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Steckverbindung zum Kuppeln von Druckleitungen insbesondere
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für den Untertagebergbau Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung
zum Kuppeln von Druckleitungen insbesondere für den Untertagebergbau, die einerseits
in einer Muffe und andererseits in einem in die Muffe einführbaren Nippelenden,wobei
die Muffe wenigstens eine tangentiale Bohrung für einen Schenkel eines U-förmigen
Bügels aufweist, der in eine Umfangsnut des Nippels einfaßt und diesen mit der Muffe
verriegelt.
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Derartige Steckverbindungen dienen z.B. zum Anschluß von druckmittelführenden
Leitungen, über die Einheiten des mechanisierten Ausbaus unter Tage mit Druckmittel,
das Drücke von 300 bar und mehr aufweisen kann, versorgt werden.
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Eine derartige Steckverbindung ist bekannt (DT-GM 1 953 434).
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Bei dieser Verbindung weist der Schenkel des Bügels einen Querschnitt
auf, der etwa dem kreisförmigen Querschnitt der Bohrung in der Muffe entspricht.
Auch der Querschnitt der Nut am Nippel ist dem Querschnitt des Schenkels angepaßt.
Aus montagetechnischen Gründen müssen allerdings die Querschnitte
von
Bohrung und Nut etwas größer sein, als der Querschnitt des Schenkels. Dadurch ergibt
sich im-montierten Zustand im wesentlichen eine Linienberührung zwischen dem Schenkel
des F gels und den Wandungen von Bohrung bzw. Nut. Weil bei unter Druck stehender
Steckverbindung der Bügel bzw. seine Schenkel im wesentlichen auf Scherung beansprucht
werden, ;--rgeben sich deshalb ungünstige Flächenpressungen und Spannungsverteilungen,
die bei extremen, insbesondere stoßartigen Belastungen der Verbindung zu unerwünschten
Verformungen oder sogar zu Zerstörung führen können. Außerdem können bei dieser
Steckverbindung Schwierigkeiten bei der Montage entstehen, die z.B. durch Verschmutzung
der Bohrung bedingt sind.
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Um diesen Schwierigkeiten aus dem Wege zu gehen, ist bereits vorgeschlagen
worden, den Querschnitt des Schenkel quadiatise und den Querschnitt der Umfangsnut
rechteckig auszuführen (DT-PS 1 204 894). Damit sollte einerseits die F] henpressung
zwischen Schenkel und Wandung der Umfangsnut verringert und andererseits die Montage
vereinfacht werden. Ein rechteckiger Schenkelquerschnitt bringt aber andere Nachteile
le mit sich, weil eine Verringerung der Flächenpressung nur dann erl.icht wird,
wenn die entsprechende Seite des Schenkels in bezug auf die zugeordnete Wandung
der Umfangsnut genau ausgerichtet ist.
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Schon geringfügige Verkantungen führen da##, daß eine Kante des Schenkels
in die Wandung der Umfangsnut einschneidet und diese beschädigt. Sehr ungünstig
ist das Zusammenwirken von Schenkel und Bohrung in der Muffe. Beim Montieren der
Steckverbindung, d.h. beim Einführen der Schenkel des Bügels in die Bohrungen der
Muffe graben sich nämlich die 1; tinten des Schenkels in die Wandung der Bohrungen
ein und bilden dort unerwünsche Riefen, die u.a. verhindern, daß der betreffende
Schwenk l sich optimal zur Umfangsnut einstellen kann. Im ungünstigen Fall
können
die Schenkel durch Riefenbildung in den Bohrungen so verformt werden, daß sie nicht
mit A5n entsprechenden Flächen, sondern mit Kalten an den Wandungen der UmfangsnuL
am Nippel anliegen.
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Im übrigen hat sich herausgeste3lt, daß die Scherbeanspruchung der
Schenkel des Bügels hauptsächlich im Bereich des Ein-bzw. Austritts des Schenkels
aus der Bohrung auftritt. Gerade in diesem Bereich ist aber die Spannungsverteilun
im Querschnitt des Schenkels bei belasteter Steckverbindung äußerst ungünstig, weil
der betreffende Schenkel sich lediglich m.
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einer oder zwei Kanten an der Wandung der zugeordneten Bohrung abstützen
kann und dementsprechend die ~Dertragung von Kräften zwischen dem Schenkel und der
Wandung der Bohrung nur über Bereiche extrem hoher Flächenpressung erfolgen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Sicherheit der vLeckverbindung,
insbesondere durch Verrirgerung der Flachenpressungen zu verbessern und günstige
Bedingungen für die Montage zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Querschnittsfläche des
Schenkels von zwei sich parallel zur Längs#iittelebene des Bügels erstreckenden
Geraden begreit#t wird, die über Abrundungsradien in die beiden Geraden verbindende
einandergegenüberliegende Radien übergehen, die jeweils klein sind als der Abstand
der Geraden voneinander.
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Damit erhält der Querschnitt des Schenkels eis; im wesentlichen ballige
Gestalt, die den Vorteil hat, daß die balligen Seiten der Schenkel sich einerseits
auf zugeordneten Wandungen der Umfangsnut am Nippel und andererseits am
zugeordneten
Abschnitt der Wandung der Bohrung in der Mulde abstützen können. Weil die Radien
verhältnismäßig groß gewählt werden können, erfolgt die Abstützung in beiden Fällen
über einen streifenförmigen bis flächeiihaften Bereich bei entsprechend geringen
Flächenpressungen. Die Radien der Querschnittsfläche des Schenkels können gleich
oder kleiner sein als die Radien der Bohrung bzw. der Querschnittsfläche der Nut,
die aber auch einen rechteckigen Querschnitt aufweisen kann. im allgemeinen fluchtet
der Mittelpunkt der Bohrung nicht mit dem Mittelpunkt der Querschnittsfläche der
Umfangsnut, sondern ist gegenüber dem letzteren sowoiil radial nach innen als auch
in Längsrichtung etwas verschoben, um ein geringeres Spiel der Verbindung und damit
eine geringere Abnutzung eines zwischen Muffe und Nippel angeordneten Dichtungsringes
zu erreichen.
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Darüber hinaus ergibt sich bei Verwendung eines Bügels mit dem angegebenen
Schenkelquerschnitt die Möglichkeit, die Steckverbindung insgesamt flacher zu bauen,
also die Umfangsnut im Nippel weniger tief auszuführen, als bei Verwendung eines
Bügels mit kreisförmigen Schenkelquerschnitten.
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Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, daß die Radien des Schenkelquerschnitts
einen gemeinsdmen Mittelpunkt aufweisen.
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Es kann aber in bestimmten Fällen günstiger sein, wenn die Radien
Mittelpunkte aufweisen, die längs einer in d Längsmittelebene verlaufenden Gerade
zueinander versetzt angeordnet sind. Damit erhält man nämlich die Möglichkeit, den
Querschnitt des Schenkels und insbesondere die Balligkeit der Seiten des Schenkels
so zu variieren, daß der Bügel zusammen mit den verschiedensten Arten von Steckverbindungen,
d.h.
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Muffen und Nippeln, verwendet werden kann. Diese Anpassung
ist
insbesondere dann gegeben, wenn die von den Radien überstrichenen Sektoren sich
teilweise überdecken oder anders ausgedrückt, wenn das Verhältnis von Länge zu Breite
der Querschnittsfläche des Schenkels zwischen 2:1 und 1:1 liegt.
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Im folgenden wird die Erfindung an].-nd eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels erläuLert, es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt
durch eine Steckverbindung, Fig. 2 in vergrößertem Maßstab eine Einzelheit des Gegenstandes
nach Fig. 1, Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 2.
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Die dargestellte Steckverbindung weist einen Nippel 1 auf, der das
Ende einer druckführenden Leitung bildet, und eine Muffe 2 als Anschluß, der z.B..
an einem Ventilkasten einer Ausbaueinheit des Untertagebergbaus vorgesehen ist.
Die Muffe 2 weist eine Stufenbohrung 3 mit einer kegelabschnittförmigen Anschlagfläche
4 auf, während der Nippel einen durchgehenden Kanal 5 und eine der Stufenbohrung
3 angepaßte äußere Form mit einer der Anschlagfläche 4 entsprechenden kegelabschnittförmigen
Schulter 6 besitzt. Am vorderen sich bis in den engeren Abschnitt der Stufenbohrung
3 erstreckenden Teil 7 d s Nippels 1 befindet sich eine Umfangsnut 8 für einen Dichtring
9, der die Steckverbindung gegen den Druck des Druckmittels abdichtet.
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Im Bereich des größeren Absohnil Los der Stufenbohrung 3 weist die
Muffe 2 zwei durchgehende tangentiale Bohrungen io,l1 auf, die die Stufenbohrung
3 teilweise durchsetzen. Im Bereich der Bohrungen lo, 11'jedoch in Längsrichtung
der Steckverbindung etwas verschoben, befindet sich am Nippel 1 eiil Umfangsnut
12, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel rechteckigen Querschnitt besitzt.
Die Umfangsnut 12 nimr Schenkel 13, 14 eines U-förmigen Bügels auf, die von außen
durch die Bohrungen lo, 11 durch den von der Umfangsnut 12 gebildeten Raum und durch
das andere Ende der Bohrungen 10,11 gesteckt sind. Wie sich unmittelbar lUS der
Darstellung in Fig. 1 ergibt, verriegeln die Schenkel 12, 13 die Steckverbindung
und verhindern, daß Nippel 1 und Muffe 2 sich gegenseitig in Längsrichtung verschieben.
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Wie sich insbesondere aus den Fig. 2 und 3 ergibt, weisen die Schenkel
13, 14 je zwei einander gegenüberliegende ebene Seiten und zwei einander gegenüberliegende
ballige Seiten auf. Im einzelnen wird der Querschnitt des in Fig. 2 dargestellten
Schenkels 14 von zwei sich parallel zur Längsmittelebene 15 des Bügels erstreckenden
Geraden 16, 17 begrenzt, die über Abrundungsradien 18 in die beiden Geraden 16,17
verbindende, einander gegenüberliegende Radien 195 20 übergehen, die jeweils kleiner
sind als der Abstand der Geraden voneinander. Bei der dargestellten Ausführungsform
sind die Mittelpunkte 21, 22 der betreffenden Radien 20 bzw. 19 in der Längsmittelebene
15 so gegeneinander versetzt, daß das Verhältnis von Länge zu Breite des Schenkelauerschnittes
kleiner als 2:1 ist. Andererseits entsprechen die Radien 19, 20 im wesentlichen
dem Radius der Bohrung 12, so daß der Schenkel 14 im Bereich 23 flächig an der Wandung
24 der Bohrung 12 anliegt und sich in einem linienförmiLtn bis
streifenförmigen
Bereich 25 der Wandung 26 der Umfangsnut 12 an dieser Wandung abstützt. Die Abstützung
zwischen dem Schenkel 14 und der Wandung der Umfangsnut kann verbessert werden,
wenn die Umfangsnut einen kreisförmigen Querschnitt 27 aufweist, der in Fig. 2 mit
strichpunktierten Linien eingezeichnet ist.
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Aus den Fig. 1 und 2 ergibt sich unmittelbar, daß sich die Schenkel
13 bzw. 14 des Bügels ohne Schwierigkeiten in die zugeordneten Bohrungen lo, 11
der Muffe 2 einführen lassen, weil ggf. vorhandener Schmutz verdrängt werden kann.
Ferner ist ersichtlich, daß die Schenkel sich auf verhältnismäßig großen Flächen
an den Wandungen der Bohrungen bzw. der Umfangsnut abstützen können, so daß bei
Belastung der Steckverbindung die Flächenpressungen gering Leiben.
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Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel bezeichnen gleiche
Bezugszeichen gleiche Teile. Die beiden Radien 19, 20 besitzen einen gemeinsamen
Mittelpunkt 28, der zugleich auch Mittelpunkt der Querschnittsfläche ist.
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Dadurch ergibt sich bei Belastung des betreffenden Schenkels zwischen
den Bereichen 23 und 25 eine etwas günstigere Spannungsverteilung, weil ein etwas
größerer Tei L der Querschnittsfläche für die Übertragung der Kräfte genutzt wird.
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- Patentansprüche -