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Vorrichtung zum Verbinden zweier Rohrenden
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden zweier Rohrenden,
mit einem kugelsegmentförmigen Lagerring an dem einen Rohrende, mit einem den Lagerring
umgebenden Muffenteil, der gegenüber dem Lagerring und dem Rohrende axial verschiebbar
ist und an seiner Innenseite eine der Form des Lagerringes angepaßte Lagerfläche
aufweist, mit einer Dichtung zwischen dieser Lagerfläche und dem Lagerring, mit
einem nach innen ragenden Ansc-hlagring, der den Lagerring hintergreift, und mit
einem mit dem anderen Rohrende verbundenen Anschlußteil, das mit dem Muffenteil
verbindbar ist, wobei der Lagerring an seiner dem Anschlagring zugewandten Seite
eine gegenüber der Durchmesserebene in einem Winkel geneigte Ringfläche aufweist
und wobei im Muffenteil eine ebenfalls geneigte Anschlagfläche ausgebildet ist,
auf
der die Ringfläche des Lagerringes anliegt.
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Diese einem früheren Vorschlag entsprechende Vorrichtung gewährleistet
ein volles Anliegen der Ringfläche des Lagerringes an der Anschlagfläche im Muffenteil
unabhängig von der jeweiligen Schwenkstellung. Der in den Rohrenden herrschende
Betriebsdruck kann deshalb das innerhalb des Muffenteils verschwenkte Rohrende nicht
mehr in die zu dem anderen Rohrende koaxiale Lage zurückärücken. Die jeweils erforderliche
Winkelstellung läßt sich in gewünschter Weise durch eine Relativdrehung zwischen
dem Muffenteil und dem Rohrende vorgeben, wobei sich in der einen zxtremstellung
die Neigungen der P1nsflAche und der Ans ch lag fläche gegenüber der Durchmesserebene
addieren, was dem gröetmöglichen Schwenkwinkel entspricht. In der anderen, hierzu
um 1800 unterschiedlichen Extremstellung subtrahieren sich die beiden Neigungen,
so daß die Rohrenden jetzt koaxial zueinander stehen.
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Bei dieser Ausführung kann sich also der jeweilige 8chwenkwinkel während
des Betriebes nicht verändern, denn der Lagerring wird durch den Betriebsdruck in
axialer Richtung gegen die Anschlagfläche im Muffenteil gepreßt. Damit wird ein
Verdrehen dieser Teile gegeneinander verhindert.
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Wenn aber die durch den Betriebs druck erzeugte Anpresskraft
einen
bestimmten Wert unterschreitet oder aber z.B. bei Abschalten des Betriebsdruckes
den Wert Null annimmt, ist eine Veränderung der Schwenkstellung zwischen den Rohrenden
auch ohne eine Verdrehung zwischen dem Lagerring nnd der Anschlagfläche im Muffenteil
nicht immer ausgeschlossen Eine Änderung der Schwenkstellung ist nämlich mbgla ch,
wenn die miteinander verbundenen Rohrleitungsstücke in ihrer Lage zueinander nicht
fixiert sind, d.h., daß keine Befestigungen, Aufhängungen oder dergleichen vorhanden
sind, die die Rohrleitungsstücke in einer einmal vorgegebenen Lage festhalten. In
diesem Fall kennen die RohrleitungsstLicke durch äußere Krafteinwirkung von einer
Schwenkstellung in die koaxiale Lage gebracht werden.
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Hierbei kann der im Muffenteil befindliche Lagerring in demjenigen
Umfangsbereich, der die geringere axiale Erstreckung hat, in Richtung auf das Anschlußstück
verschoben werdan und damit die innere kugelsegmentf#rmige Lagerfläche im Muffenteil
verlassen. Dann ist in diesem Bereich aber die Dichtwirkung stark herabgesetzt oder
ganz aufgehoben, und das in der Leitung enthaltene Medium kann ausströmen.
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DtQS ist in starkem !zLe nachteilig, läßt sich aber ingbesondere auch
aufgrund der in Kauf zu nehmenden rertigungs toleranzen bisher nicht vermeiden.
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Hiervon ausgehend lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art so zu verbessern,
daß auch bei niedrigerem
oder abgeschaltetem Betriebsdruck die Ringdichtung des Lagerringes an allen Stellen
Ihres Uzafanges im Bereich der kugelseg#nentförmigen Lagerfläche des Muffenteili
verbleibt und die Dichtwirkung somit in vollem Umfang aufrechterhalten wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
an der dem Anschlußteil zugewandten Seite des Lagerringes eine kugelsegmentförmige
Stützfläche ausgebildet ist, daß der Anschlußteil eine mit dieser zusammenwirkende
kugelsegmentförmige Gegen fläche aufweist und daß der Kugelradius der Stützfläche
und der Gegenfläche kleiner ist als ein Radius, der dem Abstand zwischen einem Auflagepunkt
der äußeren Lagerringfläche an der Lagerflache des Muffenteils und dem diesem Auflagepunkt
diametral gegenüberliegenden Punkt der äußeren Stirnkante der Stützfläche entspricht.
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Mit Ifilfe der Stützfläche und der Gegenfläche ist jetzt auch für
jede mögliche Schwenkstellung eine in axialer Richtung wirksame Abstützung zwischen
dem Lagerring und d@@ Anschlußstück vorhanden. Auch wenn jetzt die durch die Vorrichtung
miteinander verbundenen Rohrleitungsstücke in ihrer Lage nicht durc-h B@festigungen,
Aufhängungen Oder dergleichen fixiert sind, ist jetzt gewährleistet, daß bei geringerem
oder abgeschaltetem Betriebs druck der
Lagerring nicht innerhalb
des Muffendls um einen auf seiner Umfangsfläche liegenden Punkt kippen kann, wobei
der diesem Punkt diametral gegenüberliegende Bereich des Lagerringes in Richtung
auf den Anschlußteil verschoben wira. leine solche Verschiebung ist jetzt aufgrundder
zusätzlichen Abstützung nicht mehr mRiglich, wenn der Kugelradius der Stützfläche
am Lagerring und ihrer Gegenfläche im Anschlußteil wie vorgeschlagen bemessen wird.
Somit sind die durch die Vorrichtung verbundenen Rohrleitungsstücke auch unter den
genannten Voraussetzungen ohne eine relative Drehung zwischen Lagerring und Anschlagfl#che
des Mnffenteils nicht gegeneinander verschwenkbar und auch im drucklosen Zustand
zuverlässig abgedichtet.
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Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschl<gen, daß der Kugelradius
der Stützfläche und der Gegenfläche dem Innenradius des Lagerringes etwa gleich
ist. Hierdurch werden die Stützfläche und die Gegenfläche soweit wie möglich in
die Nähe den lichten Rohrquerschnittes gelegt, was aus funktionellen und fertigungstechnischen
Grilnden vorteilhaft ist.
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Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist es günstig, wenn
in den Lagerring ein Innenring eingesetzt ist, der auf der dem Anschlußstück zugewandten
Seite des Lagerringes aus diesem hserarorsteht und dessen hervorstehender Teil
die
Stutzfläche aufweist.
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Nachfolgend wird eine besonders bevorzugte Ausführungsform c'.er Erfindung
anhand einer Zeichnung naher beschrieben. Im einzelnen zeigen: rig. 1 einen Längsschnitt
durch die Vorrichtung in Schwenkstellung der Rohrenden; Fig. 2 einen Längsschnitt
durch die Vorrichtung in koaxialer Stellung der Rohrenden.
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Das eine Rohrende lo ist mit einem Lagerring 11 versehen, der an seinem
äußeren Unfang kugelsegmentf#rinig ist und eine Ringnut 12 aufweist, in die eine
Ringdichtung 13 eingelassen ist.
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Der Lagerring 11 ist mit einem Muffenteil 14 umgeben, der an seiner
innenseite eine der Form des Lagerrings 11 angepaßte Lagerfläche 15 aufweist und
an seinem einen Ende mit einem nach innen ragenden Anschlagring 16 vorsehen ist.
Der lichte innendurchmesser des letzteren ist so bemessen, daß für ein Verschwenken
des Rohrendes 10 innerhalb des Muffenteils 14 ausreichend Raum vorhanden ist, während
in jedem Fall der Lagerring 11 in axialer Richtung hintergriffen wird.
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Der Lagerring 11 hat an seiner dem Anschlagring 16 zugewandten Seite
eine gegenüber der Durchmesserebene des Rohrendes lo geneigte Ringfläche 17. Zwischen
dem Lagerring 11 und dem Anschlagring 16 ist ein Teilring 18 eingesetzt, dessen
dem Lagerring 11 zugewandte Seite als ebenfalls geneigte Anschlagfläche 19 ausgebildet
ist.
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Der Keilring 18 ist mit Hilfe von Stiften 32, von denen hier nur einer
dargestellt ist, innerhalb des Muffenteils 14 gegen Verdrehung und axiale Verschiebung
gesichert.
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Die Anschlegflache 19 und die Ringfläche 17 können gegebenenfalls
aufgerauht sein, um durch Vergrößerung der Reibung eine Drehbarkeit zwischen dem
Rohrende 1o und dem Muffenteil 14 während des Betriebes herabzusetzen.
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Das andere Rohrende 20 ist mit einem Anschlußteil 21 versehen, der
als in den Muffenteil 14 passender Steckteil ausgebildet ist. Zur Abdichtung zwischen
diesen Teilen dient eine weitere, ebenfalls in eine Ringnut 22 eingelassene Ringdichtung
23.
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Der Anschlußteil 21 ist mit einem äußeren Rin-gbund 24 versehen. Ein
weiterer Ringbund 25 befindet sich am äußeren Umfang des Muffenteile 14. Zum Zusammenhalten
von Muffenteil 14 und Anschlußteil 21 dienen Teilschalen 26 und 27, die an einer
Seite gelenkig miteinander verbunden und an ihren anderen Seiten mittels eines hier
nicht dargestellten
Spannhebelverschlusses verschließbar sind.
Die Teilschalen 26 haben radial nach innen ragende Flansche 28, die die Ringbunde
24 und 25 hintergreifen.
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In den Lagerring 11 ist ein Innenring 33 eingesetzt und durch Schweißung
befestigt. An der dem Anschlußteil21 zugewandten Seite des Lagerringes 11 steht
der Innenring 33 ein Stück hervor. Der hervorstehende Teil bildet eine äußere kugelsegmentfonnige
Stützfläche 34, die ringförmig her den Umfang verläuft und deren Radius r dem Innendurchmesser
des Lagerringes 11 entspricht. Der Innenring 34 ragt etwa bis zur halben axialen
Länge des Lagerringes 11 in diesen hinein und stößt an die Stirn fläche des Rohrendes
10, das von der anderen Seite in den Lagerring 11 eingesetzt ist.
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Der Anschlußteil 21 hat an seiner dem Lagerring 11 zugewandten Seite
eine Gegenfläche 35 mit demselben Radius r, an der die Stützfläche 34 anliegt.
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Die Vorrichtung hat somit folgende Arbeitsweise: Die Neigung der Ringfläche
17 des Lagerringes 11gegenüber einer genau radialen Durchmesserebene ae..*lbsa sowie
die Neigung der Anschlagfläche 19 des Keilringes 18 gegenüber einer genau radialen
Durchmesserebene desselben gleichen sich
aus, wie es die in Fig.
2 dargestellte koaxiale Lage der beiden Rohrenden 10 und 20 erkennen läßt. Deirgegenüber
zeigt Fig. 1 die größte erreichbare Schwenkstellung, in der sich die Neigungen der
Ringfläche 17 und der Anschlagfläche 19 gegenüber einer radialen Durchmesserebene
voll addieren. Zwischen diesen beiden Stellungen läßt sich der gewünschte Schwenkwinkel
durch entsprechende relative Drehung zwischen dem Lagerring 111 und dem Teilring
18 bzw. dem mit diesem verbundenen Muffenteil 14 vorgeben. In jeder Schrägstellung
liegen die Ringfläche 17 und die Anschlagfläche 19 voll aneinander an.
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Gleichzeitig ist der Lagerring 11 über die Stützfläche 34 seines Innenringes
33 in jeder Schwenkatellung auch gegenüber dem Anachlußteil 21 in axialer Richtung
abgestutzt.
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Wie Fig 1 erkennen läßt, ist der Radius r der Stützfläche 34 und der
Gegenfläche 35 kleiner als der dort eingezeichnete Radius R. tn der in Fig. 1 gezeigten
Stellung geht der Radius R von einem Dreh- oder Kippunkt aus, der durch den entsprechenden
Auflagepunkt des Lagerringes 11 an der Lagehfläche 15 des Muffenteils 14 gebildet
ist. Um diesen Punkt könnte der Lagerring 11 bei zu geringem oder fehlendem Betriebsdruck
innerhalb des Muffenteil 14 kippen, wenn man das nicht anderweitig befestigte oder
gehaltene Rohrende lo nach unten bewegen würde. Der verhältnismässig wenig gekrümmte
kugelseg:ientf#rmg6ge Außenumfang des
Lagerringes 15 und damit
die Ringdichtung 13 könnten dann im unteren Bereich die Lagerfläche 15 des Muffenteils
14 verlassen und sich in Richtung auf den Anschlußteil 21 bewegen, denn in diesem
Bereich ist die ltugelsegmentform insbesondere bei Berücksichtigung von Fertig ungs
toleranzen nicht in der Lage, eine solche Bewegung zu verhindern.
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Da aber der Radius r der Stützfläche 34 und der Gegenfläche 35 kleiner
ist als der oben erläuterte Radius R, ist in allen Sc iwenkstellungen ein ausreichender
Formschluß vorhanden, der eine Abstützung des Lagerringes 11 gegenüber dem Anschlußteil
21 in allen Schwenkstellungen gewährleistet.
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Damit bleibt auch Sie Dichtwirkung im Bereich des Lagerringes 11 voll
erhalten.
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Der Radius r könnte zwar gegenüber den; Radius R noch etwas größer
gewählt werden, wobei dann der aus dem Lagerring 11 hervorstehende Teil des Innenringes
33 entsprechend größer zu bemessen wäre; hierbei würde sich jedoch ein nicht so
günstiger Formschluß im Bereich der Stützfläche 34 und der Gegenfläche 35 ergeben.
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Im übrigen kann der Innenring 33 mit des Lagerring 11 auch einstückig
hergestellt sein.
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Beim L8szn der Rohrverbindung läßt sich der Muffenteil 14
auf
dem Rohrende 10 so weit zurückschieben, daß zumindest bei entsprechender Drehstellung
des Lagerringes 11 gegenüber dem Teilring 18 das Trennen der Rohrenden 1o und 20
in Seitenrichtung möglich ist, ohne daß diese in axialer Richtung verschoben werden
müssen.