DE2913365A1 - Rohrkupplung zum verbinden von laengenaenderungen unterworfenen rohren - Google Patents

Description

Manitz, Finste:>'waJ d und Grärakow 2913365

Robert-Koch-Str. 1, 8000 München 22

Immanuel Sträub

7323 Wangs

Schweiz München, den 3. April 1979

P/SL - S 3544

Rohrkupplung zum Verbinden von Längenänderungen unterworfenen Rohren

Die Erfindung betrifft eine Rohrkupplung zum Verbinden von Längenänderungen unterworfenen Rohren, mit einer von einem Gehäuse umschlossenen, im Querschnitt C-förmigen und nach innen offenen Dichtungsmanschette.

Die Dichtheit einer solchen Rohrkupplung ist nur dann gewährleistet, wenn sichergestellt ist, dass die Enden der C-förmigen Dichtungsmanschette unter allen Betriebsbedingungen je satt und ohne Längsverschiebung an den Aussenseiten eines der zu verbindenden Rohre anliegt. Namentlich bei Verbindungen von Rohren,, die im Betrieb erheblichen Längenänderungen, z.B. infolge Wäremausdehnung, unterworfen sind, war die Erfüllung dieser Bedingung mit bisher bekanntgewordenen Rohrkupplungen dieser Art (zum Beispiel gemäss der US-PS 3 877 733) nur sehr schwer einzuhalten. Bei diesen bekannten Kupplungen ist die Dichtungsmanschette praktisch im Gehäuse gefangen und im Gehäuse sind Klemmringe abgestützt, die ihrerseits mit ihrem Innendurchmesser praktisch formschlüssig an je einem der zu verbindenden Rohrenden verankert sind. Bei dieser bekannten Kupplung wurden somit die beiden Rohrenden über die Klemmringe und das Gehäuse praktisch formschlüssig mechanisch mit-

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einander verbunden, während die im Inneren des Gehäuses angeordnete Dichtungsmanschette dichtend den Rohrstoss überbrückt. Wenn nun mit der bekannten Rohrkupplung Rohre verbunden werden, zum Beispiel aus Werkstoffen mit grossen Wärmeausdehnungskoeffizienten und wenn darüberhinaus das eine oder beide Rohre durch äussere Einflüsse sowie durch das geführte Medium einer abwechselnden Wärmebeanspruchung (und mithin Längenänderungen) unterworfen ist, so lässt die bekannte Kupplung entweder keine Relativverschiebung der Rohrenden in bezug aufeinander zu, was zu einer Deformation der Rohre führt, oder aber der zwischen Klemmringen und Rohr vorhandene Formschluss wird überwunden, was zur Folge hat, dass die Dichtlippen der Dichtmanschette auf dem Rohr bzw. den Rohren rutscht und mit der Zeit unweigerlich abgescheuert wird. Damit ist aber auch die Dichtheit der bekannten Rohrkupplung in Frage gestellt.

Diese Probleme treten insbesondere bei Sonnenenergie-Installationen bzw. -Kollektoren auf, bei denen in der Brennlinie der Reflektoren in der Regel Rohre verlaufen, die das wärmespeichernde Medium führen. Diese Rohre sind ganz erheblichen Temperaturschwankungen unterworfen. Dabei wäre gerade bei solchen Installationen anzustreben, dass eine einmal hergestellte Rohrverbindung ihren Dienst über lange Zeit nicht versagt, zumal sie sich in der Regel an nur schwer zugänglichen Stellen befindet. Es ist daher ein Zweck der Erfindung, eine Rohrkupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sicherstellt, dass die Dichtlippen der Dichtungsmanschette axial unverschiebbar auf den Rohren dichtend anliegt, auch wenn diese Längenänderungen erfahren.

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Zu diesem Zweck ist die vorgeschlagene Rohrkupplung gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die stirnseitigen, an den Steg anschliessenden Abschnitte der Dichtungsmanschette mittels einer in dieser angeordneten Druckfeder je gegen eine ringförmige Stützscheibe verspannt sind, die ihrerseits mit dem einen beziehungsweise anderen Rohr axial mitbeweglich verbunden sind.

Wenn bei einer mit dieser Kupplung hergestellten Rohrverbindung die Rohre eine Längenänderung erfahren, so werden die stirnseitig an den Steg anschliessenden Endabschnitte der Dichtungsmanschette zwar gewalkt, aber die Dichtlippen bewegen sich mit den Rohren wegen des Zusammenwirkens der Druckfeder mit den mit den Rohren mitbeweglichen Stützscheiben.

Zweckmässig weist die Kupplung ein um die zu verbindenden Enden der Rohre spannbares Gehäuse auf, wobei die ringförmigen Stützscheiben über Federkrallen mit dem zugeordneten Rohr verbunden sind, welche Federkrallen durch einwärts gebogene Lappen an den Stirnseiten eines zylindrisch gebogenen Stahlblech-Segmentes ausgebildet sind, das mit seinem Aussendurchmesser an der Innenseite des Gehäuses anliegt. Damit kann bewirkt werden, dass mit dem Spannen des Gehäuses zugleich der Verbindungspunkt zwischen Rohr und Stützscheibe bestimmt wird. *

Weitere Merkmale bevorzugter Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend an-

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hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 > in perspektivischer Darstellung

eine Rohrkupplung,

Fig. 2 einen Schnitt etwa längs der Linie

II - II der Fig. 1, in der oberen Hälfte ohne Rohre und bei nicht festgespanntem Gehäuse, in der unteren Hälfte mit den verbundenen Rohrenden und bei festgespanntem Gehäuse, und

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Ausführungs

variante

Die in Fig. 1 dargestellte Rohrkupplung 10 weist ein Gehäuse 11 in der Form einer Rohrbride oder -schelle auf, nämlich mit einem im wesentlichen zylindrischen Gehäusekörper 12 mit daran anschliessenden Spannlaschen 13 und 14. Der Gehäusekörper 12 lässt sich mit einer durch die Spannlasche 13 hindurchführenden und in die Spannlasche 14 eingeschraubten Schraube 15 verengen, d.h. auf die zu verbindenden Rohrenden festspannen. An beiden stirnseitigen Rändern des Gehäusekörpers 12 des zum Beispiel aus rostfestem Stahlblech hergestellten Gehäuses 11 sind zwei oder mehr nach einwärts umgebogene Lappen 16, 17 ausgebildet, die im wesentlichen dazu dienen, die im Inneren des Gehäuses 11 montierten Bestandteile an einem Herausfallen zu hindern.

Wie insbesondere der oberen Hälfte der Fig. 2 zu ent-

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-X-

nehmen ist, umschliesst das Gehäuse 11 mit seinem Gehäusekörper 12 eine Dichtungsmanschette 18 mit einem C-förmigen, nach innen offenen Querschnitt aus, die aus einem hochwertigen, temperaturwechselbeständigen Gummimaterial besteht. Namentlich weist die Dichtungsmanschette 18 einen Steg 19, stirnseitig daran anschliessende Endabschnitte 20, 21 und im Anschluss an jeden Endabschnitt 20, 21 eine Dichtlippe 22, 23 mit einer Dichtkante 24 bzw. 25 auf. Die Dichtlippen 22, 23 sind über je einen an sich bekannten Schraubfederring 26, 27 in radialer Richtung an der Innenwand 28 des Steges 19 abgestützt. An diesen Schraubfederringen 26, 27 ist eine in axialer Richtung wirksame Druckfeder 29 abgestützt, die somit das Bestreben hat, die Endabschnitte 20, 21 auseinanderzudrängen.

Zwischen der Dichtungsmanschette 18 und der Innenseite des Gehäusekörpers 12 ist eine im wesentlichen zylindersektorförmig aufgebogene Einlage 30 aus Federstahlblech angeordnet. Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, ist diese Einlage 30 derart in das Gehäuse eingelegt, dass ihre einander zugekehrten Enden 31 bzw. 32, d.h. der dazwischen freibleibende Spalt etwa diametral gegenüber dem Spalt zwischen den Spannlaschen 13, 14 zu liegen kommt. An den axialen Enden der Einlage 30 sind durch Schlitze 33, 34 voneinander getrennte Lappen 35, 36 ausgebildet, die ihrerseits um zwei Biegeradien 37, 38 nach innen umgebogen sind und damit eine Art Federkrallen bilden.

Zwischen diesen Lappen 35 und 36 und der zugekehrten Endfläche der Endabschnitte 2O bzw. 21 ist je eine ringförmige Stützscheibe 39 bzw. 40 angeordnet, deren Aussendurchmesser geringer als jener der Innenseite des

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Gehäusekörpers 12 und deren Innendurchmesser nur um weniges grosser als der Aussendurchmesser der zu verbindenden Rohre 41, 42 ist. Die Stützscheiben 39, 40 können zum Beispiel auch an den zugekehrten Endflächen der Endabschnitte 20, 21 der Dichtungsmanschette festgeklebt sein, sie können aber auch lose zwischen diesen Endflächen und den Lappen 35 bzw. 36 eingelegt sein.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Kupplung 10 ist folgende. Zunächst wird sie mit nicht gespanntem Gehäuse auf den Stoss zwischen den zu verbindenden Rohren 41, 42 geschoben.

Beim Spannen des Gehäuses 11 krallen sich die radial nach innen weisenden Kanten der Lappen 35, 36 in der Aussenfläche der Rohre 42 bzw. 41 fest. Zugleich wird die Dichtungsmanschette 18 radial nach innen gestaucht. Dies hat zur Folge, dass zunächst einmal die Dichtkanten 24, 25 der über die Schraubfederringe 27, 28 am Steg 19 abgestützten Dichtlippen 22 bzw. 23 dichtend auf die Aussenseite der Rohre 42 bzw. 41 gepresst werden. Das radiale Stauchen der Dichtungsmanschette 18 hat aber auch zur Folge, dass sie axial auseinandergetrieben wird. Dies tut sie denn auch und schiebt mit den Endflächen der Endabschnitte 20, 21 die Stützscheiben 39, 40 vor sich her, bis diese im Bereiche ihres Innendurchmessers an die verkrallten Innenkanten der Lappen 35 bzw. 36 zum Anliegen kommen. Verkürzt sich nun ein Rohr, wie dies in Fig. 2 mit gestrichelten Linien unten rechts dargestellt ist, so wandern die verkrallten Innenkanten der Lappen 35 mit dem sich verkürzenden Rohr mit, ebenso die am Rohr anliegenden Dichtlippen unter der Wirkung der Druckfeder 29, ohne sich auf dem Rohr zu verschieben. Verlängern sich da-

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gegen die Rohre 41, 4 2 spielen sich sinngemäss die gleichen Vorgänge ab. Stets bleiben die stirnseitigen Endabschnitte 20, 21 zwischen den Stützringen 39 bzw.

40 und den Schraubfederringen 26, 27 eingespannt und damit sind auch die Dichtlippen 22, 23 gegen eine Verschiebung auf dem Rohr 42 bzw. 41 gehindert. Die Rohre

41 und 42 können sich nach Massgabe der Fähigkeit der Lappen 35, 36, in axialer Richtung durchzufedern, ausdehnen oder zusammenziehen, ohne dass die Gefahr bestünde, dass sich die Dichtlippen 22, 23 abheben.

Selbst wenn das Material der Dichtungsmanschette 18 im Laufe der Zeit infolge der thermischen Wechselbeanspruchung seine Elastizität verlieren sollte, bleiben die Dichtlippen 22, 23 unter der Wirkung der Schraubfederringe und der Druckfeder einerseits und von den Stützringen 39, 40 andererseits, welche alle von dieser thermischen Wechselbeanspruchung unbeeinflusst bleiben, satt an den Rohren anliegen.

Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 3 sind funktionell sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1 und 2. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass die Lappen 35 und 36 der Einlage 30 an drei Stellen umgebogen sind und zwar zuerst bei 43 nach aussen, sodann bei 44 nach innen und bei 45 zu den Stützscheiben 39 bzw. 40 hin. Diese Ausgestaltung der Lappen 35, 36 ermöglicht einen längeren Federungsweg deren Innenkanten in axialer Richtung. Ausserdem entfallen bei dieser Ausgestaltung der Einlage 30 die nach einwärts gebogenen Lappen 16, 17 am Gehäusekörper 12, denn durch die zuerst nach aussen umgebogenen Lappen 35, 36 bleiben die Bestandteile der Kupplung unverlierbar im Gehäuse 11 gehalten.

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Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE

   ( 1, Rohrkupplung zum Verbinden von Längenänderungen ^-^ unterworfenen Rohren, mit einer von einem Gehäuse umschlossenen, im Querschnitt C-förmigen und nach innen offenen Dichtungsmanschette, dadurch gekennzeichnet, dass die stirnseitigen, an den Steg (19) anschliessenden Endabschnitte (20, 21) der Dichtungsmanschette (18) mittels einer in dieser angeordneten Druckfeder (29) je gegen eine ringförmige Stützscheibe (39, 40) verspannt sind, die ihrerseits mit dem einen bzw. anderen Rohr (42 bzw. 41) axial mitbeweglich verbunden sind.
2. 2. Rohrkupplung nach Anspruch 1, mit einem um die zu verbindenden Enden der Rohre (41, 42) spannbaren Gehäuse (11), dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen Stützscheiben (39, 40) über Pederkrallen mit dem zugeordneten Rohr (42, 41) verbunden sind, welche Federkrallen durch einwärts gebogene Lappen (35, 36) an den Stirnseiten einer zylindrisch gebogenen Blecheinlage (30) ausgebildet sind, die mit ihren Äussendurchmessern an der Innenseite des Gehäuses (11) anliegt.
3. 3. Rohrkupplung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die beiden Dichtlippen (22, 23) der Dichtungsmanschette

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   (18) je über einen Schraubfederring (26, 27} am Steg (19) der Dichtungsmanschette (18) abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (29) beiderends axial auf je einem der Schraubfederringe (26, 27) abgestützt ist.
4. 4. Rohrkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass die Blecheinlage (30) die Dichtungsmanschette (18) umschliesst und an beiden Stirnseiten mit den einwärts gebogenen Lappen (35, 36) versehen ist, die ihrerseits die Dichtungsmanschette (18) und die ringförmigen Stützscheiben (39, 40) übergreifen.

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