse Dhat ein Außengewinde 10 und einen Innendurchmesser 12, welcher größer ist als der Außendurchmesser des betreffenden Teils des Rohrabschnitts A. Der elastische Abstandsring E umgibt den Rohrabschnitt A zwischen den beiden Hülsen C und D. Sein Innendurchmesser isi etwas größer als der Außendurchmesser des Rohrabschnitts. Die stoffschlüssig auf dem Rohrabschnitt befestigte erste Hülse Cverhindert das Abziehen des Abstandsrings und der lose aufgesetzten, mit Außengewinde versehenen zweiten Hülse D. Für die stoffschlüssige Befestigung der ersten Hülse C auf den Rohrabschnitt verwendet man einen auf die Berührungsflächen aufgetragenen duroplastischen Harzkleber. Zu diesem Zweck erhält der Rohrabschnitt an seinem Ende eine Abschrägung oder Verjüngung 14. Diese erstreckt sich von der inneren Haut 6 zur äußeren Haut 7, so daß die Innenflächen der Hülse C stoffschlüssig mit den glatten Harzoberflächen der beiden Häute sowie mit dem Glasfaserkern 8 verbunden werden kann. Der vordere Rand 16 der ersten Hülse C steht etwas über den vorderen Rand 18 des Rohrabschnitts 18 hervor.

Die Hülsen C und D können im Schleudergußverfahren aus glasfaserverstärktem duroplastischem Harz gefertigt sein. Dabei können sie einstückig hergestellt und dann in die zwei dargestellten Teile zerschnitten sein. Die Innenflächen der beiden Hülsen können etwas abgeschrägt sein, so daß sich der Innendurchmesser von links nach rechts in F i g. 1 und 2 etwas vergrößert.

Am Rohrabschnitt B ist eine über das Ende hervorstehende Außenmuffe F stoffschlüssig befestigt Diese kann auf die in der US-PS 37 84 239 beschriebene Weise getrennt hergestellt und mittels eines duroplastischen Harzklebers auf dem Rohrabschnitt B befestigt sein. Wie der Rohrabschnitt A hat auch der Rohrabschnitt B ein abgeschrägtes bzw. verjüngtes Er-istück 17, so daß die Muffe Fstoffschiüssig mit den Haüischichten 5 und 7 sowie mit dem Glasfaserkern 8 verbunden sein kann. Die Muffe F kann jedoch auch direkt am Rohrabschnitt B angeformt sein. Zu diesem Zweck wird ein über das Ende der Form hervorstehender Formkern in den Rohrabschnitt eingesetzt, worauf das Ende des Rohrabschnitts und die Form durchgehend mit mit einem duroplastischen Harz getränkten oder beschichteten Glasfasern bewickelt werden und die Form nach dem Aushärten des Harzes entfernt wird. Die Form bzw. der Formkern kann zerlegbar oder aus einem verformbaren oder schmelzbaren Material sein, beispielsweise aus einer niedrig schmelzenden Metallegierung oder einer eutektischen Mischung anorganischer Salze. Der Schmelzpunkt einer solchen Legierung oder Mischung muß dann höher Hegen als die Aushärtetemperatur des Harzes.

Die Muffe F hat nahe ihrem vorderen Ende 22 ein Innengewinde 20 für den Eingriff des Außengewindes der Hülse D. An das Innengewinde 20 schließt sich rückwärts ein sich konisch verjüngendes Teil 24 der Muffe F an. Dieses dient der Aufnahme des von der ersten Hülse C und dem Abstandsring E umgebenen Endstücks des Rohrabschnitts A. Das konische Teil 24 der Muffe Fhat an der Innenseite eine Ringnut 26, in welcher ein mit der ersten Hülse C zusammenwirkender Dichtungsring 28 angeordnet ist. Ferner hat die Muffe Fan der Innenseite eine Ringstufe 30, an welcher die erste Hülse C mit ihrem Rand 16 aufsitzt

Die erfindungsgemäße Rohrverbindung ist in einem gewissen Winkel abknickbar, so daß die miteinander zu verbindenden Rohrabschnitte gegeneinander etwa abgewin^.il! sein können. Dies geschieht ohne Beeinträchtigung der durch die Anlage der Außenfläche der ersten Hülse Cam Dichtungsring 28 geschaffenen Abdichtung. Die Umfangsfläche der ersten Hülse C ist in bezug auf die Innenfläche 32 des hinteren Teils 24 der Muffe F so abgeschrägt oder verjüngt, daß bei der Verbindung der Teile ein bis zu einem vorbestimmten Winkel abknickbares Kugelgelenk entsteht, wobei die erste innere Hülse C innerhalb dieses gesamten Winkelbereicbes in Anlage an den Dichtungsring 28 bleibt, der eine selbstzentrierende Wirkung ausübt.

Die erste Hülse Chat an ihrer Umfangsfläche 34 eine sich zum Ende 16 hin verjüngende Kegelform. Das konische Teil 24 der äußeren Muffe Fhat eine sich von der Stufe 30 zum offenen Ende 22 hin erweiternde Innensei-

te bzw. Innenfläche 32. Etwa von der mit 35 bezeichneten Mitte der ersten Hülse Can ist die Abschrägung des zum inneren Ende 36 verlaufenden Teils 38 der Umfangsfläche schwächer ausgeprägt. Durch die Abschrägung bzw. Erweiterung der Innenfläche der Außenmuffe F ergibt sich zwischen ihr und dem Teil 38 der Umfangsfläche der ersten Hülse C ein gewisses Spiel. Von der Stufe 30 aus vergrößert sich der Innendurchmesser der Innenfläche 39 der Außenmuffe zu deren dem Ende 22 gegenüberliegenden hinteren Ende 37 hin. Die Abschrägung oder Verjüngung des Umfangs der ersten Hülse C gegenüber der Erweiterung der zugeordneten Innenfläche 33 der Außenmuffe Fergibt bei der Verbindung der Teile beiderseits der Berührungsstelle zwischen der Hülse C und dem Dichtungsring 28 ein Spiel um einen Winkel a (F i g. 2). Die Größe des Winkels a beträgt etwa 2°. Dabei beträgt dann der Winkel b, um welchen die Teile gegeneinander abgeknickt werden können, das Doppelte des Winkels a, also etwa 4°.

Diese Abknickbarkeit ergibt sich also nicht aufgrund übermäßig großer Toleranzen zwischen Innen- und Außenteilen. Da sich der Dichtungsring 28 im wesentlichen an der Stelle befindet, an welcher die in verschiedenem Maße abgeschrägten Flächen der Hülse C und Muffe F zusammenstoßen bzw. aneinanderliegen, bleibt er innerhalb des gesamten Winkelbereiches, in welchem der eine Rohrabschnitt gegenüber dem anderen verschwenkbar ist, in Anlage am Boden der Ringnut 26 sowie an der Außenfläche der ersten Hülse C. Beim Verlegen und Einbringen einer Rohrleitung steht der Dichtungsring der erfindungsgemäßen Rohrverbindung innerhalb des vorbestimmten Winkelbereichs der Ausrichtungsfehler zwischen miteinander verbundenen Rohren unter gleich starker Kompression. Der an der Stelle des Zusammenstoßes der voneinander weg verlaufenden abgeschrägten Flächen angeordnete Dichtungsring kommt beim Einführen der am Rohrabschnitt A sitzenden Teile der verbindung in die am Rohrabschnitt B sitzende Außenmuffe F unter Kompression, welche erhalten bleibt, so lange die zweite Hülse D gänzlich in die Außenmuffe Feingeschraubt ist. Ferner werden in dem Dichtungsbereich seitliche auf die Rohrabschnitte einwirkende Kräfte aufgenommen.

Der Abstandsring £ verteilt die axiale Belastung, welche andernfalls direkt von der ersten Hülse C auf die Gewindehülse D übertragen würde. Die Elastizität des Abstandsrings E trägt zu der vorstehend erläuterten Abknickbarkeit der Teile bei, sowie ferner dazu, die Belastungen auf die stoffschlüssige Verbindungslinie zwischen der ersten Hülse C und dem Endstück des Rohrabschnitts zi« verteilen.

Um das Einschrauben der Gewindehülse D in die äußere Muffe F zu erleichtern, kann die Gewindehülse an ihrem dem Abstandsring E gegenüberliegenden Ende mit in Abständen angeordneten Rippen 40 versehen 55 sein. An den Rippen greift dann ein Werkzeug zum Verdrehen der Gewindehülse bzw. zweiten Hülse Dan.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Rohrverbindung eines ersten Rohrabschnitts (A), an dem eine ihn umgebende erste Hülse (C) stoffschlüssig befestigt ist, mit einem zweiten Rohrabschnitt (B), an dessen Ende eine darüber hinaus hervorstehende Außenmuffe (F) stoffschlüssig befestigt ist die im Bereich ihres vorderen Endes (22) ein Innengewinde (20) für die Verbindung des ersten Rohrabschnitts (A) und einen rückwärts an das Innengewinde anschließenden, sich konisch verjüngenden Teil (24) mit einer Ringnut (26) sowie einen darin angeordneten Dichtungsring (28) aufweist, wobei der konische Teil (24) einen gleichsinnig koni- 1-5 sehen Abschnitt (34) der ersten Hülse (C) aufnimmt und der Dichtungsring (28) mit der ersten Hülse (C) zusammenwirkt und die Verbindung abdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise auf dem ersten Rohrabschnitt (A) rückwärts eier ersten Hülse (C) eine zweite, freie drehbare Hülse (D) mit einem Außengewinde (10) zum Zusammenwirken mit dem Innengewinde (20) der Außenmuffe (F) angeordnet und zwischen den einander axial gegenüberliegenden Druck übertragenden Stirnflächen der beiden Hülsen (C, D) ein den ersten Rohrabschnitt (A) umgebender elastischer Abstandsring (E) vorgesehen ist, und daß die erste Hülse (C) einen an den konischen Abschnitt (34) anschließenden Abschnitt (38) mit schwächerer Konusneigung aufweist, wobei der Dichtungsring (28) im BereL'h des Obergangs zwischen den beiden Abschnitten der ersten. Hülse/C) dicht an dieser anliegt und wobei ferner der konische Teil (24) der Außenmuffe (F) vor und hinter r^:er Ringnut (26) weiter ausgebildet ist, als der jeweilige Abschnitt der ersten Hülse (C), so daß sich eine gelenkige Verbindung mit dem Dichtungsring (28) als Gelenkachse ergibt

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der konische Teil (24) der Außenmuffe (F) an der Innenseite (32) eine sich zum offenen Ende (22) der Muffe hin erweiternde Abschrägung hat die von der Neigung der abgeschrägten Außenflächen (34,38) der ersten Hülse (C) verschieden ist so daß beim Verbinden der Teile miteinander beiderseits des Berührungsbereiches (35) zwischen dem Dichtungsring (28) und der ersten Hülse (C) ein vorbestimmter Winkel (a) eingeschlossen ist.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Winkelbereich, um welche die Teile (A, B) gegeneinander abknickbar sind, etwa 4° beträgt

4. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den abgeschrägten Flächen (32, 34, 38) der Außenmuffe (F) und der ersten Hülse (C) gebildete Winkel etwa 2° beträgt