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Rohrkupplun g
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Die Erfindung betrifft eine Rohrkupplung zum lösbaren Verbinden zweier
Rohrenden, mit zwei Kupplungsteilen, von denen der eine als Muffenteil und der andere
als Steckteil ausgebildet ist, mit zusammenwirkenden kugelsegmentförmigen Lagerflächen
an der Innenseite des einen Kupplungsteils und an dem diesem zugeordneten Rohrende,
mit einer Ringdichtung zwischen den Lagerflächen und mit einer Vorrichtung zum Zusammenhalten
der beiden Kupplungsteile.
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Bei einer bekannten Rohrkupplung dieser Art kann also das eine Rohrende
im Bereich der kugelsegmentförmigen Lagerflächen gegonEber dem zugeordneten Kupplungsteil
verschwenkt werden, so daß sich Rohre auch in einer zueinander nicht
koaxialen
Lage verbinden lassen. Bei der bekannten Rahr kupplung jedoch erstrecken sich die
kugelsegmentförmigen Lager flächen nur im Bereich des grßnten Außenumfanges des
Rohrendes. Bs ergeben sich deshalb, in axialer Richtung gesehen, nur kleine sich
formschlüssig hinterschneidende Flächen.
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Die bekannte Rohrkupplung hat den Nachteil, daß bei starker Belastung
durch den Innendruck7 d.h. bei hohen Betriebsdrücken, die kugelsegmentförmigen Lagerflächen
durch die in axialer Richtung wirksamen Kräfte so stark beansprucht werden können,
daß sie sich aufgrund zu großer spezifischer Flächenpressung verformen. Es kann
somit nicht nur ein Verklemmen, sondern sogar ein Festfressen der zueinander schwenkbaren
Teile möglich werden. Wenn sich diese in einer nicht zueinander koaxialen Stellung
befinden, d.h. wenn die gegebene Schwenkmöglichkeit ausgenutzt wird, ist eine über
den Umfang gleichmässig verteilte Kraftübertragung zwischen den beiden mit den kugelsegmentförmigen
Flächen versehenen Teilen nicht möglich.
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Vielmehr werden meist auf einen Teil des Umfangs Druckkanten entstehen,
so daß auch außerhalb des kugelsegmentförmigen Flächenbereichs mit der Entstchung
von Druckkanten gerechnet werden muß, die ebenfalls au große Flächenpressungen und
damit Verformungen ergeben.
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Hiervon ausgehend lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine
Rohrkupplung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß in jeder möglichen Schwenkstellung
zwischen dem einen Kupplungsteil und dem ihm zugeordneten Rohrende ein zur Übertragung
der axialen Kraftkomponenten ausreiqhend großer Flächenbereich zur Verfügung steht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
sich die kugelsegmentförmige Lagerfläche des betreffenden Kupplungsteils in axialer
Richtung schalenförmig öffnet, daß die kugelsegmentförmige Lagerfläche am Rohrende
entsprechend gerichtet ist und einen kleineren Maximaldurchmesser hat als die kugelsegmentförmige
Lagerfläche des Kupplungsteils, und daß ein Federelement vorgesehen ist, welches
die kugelsegmentförmigen Lagerflächen aneinanderdrückt.
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Aufgrund dieser Ausbildung lassen sich ohne Schwierigkeiten wesentlich
größere Lagerflächen erhalten, die für die Übertragung axial gerichteter Beanspruchungen
zur Verfügung stehen. Auch haben die Lagerflächen gegenüber der axialen Richtung
einen wesentlich größeren Anstellwinkel, was für die Beanspruchung der Flächen bei
der Kraftübertragung günstig ist. Aus der Differenz zwischen dem Maximaldurchmesser
der kugelsegmentförmigen Lagerfläche am Rohrstück und dem Maximaldurchmesser der
entsprechenden Lagerfläche am Kupplungsteil ergibt sich die Größe des jeweils zur
Verfügung stehenden Schwenkbereichs
Der vom Rohrende durchsetzte
Kupplungsteil muß natürlich eine entsprschend groß bemessene zentrale Öffnung haben.
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Bei geschlossener Verbindung bewirkt bereits der netriebsdruck ein
Aneinanderdrücken der beiden kugelsegmentförmigen Lagerflächen. Da aber auch während
des Betriebes mit einem Nachlusen des Druckes oder sogar einem vollständigen Druckabbau
gerechnet werden muß, insbesondere z.B.beim Abschalten der Rohrleitung, wird in
diesen Filzen die zum dichtenden Andrücken der kugelsegmentförmigen Lagerflächen
erforderliche Kraft von einem entsprechend angeordneten Federelement aufgebracht.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß du
Rohrende von einer Schrauben feder umgeben ist, die sich an einem äußeren Anschlag
des Rohrendes und an der Außenseite des zugeordneten Kupplungsteils abstützt.
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Aufgrund dieser Anordnung sind diese beiden Teile auch bei gelöster
Rohrkupplung ständig aneinandergehalten was gegenüber der Verwendung einer innerhalb
der Kupplungsteile angeordneten Feder von Vorteil ist.
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Günstig ist es ferner, wenn sich der Durchmesser der Schrauben feder
VOM Anschlag an Rohrende aus in Richtung auf den Kupplungsteil kontinuierlich vergrößert.
Die
Vergrößerung des Federdu@chmessers berücksichtigt, daß die vom
Rohrende durchsetzte Öffnung im Kupplungsteil einen größeren Durchmesser hat als
das Rohrende selbst, während das im Durchmesser kleinere Ende der Schraubenfeder
bündig am Rohrende anliegen kann.
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Die kugelsegmentförmige Lagerfläche am Rohrende kann durch einen auf
dieses aufgesstzten Lagerring gebildet sein. Die Sefestigung desselben kann z.B.
durch Schweißung erfolgen.
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Erfindungsgamäß wird weiterhin vorgeschlagen, daß der die kugelseg@entförmige
Lagerfläche aufweisende Kupplungsteil der Muffenteil ist, daß der Steckteil einen
auf einen Außenring des ihm zugeordneten Rohrendes passenden Ringansatz aufweist
und den Außenring mit einem vom Ringansatz nach innen ragenden Ringflansch übergreift
und daß zwischen der Innenwandung aes Ringansatzes und dem Außenring des Rohrendes
eine Dichtung vorgeschen ist.
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Hierdurch ergibt sich eine axiale Verschiebbarkeit das Steckills auf
dem ihm zugeordneten Rohrende. Diese Verschiebbarkeit hat den Vorteil, daß du Herstellen
und Lösen der aus Muffenteil und Steckteil bestehenden Steckverbindung möglich ist,
ohne die seiden Rohrenden selbst
in axialer Richtung gegeneinander
zu verschieben.
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Grundsätzlich ist es zwar auch möglich, den die kugelsegmentförmige
Lagerfläche enthaltenden Kupplungsteil die Funktion eines Steckteils zu geben; dann
wäre der Muffenteil in entsprechender Weise axial verschiebbar, da jedoch die kugelsegmentförmige
Lagerfläche unter Berücksichtigung eines bestimmten vorgegebenen Schwenkbersiches
auch einen bestimmten Mindestdurchmesser benötigt, würde sich bei Ausbildung des
anderen Kupplungsteils als notwendigerweise größerer Muffenteil eine weitere Durchmesservergrößerung
ergeben. Dies ist vermekdbar, wenn gemäß obigen Vorschlag der mit der kugelsegmentförmigen
Lagerfläche versehene Kupplungsteil die Punktion des ?4uffenteils erhält.
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Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn der Ringansatz
und die mit dem Muffenteil zusammenwirkenden Führungzflächen des Steckteils in ungefähr
den gleichen radialen Bereich dos Steckteils angeordnet sind. Dieser Kupplungsteil
erhält dadurch eine besonders geringe axiale Saulänge.
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Nachfolgend wird eine besonders bevorrugte Ausführungsform der Erfindung
anhand einer Zeichnung näher beschrieben.
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Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch
die Rohrkupplung; Fig. 2 eine Ansicht auf diese in axialer Richtung.
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Mit der Rohrkupplung werden zwei Rohrenden 10 und 11 verbunden Auf
das Rohrende 10 ist ein Lagerring 12 aufgeschweißt, dessen zum Rohrende 10 gerichtete
Seite als kugelsegmentförmige Lagerfläche 13 ausgebildet ist.
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In diese ist eine Ringdichtung 14 eingelassen, und zwar auf einem
möglichst großen Durchmesser.
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Ein als Muffenteil ausgebildeter Kupplungsteil 15 hat an seiner Innenseite
eine entsprechend geformte kugelsegmentförmige Lagerfläche 16, deren maximaler Durchmesser
größer ist als der maximale Durchmesser der Lagerfläche 13 und die sich in Richtung
der Längsachse 17 des Kupplungsteils 15 zur Stirnseite desselben hin schalenförmig
öffnet.
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Das Rohrende 1o ist mit einem äußeren Anschlagring 18 versehen, der
als Anschlag für das eine Ende einer Schraubenfeder 19 dient. Das andere Ende derselben
liegt in einer Ringnut 20 an der Außenseite des Kupplungsteils 15 an. Letzterer
umgibt eine kreisförmige Öffnung 21, die größer ist als der Außendurchmesser des
Rohrendes 1o und die so groß bemessen ist, daß das Rohrende 1o gegenüber dem Kupplungsteil
15 innerhalb des gewünschten Schwenkbereiches
verschwenkt werden
kann. Zul Anschlagring 18 hin nimmt der Durchmesser der Schrauben feder 19 kontinuierlich
ab, so daß die letzte Windung derselben bündig auf dem Rohrende lo aufliegt.
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Der andere Kupplungsteil 22 ist als Steckteil ausgebildet und hat
eine zylindrische Führungsfläche 23, in die eine Ringdichtung 24 eingelegt ist und
die im übrigen genau in den als Muffenteil ausgebildeten Kupplungsteil 15 paßt.
In etwa denselben radialen Bereich ist ein Ringansatz 25 ausgebildet, dessen Innenflache
auf der Umfangsfläche eines Außenringes 26 sitzt, der die Stirnseite des Rohrendes
11 bildet. In den Außenring 26 ist eine Ringdichtung 27 eingesetzt. Bei geschlossener
Rohrkupplung hintergreift ein nach innen ragender Ring flansch 28 des als Steckteil
ausgebildeten Kupplungsteils 22 den Außenring 26, so daß hierdurch du Rohrende 11
gegen ein axiales Herausziehen gesichert ist.
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Die Kupplungsteile 15 und 22 sind außen jeweils mit einen Ringbund
29 bzw. 30 ersehen. Als Vorrichtung zum Lusammenhalten der beiden Kupplungsteile
15 und 22 dienen gelenkig miteinander verbundene Teilschalen 31, die mittels eines
Spannhebelverschlusses 32 in Umfangsrichtung verschließabar sind. Die Teilschalen
31 haben an beiden Seiten radial nach innen gerichtete Flansche 31, die die Ringbunde
29 bzw. 30 hintergreifen.
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Wenn die Teilschalen 31 abgenommen sind, kann der Xupplungsteil 22
vom Außenring 16 des Rohrendes 11 abgezogen und in axialer Richtung auf das Rohrende
t1 aufgeschoben werden, bis die Führungsfläche 23 den als Muffenteil ausgebildeten
Kupplungsteil 15 vollständig verlassen hat.
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Die Rohrenden 10 und 11 sind dann fllr ein Verschieben gegeneinander
in radialer Richtung frei, ohne daß zuvor eine Verschiebung in axialer Richtung
erforderlich ist.
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Das Montieren der an die Rohrenden lo und 11 angeschlossenen und hier
nicht dargestellten Rohrleitungsstücke ist dadurch wesentlich vereinfacht.
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Bei jedem Betciebszustand, d.h. auch bei niedrigem oder abgeschaltetem
Betriebsdruck, drückt die Schraubenfeder 19 den Kupplungsteil 15 auf den Lagerring
12, so daß die Lager@ächen 13 und 16 ständig dichtend aneinander anliegen.
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Die Rohrkupplung kann auch größeren Druckwerten bis zu 40 atü und
mehr standhalten, ohne daß hierdurch die Funktionssicherheit beeinträchtigt wird.
Da die ständig aufeinandorliegenden Teile der Lagerflächen 13 und 16 verhältnismässig
groß sind, ist auch die durch den anstehenden Betriebsdruck noch zusätzlich erhöhte
Reibung zwischen diesen so groß, daß hierdurch auch du Bestre@ben der gegeneinander
verschwenkten Rohrenden 10 und 11 herabgesetzt wird, sich in die koaxiale Lage zurückzustellen.