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"Rohrverbindung" Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung für unvorbereitete
Rohrenden.
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Es sind bereits die verschiedensten Rohrverbindungen bekannt. Die
häufigste Verbindungsart von Rohren, die eine dichte Rohrverbindung für Rohre garantieren
soll7 die im Betrieb einem höheren ueberdruck ausgesetzt sind,
besteht
darin, daß an den zu verbindenden Rohrenden Rohrflansche angeschweißt werden, die
sodann vorzugsweise über zusawzliche Dichtungsringe miteinander verspannt werden.
Rei derartigen Rohrverbindungen ist es also notwendig, d>ß zunächst jeweils entsprechende
Flansche an den Rohrenden angebracht werden. Dies ist verhältnismäßig aufwendig.
Ein schnelles Verbinden von neu zugeschnittenen Rohren isç unter diesen Umständen
oft nicht möglich. Ein weiterer Flachteil dieser Rohrflanschverbindlangen besteht
darin, da3 die Rohrflansche zumeist ein verhältnismäßig großes Spiel haben. Dies
kann dazu führen, daß die Rohrenden in einer gegeneinander versetzten Lage miteinander
verbunden werden, wodurch einerseits der Rohrquerschnitt verengt wird, was zu Staueffekten
führen kann, und wodurch andererseits die Stabilität und die Dichtung der Rohrverbindung
beeinträchtigt wird.
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Der vorliagenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine
Rohrverbindung zu schaffen, mit der unvorbereitete Rohrenden in einfacher Weise
sicher miteinander verbunden werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine auf die zu verbindenden
Rohrenden aufschiebbare Dichtungshülse mit einer sich von ihren beiden Enden her
konisch gegen einen mittleren Umfang hin erweiterenden Außenfläche und durch jeweils
auf einen sich konisch erweiternden Außenflächenteil der Dichtungshülse aufgeschobene,
mit~einander verspannbare Flanschringe.
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Mit einer derarigen Rohrverbindung können in einfacher Weise unvorbereitete
Rohrenden mit~einander verbunden werden. Die Verbindungen sind äußerst einfach herzustellen.
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Ein besonderer Vorteil der Rohrverbindung besteht darin, daß die miteinander
zu verbindenden Rohrenden auch im verbundenen Zustand genau miteinander fluchten.
Darüberhinaus weist eine derartige Rohrverbindung eine sehr hohe Belastbarkeit auf.
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Vorzugsweise liegt der Steigungswinkel der konischen Außenflächenteile
der Dichtungshülse zwischen etwa 3 uad 10° in Bezug auf die Längsachse der Dichtungshülse.
Besonders gute Ergebnisse haben sich in diesem Falle dann ergeben, wenn die Dichtuphülse
aus einem elastomeren Material bestand.
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Für die praktische Durchführung hat sich ein Steigungswinkel von 50
besonders bewährt. Dieser Steigungswinkel wird insbesondere in Verbindung mit Dichtungshülsen
aus einem thermoplastischen Material verwandt.
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Um eine möglichst starke Kraft auf die Dichtungshülse und ein Fließen
des Materials der @ichtungshülse zu erreichen, weisen die Flanschringe jeweils einen
Innenkonus auf, dessen Steigungswinkel vorzugsweise gleich dem Steigungswinkel der.
Ikonischen Außenflächenteile der Dichtungshülse ist. Es können jedoch auch größere
Steigungswinkel für den Innenkonus der Flanschringe verwandt werden, Um die Gefahr
eines zu starken radialen Abfließens von Dichtungshülsenmaterial nach außen zwischen
den einander gegenüber-liegenden Flächen der Flanschringe zu vermeiden,
wird
die Dichtungshülse zweckmäßigerweise derart ausgebildet, daß die beiden konischen
Außenflächenteile der Dichtungshülse in einen einen maximalen äußeren Durchmesser
der Dichtungshülse bildenden Bund übergehen.
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Dieser Bund kann dabei zweckmäßig in Form einer einen dreieckf-örmigen
Querschnitt aufweisenden Rippe ausgebildet sein. Die Seitenflächen der Rippe weisen
in diesem Falle sodann vorzugsweise jeweils einngroßeren Steigungswinkel als der
Steigungswinkel des anschließenden konischen Außenflächenteiles der Dichtungshülse
auf. Zweckmäßig werden in Verbindung mit;:einer derart ausgestalteten Rippe die
Innenflächen der Flanschringe an den einander zugewandten Enden jeweils über einen
kleineren Teil der axialen Gesamtlänge an die Form des Bundes angepaßt.
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Dies führt sodann azu, daß beim Verspannen der Flanschringe der Bund
gestützt und gerade in Höhe der Verbindungsstelle der beiden Rohrenden radial nach
einwärts gedrückt wird.
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Für die Herstellung von besonders dauerhaften und-besonders hoch belastbaren
Rohrverbindungen hat es sich als besonders geeignet erwiesen, die axiale Länge der
Innenfläche eines Flanschringes größer und vorzugsweise gleich dem halben Innendurchmesser
der zu verbindenden Rohre zu wählen.
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Besonders günstige Ergebnisse in. Bezug auf eine hohe Belastbarkeit
haben sich insbesondere auch dann ergeben, wenn die Flanschringe im Verhältnis zu
der Dichtungshülse derart bemessen waren, daß die einander zugewandten Blanschflächen
der auf die Dichtungshülse aufgeschobenen Flanschringe im noch nicht verspannten
Zustand einen Abstand voneinander aufwiesen, der größer oder gleich der doppelten
axialen Flanschbreite eines Flanschringes ist.
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Das Spiel zwischen dem Innendurchmesser der Dichtungshülse und dem
Außendurchmesser der zu verbindenden Rohre sollte möglichst klein gehalten werden
und maximal nicht größer als 1 Millimeter sein. Die Festigkeit der Rohrverbindung
sowie die Belastbarkeit der Rohrverbindung verschlechtern sich verhältnismäßig schnell
mit zunehmendem Spiel zwischen Dichtungshülse und Rohraußenumfang.
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Um die beiden miteinander zu verbindenden Rohre möglichst derart in
die Verbindungshülse einzuführen, daß der Rohrstoß möglichst in der axialen Höhe
liegt, in der sich auch die gedachte Schnittlinie der sich konisch erweiternden
Außenflächenteile liegt, wird vorzugsweise auf der Innenseite der Dichtungshülse
ein Anschlag vorgesehen. Ein solcher Anschlag kann beispielsweise aus einer dünnen
Ringlippe bestehen, die aus einem Stück mit der Verbindungshülse ausgeformt ist.
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Im folgenden soll die Erfindung näher anhand von in der Zeichnung
dargestellten vorzugsweisen Ausführungsbeispielen erläutert werden. In der Zeichnung
zeigen: Fig 1 eine erste Ausführungsform einer gemäß der Erfindung ausgebildeten
Rohrverbindung, und Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer gemäß der Erfindung
ausgebildeten Rohrverbindung.
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In Fig. 1 sind die beiden miteinander zu verbindenden Rohre 1 und
2, die den gleichen Außendurchmesser besitzen, in die einander gegenüberliegenden
Enden einer Dichtungshülse 5 eingesteckt. Die Dichtungshülse 3 weist vorzugsweise
einen Innendurchmesser auf, der gleich dem Außendurchmesser
der
miteinander zu verbindenden Rohre 1 und 2 ist. Das Spiel zwischen dem Außenumfang
der Rohre und dem Innendurchmesser der Dichtungshülse sollte vorzugsweise nicht
größer als 1 Millimeter sein. Die Belastbarkeit der Rohrverbindung hängt wesentlich
mit davon ab, ob das Spiel möglichst klein ist. Um die Enden der Rohre 1 und 2 möglichst
auf der Mitte der axialen Länge der Dichtungshülse 3 gegeneinander zur Anlage zu-bringen,
ist auf der Innenseite der Dichtungshülse 3 eine radial nach einwärts vorstehende
Ringlippe 4 ausgebildet. Diese Ringlippe 4 könnte auch aus einem einfachen Nippel
oder dergl. bestehen und dient lediglich dazu, einen Anschlag beim Einschieben eines
Rohrendes in die Dichtungshülse zu bilden. Die Ringlippe 4 sollte dabei eine möglichst
geringe axiale Breite haben, damit die Rohrenden möglichst eng aneinander stoßen.
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Die Dichtungshülse 3 weist auf ihrer Außenfläche zwei konische Außenflächenteile
5 und 6 auf, die vorzugsweise denselben Steigungswinkel Alpha in Bezug auf die Längsachse
der Dichtungshülse 3 haben. Falls Rohre mit unterschiedlichen Wandstärken oder auch
mit unterschiedlichen Außendurchmessern miteinander verbunden werden sollen, so
kann es sich auch als zweckmäßig erweisen, verschiedene Steigungswinkel Alpha für
die beiden konischen Außenflächenteile 5 und 6 zu wählen. Die konischen Außenflächenteile
5 und 6 erweitern sich gegen die Mitte der Dichtungshülse hin und sie schneiden
sich in einem mittleren Umfang 7.
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Dieser mittlere Umfang 7 ist in Fig. 1 als gedachte Schnittlinie der
verlängerten Außenflächenteile eingezeichnet. Diese Schnittlinie der beiden konischen
Außenflächenteile 5 und 6 soll zweckmäßigerweise in axialer Höhe der Ringlippe 4
und damit der Stoßstelle der beiden Rohrenden 1 und 2 liegen.
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In axialer Höhe des mittleren Umfanges 7 kann zusätzlich noch ein
Bund 8 vorgesehen sein, der aus einem Stück mit der Dichtungshülse 3 ausgeformt
ist. Die Querschnittsform dieses Bundes kann an sich beliebig gewählt werden.
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Der Bund dient im wesentlichen als eine Art wulstförmige Außenwandverstärkung
der Dichtungshülse, die ein Abfließen des Materials der Dichtungshülse radial nach
außen in axialer Höhe der Stoßstelle der beiden Rohrenden möglichst verhindert.
Vorzugsweise wird der Bund 8 in Form einer einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisenden
Rippe ausgebildet, deren Seitenflächen 9 und 10 einen größeren Steigungswinkel in
Bezug auf die Längsachse der Dichtungshülse aufweisen als der übrige konische Außenflächenteil
5 bzw. 6 der Dichtungshülse 3.
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Die Dichtungshülse 3 besteht aus einem unter Krafteinwirkung fließfähigen
Material. Für die Ausbildung einer sehr hoch belastbaren Rohrverbindung kann die
Dichtungshülse so z.B. aus einem Metall oder einer Legierung bestehen. Vorzugsweise
wird als Dichtungshülsenmaterial jedoch ein F;uns-tstoffmateriaI verwandt. Bei der
Verwendung von elastomeren Materialien für die Dichtungshülse 3 haben sich Steigungswinkel
zwischen vg und 100 für die konischen Außenflächenteile 5 und 6 unabhängig von dem
Rohrinnendurchmesser der miteinander zu verbindenden Rohre als geeignet erwiesen.
Die besten Erfahrungen wurde insgesamt jedoch mit einem Steigungswinkel von 50 gemacht.
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Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die Dichtungshülse 3 aus einem
thermoplastischen Material besteht.
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Auf die konischen Außenflächenteile 5 und 6 der Dichtungshülse 3 ist
jeweils ein Flanschring 12 bzw. 13 aufgeschoben.
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Die Flanschringe sind vorzugsweise auf ihrer Innenfläche 14,15 konisch
ausgebildet, wobei der Steigungswinkel
dieses Konus zweckmäßigerweise
dem Steigungswinkel des zugeordneten konischen Außenflächenteiles 5 bzw. 6 entspricht.
Der Konuswinkel dieser Innenflächen 14 und 15 der Flanschringe 12 und 13 kann jedoch
auch etwas größer als der Steigungswinkel Alpha dieser Außenflächenteile 5 und 6
sein. Die axiale Länge A entspricht vorzugsweise der Hälfte des Innendurchmessers
des zugeordneten, zu verbindenden Rohres. Die konischen Außenflächenteile 5 und
6 weisen eine solche axiale Länge auf, daß die konische Innenfläche 14 bzw. 15 des
zugeordneten Blanschringes im auf die Dichtungshülse 3 aufgeschobenen Zustand völlig
auf der konischen Außenfläche 5 bzw. 6 anliegt und daß gleichzeitig noch ein Abstand
zwischen den einander zugewandten Flanschflächen 17 und 18 und den diesen Flächen
zugewandten Fußpunkten 19 bzw. 20 des Bundes 8 der Dichtungshülse 3 verbleibt. Wird
ein derartiger Bund 8 an der Dichtungshülse 3 vorgesehen, so werden die konischen
Innenflächen 14 und 15 der Flanschringe 12 und 13 jeweils auf einen geringen Teil
ihrer axialen Länge und auf der dem Bund zugewandten Seite derart ausgestaltet,
daß sie an die Außenfläche des Bundes angepaßt sind.
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In Fig. 1 sind entsprechend dem dreieckförmigen Querschnitt des Bundes
8 Innenflächen 21 und 22 vorgesehen, die einen Innenkonus mit einem gegenüber der
übrigen Innenfläche der Flanschringe größeren Steigungswinkel aufweisen, der an
den Steigungswinkel der Seitenflächen des Bundes 8 angepaßt ist.
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Die Flanschteile 23 und 24 der Flanschringe 12 und 13 weisen miteinander
fluchtende Bohrungen 25 und 26 bzw. 27 und 28 auf, durch die Schrauben 30 hindurchgeführt
werden können, auf die jeweils eine Mutter 31 aufschraubbar ist.
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Durch Anziehen der Muttern 31 auf den Schrauben 30 können sodann die
Flanschringe 12 und 13 in axialer Richtung miteinander verspannt werden.
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Die Abmessungen der Dichtungshülse 3 sowie der Flanschringe 12 und
13 sind vorzugsweise derart gewählt, daß der Abstand C zwischen den einander zugewandten
Flanschflächen 17 und 18 gleich oder größer als die doppe#lte axiale Breite B eines
Flanschteiles 23 bzw. 24 ist, wenn die Flanschringe lediglich auf die konischen
Außenflächenteile der Dichtungshülse 3 aufgeschoben und noch nicht miteinander verspannt
sind.
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Bei der Herstellung der in Fig. 1 gezeigten Rohrverbindung wird die
Dichtungshülse 3 vorgesehen, auf die bereits die Flanschringe 12 und 13 aufgesetzt
sind. In die Dichtungshülse 3 werden die miteiander zu-verbindenden Rohre 1 und
2 bis zum Anschlag an der Ringlippe 4 eingesteckt.
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Sodann werden die Muttern 31 auf den Schrauben 30 angezogen, wodurch
die Flanschringe 12 und 15 in axialer Richtung gegeneinander bewegt werden. Hierdurch
wird auf die Dichtungshülse 3 eine hauptsächlich radiale Kraft gegen die äußeren
Umfänge der Rohrenden 1 und 2 hin ausgeübt. Das Material der Dichtungshülse 3 beginnt
dabei gegen die Rohre 1 und 2 hin zu fließen und wird bei noch weiter zunehmendem
Druck bei einer weiteren Verspannung der Flanschringe 12 und 13 gegeneinander schließlich
vollständig verfestigt. Nach diesem Verfestigungszustand des Materials der Dichtungshülse
3 bleibt die Verbindung selbst, wenn die Flanschringe 12 und 13 wieder entfernt
würden, als feste Rohrverbindung bestehen.
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Die in Fig. 2 dargestellte Rohrverbindung unterscheidet sich von der
in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen
Rohrverbindung nur dadurch, daß der Bund 8' einen rechteckförmigen statt dreieckförmigen
Querschnitt aufweist. Weiterhin sind die Flanschringe nicht mit Hilfe von Schrauben
30 und Muttern 31 sondern dadurch miteinander verspannbar, daß der eine Flanschring
12' ein Außengewinde 33 aufweist, das mit einer tberwurfmutter 34 in Eingriff gebracht
werden kann.
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Bei dünnwandigen Rohren aus Stahl oder aus nichtmetallischen Werkstoffen
wurden bei der Verwendung eines Synthesekautschuks (Warenzeichen BUNA BB 2304) für
das Material der Dichtungshülse Rohrverbindungen hergestellt, die einem Druck von
6 kp/cm2 bei 21000 gut standhièten.
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In einem anderen Versuch wurde eine Rohrverbindung von Rohren mit
60 mm Innendurchmesser und 3 mm Wandstärke hergestellt. Die Rohrverbindung wurde
während einer Woche mit 3 t belastet, ohne daß sich irgendwelche Veränderungen gezeigt
hätten. Die gleiche Rohrverbindung wurde anschliessend mit 40 atii belastet. Auch
in diesem Falle zeigte die Rohrverbindung keinerlei Veränderungen.
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- Patentansprüche -