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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,dje einerseits
in einer Muffe und andererseits in einem in die Muffe einführbaren Nippel enden,wobei
die Muffe wenigstens eine tangentiale Bohrung für einen Schenkel eines U-förmigen
Bügels aufweist, der in eine Umfangsnut des Mippels einfaßt und diesen mit der Muffe
verriegelt.
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Derartige Steckverbindungen dienen z.b. zum Anschlrjß voll druckmittelführenden
Leitungen, über d # edie Einheiten des mechanisierten Ausbaus unter Tage mit Dr@ckmittel,
das Drück-e von 300 bar und mehr aufweisen kann, versorgt werden.
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Eine derartige Steckverbindung ist bekannt (DT-GM 1 953 itS Bei dieser
Verbindung weist der Schenke@ des Bügel@ einet 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 Querschnt rte
von Bohrung und Nut etwas größer
sein, als der Querschnitt des Schenkels. Datjurcii ergibt sich im montierten Zustand
im wesentlichen eine Linienberührung zwischen dem Scher-lhel des Bügels und den
Wandungen von Bohrung bzw. Nut. Weil bei unter Druck stehell(ler Steckverbindung
der Bügel bzw. seine Schenkel im wesentlichen auf Silierung beansprucllt werden,
ergeben sicht deshalb ungünstige Flächenpressungen und Spannungsverteilungen, die
bei extremen, insbesondere stoßartigen Belastungen der Verbindung zu unerwünschten
Verformungen ~der sogar zu Zerstörung führen können. Außerdem können bei dieser
Steckverbindunt.
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Schwierigkeiten bei der Montage entsteheij, die z.B. durch Verschmutzung
der Bohrung bedirlgt sind.
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Um diesen Schwierigkeiten aus dem Wege zu gehen, ist bereits vorgeschlagen
worden, den Querschnitt des Schenkel quadratisch und den Querschnitt der Ilmfangsnut
rechteckig auszuführen (DT-PS 1 204 894). Damit sollte einerseits die Flächenpressung
zwischen Schenkel und Wandung der Umfangsnut verringert und andererseits die Montage
vereinfacht werden. Ein rechteckiger Schenkelquerschnitt bringt aber andere Nachteile
mit sich, weil eine Verringerung der Flächuitpressung tur dann erreicht wird, wenn
die entsprechende Seite des Schenkels in bezug auf die zugeordnete Wandung der Umfangsnut
genau ausgerichtet ist.
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Schon geringfilgige Verkantungen führen dazu, 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 Kanten des Schenkels in die Wandung der Bohrungen
ein und bilden dort unerwünschte Riefen, die u.a. verhindern, daß der betreftende
Schenkel sich optimdl zur Umfangsnut einstellen kann. Außerdem werden dabei auch
die Kanten durch Gratbildung verformt. Im ungünstigen Fall
können
die Schenkel durch Riefenbildung in den Bohrungen so verformt werden, daß sie nicht
mit den entsprechenden Flachen, sondern mit Kanten bzw. Graten an den Wandungen
der Umfangsnut am Nippel anliegen.
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Die Verwendung von Bügeln mit rundem Schenkelquerschnitt in Nuten
mit rechteckigem Querschnitt oder die Verwendung von Bügeln mit quadratischem Schenkelquerschnitt
in Nuten mit rundem Querschnitt führt zu keinen besseren Ergebnissen, weil entweder
ungünstige Flächenpressungen oder Riefen- bzw. Gratbildung oder beide auftreten.
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Im übrigen hat sich }terausgestellt, daß die Scherbeansj#rucJtiIrg
der Schenkel des Bügels hauptsäciiltch ini bereich des Ein-bzw. Austritts des Schenkels
aus der Bohrung auftritt. Gerade in diesem Bereich ist aber die Spannungsverteilung
im Querschnitt des Schenkels bei belasteter Steckverbindung äußerst ungünstig, weil
der betreffende Schenkel sich lediglich mit einer oder zwei Kanten an der Wandung
der zugeordneten Bohrung abstützen kann und dementsprechend die Obertraguitg 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 icherheit der Steckverbindung, insbesondere
durch Verringerung der Flchenpressunge 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 einer dem Grund der Umfangsnut zugeordneten Geraden begrenzt ist,
die an ihren Enden über Abrundungsradien in Kreisbögen übergeht, deren Radien dem
Radius der Bohrung im wesentlichen entsprechen und die an der der Geraden gegenüberliegenden
Seite des .chenkels mit einem Bogen ineinander überführt sind.
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Damit erhält der Querschnitt des Schenkels eine im wesentlichen ballige
bzw. eiförmige Gestalt, die den Vorteil hat, daß die balligen Seiten der Schenkel
sich einerseits auf zugeordneten Wandungen der Umfangsnut am Nippel und andererseits
an einem zugeordneten Abschnitt der Wandung der Bohrung in der Muffe abstützen können,
während die ebene Seite des Schenkels am Grund der Nut geführt und gehalten ist.
Grundsätzlich kann ein Bügel mit dem angegebenen Schenkelquerscnnitt sowohl bei
Nuten mit runden als auch bei Nuten mit rechteckigem Querschnitt verwendet werden,
ubei die Abstützung im Bereich der Wandung der Bohrung über einen flächenhaften
Bereich und an den Wandungen der Umfangsnut über einen streifenförmigen bis flächenhaften
Bereich jeweils bei entsprechend geringen Flächenpressungen erfolgt. Das trifft
auch dann noch zu, wenn, wie allgemein üblich, der Mittelpunkt der Bohrung nicht
mit dem Mittelpunkt der Querschnittsfläche der Umfangsnut fluchtet, sondern gegenüber
dem letzteren sowohl radial nach innen als auch in Längsrichtung etwas verschoben
ist, um ein geringes Spiel der Verbindung und damit eine geringere Abnutzung eines
zwischen Muffe und Nippel angeordneten Dichtungsringes zu erreichen. Auch dann läßt
sich eine flächenhafte Abstützung zwischen dem Schenkel und der Wandung der Bohrung
erreichen, während gleichzeitig die Reinigungswirkung bei der Montage erhalten bleibt,
weil die Fläche des Schenkelquerschnitts insgesamt kleiner ist, als die Fläche des
Bohrungsquerschnitts.
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Die Querscit'#tittsfläche des Schenkels und insbesondere die Balligkeit
der Seiten des Schenkels kann aber auch variiert werden, so daß der Bügel mit den
verschiedensten Arten von Steckverbindungen ~ d.h. Muffen und ITippeln,noch besser
angepaßt ist. Das läßt sich dadurch erreichen, daß die Kreisbögen Mittelpunkte aufweisen,
die längs einer Parallelen zur Geraden zueinander versetzt angeordnet sind und daß
die von den Kreisbögen begrenzten Sektoren sich teilweise überdecken.
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In jedem Fall kann es zweckmäßig sein, wenn die sich senkrecht über
der Geraden erstreckende Abmessung der Querschnittsfläche des Schenkels größer als
die Tiefe der Umfangsnut ist, weil sich dann der Schenkel über die gesamte Länge
der Bohrung an denlzugeordneten Absc#hnitt der Wandung der Bohrung abstützen kann
und dementsprechend weitgehend von Biegebeanspruchungen entlastet ist.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels erläutert; es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnit-t durch eine
Steckverbindung, Fig. 2 in vergrößertem Maßstab eine Einzelheit des Gegenstandes
nach Fig. 1, 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 V ntilkasten einer~ Ausbaueinheit des Untertagebergbaus vorgesehen ist.
Die Muffe 2 weist eine Stufenbohrung 3 mit eil. r kegelabschnittförmigen Anschlagfläche
4 auf, während der Nippel einen
durchgehenden Kanal 5 und eine der
Stufenbohrung 3 angepaßte äußere Form mit einer der Anschlagflache 4 entsprechenden
kegelabschnittförmigen Schulter 6 besitzt. Am vorderen sich bis in den engeren Abschnitt
der Stufenbohrung 3 erstreckenden Teil 7 des 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 Abschnittes der Stufenbohrung 3 weist die
Muffe 2 zwei durchgehende tangentiale Bohrungen 10,11 auf, die die Stufenbohrung
3 teilweise durcllsetzen. Im Bereich der Bohrungen lo, 11, jedoch in Längsrichtung
der Steckverbindung etwas verschoben, befindet sich am Nippel, 1 eine Umfangsnut
12, die beim dargestellten ?ttsfüiiflingsi. ispiel rechteckigen Querschnitt besitzt.
Die Umfangsnut 12 nimmt Schenkel 13, 14 eines U-f<#migen 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
aus 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 Fig. 2 ergibt, weisen die Schenkel 13, 14
jeweils eine Querschnittsfläche auf, die von einer dem Grund 15 der Umfangsnut 12
zugeordneten Geraden 16 und zwei daran anschließenden Kreisbögen 17, 18 begrenzt
wird.
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Die Kreisbögen 17,18 gehen einerseits über Abrundungsradien 19 in
die Gerade 16 und andererseits über ein Bogenstück 20, das beim dargestellten Ausführungsbeispiel
eine stärkere
Krümmung als die Kreisbögen 17, 18 besitzt, ineinander
über.
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Die Kreisbögen 17, 18 besitzen Hittelpunkte-21, 22, die auf einer
Parallelen 23 zur Geraden 16 versetzt zueinander angeordnet sind. Dabei ist der
Mittelpunkt 21 dem Kreisbogen 18 und der Mittelpunkt 22 dem Kreisbogen 17 zugeordnet,
so daß die von den Kreisbögen 17 bzw. 18 begrenzten Sektoren sizi, teilweise überdecken
und der Querschnitt des Schenkels eine im wesentliche eiförmige Gestalt erhält.
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Die Radien der Kreisbögen 17, 18 besitzen die gleiche Größe wie die
Radien der Bohrungen lo bzw. 11, so daß beim dargestellten Ausführungsbeispiel der
Schenkel die Umfangsnut 12 überragt und in einem flächenhaften Bereich 24 über die
gesamte Länge der Bohrung lo an deren Wandung abgestützt ist. Außerdem kann sich
der Schenkel über einen linienförmigen bis streifenförmigen Bereich 25 an einer
Seitenwandung 26 der Umfangsnut 12 abstützen. Dadurch werden unerwünschte und unzulässige
Flächenpressungen und dementsprechend hohe Beanspruchungen der Bauteile vermieden.
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Aus der Darstellung in Fig. 2 ergibt sich auch, daß die Schenkel
13 bzw. 14 des Bügels ohne Schwierigkeiten in die zugeordneten Bohrungen lo, 11
der Muffe 2 eingeführt werden können, weil sie ggf. vorhandenen Schmutz verdrängen.
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Im vorstehenden Ausführungsbeispiel wurde ein Nippel 1 beschrieben,
dessen Umfangsnut 12 einen etwa rechteckigen Querschnitt aufweist. Es sind jedoch
auch Nippel bekannt, deren Umfangsnut von dieser Form abweicht, derart, daß die
vom Umfang ausgehenden in radialer Richtung verlaufenden Wände zunächst senkrecht
zur Längsachse des Nippels stehen und dann in einen abgerundeten Nutgrund übergehen.
Für derartige Nippel
läßt sich der obenbeschriebene U-förmige Bügel
ebenfalls mit Vorteil verwenden.
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Patentansprüche: