DE3039911C2 - Rohrgelenkkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrgelenkkupplung gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.

Rohrgelenkkupplungen der genannten Art sind beispielsweise nach dem DE-GM 69 50 149 bekannt.

Hierbei handelt es sich um eine Kupplung, von der auch Winkeländerungen der mit ihr verbundenen Rohrleitungen aufgenommen werden können. Die ganze Kupplung stell) jedoch insoweit eine Kupplung besonderer Art dar, als sie letztlich nur eine reine Stützkonstruktion für ein im Innern angeordnetes, durchgehendes und elastisches Kunststoffrohr bildet, ohne das fluide Medien überhaupt nicht durch diese Kupplung geleitet werden könnten, da die Kupplung selbst nicht dicht ist. Außerdem sind im Vergleich zum freien Förderquerschnitt unverhältnismäßig große Anschlußflansche erforderlich, da an diesen nämlich noch die eigentlichen Verbindungselemente angeordnet werden müssen, die die beiden Flansche und uarnit auch die Kalotienhälften zusammenhalten, die fest an den Flanschen angeschweißt sind.

Eine wesentlich leichter konstruierte und ohne durchgehende Förderleitung auskommende Rohrkupplung ist ferner nach der DE-OS 20 01 221 bekannt, wobei nicht identische Kalottenteile zusammenfügbar sind, zu deren Zusammenhang es jedoch noch eines außen aufsetzbaren, an die Kalottenform angepaßten Ringes bedarf und ferner einer Umfaßschelle, die die nachgebördelten Ränder der einen Kalotte und des Ringes unter Einschluß eines Dichtungsringes zusammenhält. Abgesehen von der Unsymmetrie der Teile, ist die Kupplung nur mit relativ geringen Drücken belastbar.

Symmetrische Kalottenhälften weist eine Kupplung nach der FR-PS 10 61 950 auf, die jedoch besonderer Abstandshalteelemente bedarf, um die Kalottenhälften in jeder Stellung dicht in den untereinander nicht identischen Umfangskalotten zu halten.

Der weitere einschlägige Stand der Technik wird beispielsweise durch die folgenden Druckschriften repräsentiert: DE-PS 60 112, DE-AS 10 60 203, DE-OS 19 47 863, GB-PS 9 78 656, GB-PS 10 97 267, US-PS 30 38 743.

Bis auf die Kupplung nach der US-PS handelt es sich dabei um solche, die aus untereinander nicht identischen Teilen bestehen, wobei ein Rohrende kugelförmig verdickt ist, dem dann andere, das Kugelende ringförmig umfassende Teile zugeordnet sind.

Beim Gegenstand der US-PS 30 38 743 liegt zwar mitgehende Symmetrie der Teile vor, aber bei dieser Kupplung ist durch Anordnung und Ausbildung der Dichtungselemente nur eine gewisse Beweglichkeit der zu verbindenden Teile untereinander möglich und außerdem müssen die Wandstärken der beteiligten Elemente entsprechend dick gehalten werden, um die Dichtungselemente unterbringen zu können. Außerdem sind alle diese vorbekannten Kupplungen bezüglich ihrer Einzelteile so miteinander verspannt bzw. zusammengehalten, daß der eigentliche Kupplungsschluß im wesentlichen quer zur Durchströmrichtung

erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in axiaier Richtung winkelverstellbare Rohrgelenkkupplung zu schaffen, die aus untereinander paarweise symmetrischen Teilen zusammenstellbar ist und die Dichtungselemente unter Nichtinansoruchnahme der Kalottenteile unterbringbar sind, so daß die Wandstärken — natürlich unter Beachtung der reinen Druckfestigkeitserfordernisse — relativ dünn gehaiten werden können, wobei die Elemente zum Zusammenhalten bzw. zum Zusammenspannen der Kupplung so ausgebildet sein sollen, daß sie einerseits die Kalottenteile weitgehend vollständig umfassen und andererseits unmittelbar von den Kalottenteilen bzw. der ganzen Kupplung lösbar sind.

Diese Aufgabe ist mit einer Rohrgelenkkupplung der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch das im Kennzeichen des Hauptanspruches Erfaßte gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.

Bei dieser erfindungsgemäßen Lösung nimmt allein der Innenring, der sich in Längsrichtung praktisch über den ganzen kalottierten Teil der Kupplung erstreckt und damit vorteilhaft etwa auch einen der Rohrleitung entsprechenden freien Durchströmquerschnitt hat, die 2=. ringförmigen Dichtungen auf und dient einerseits als Auflager für die kalottierten Rohrenden und andererseits als Widerlager, gegen das diese mittels der zweiteiligen Umfassungsschale gespannt werden können, wobei die beiden Teile der Schale gewissermaßen s» spannbackenartig von den Seiten her an die Rohrleitung bzw. deren kalottierten Teile angesetzt werden. Dies bedeutet einerseits eine außerordentlich einfache und bequeme Montage bzw. Demontage und andererseits übernimmt damit die Umfangsschale als nahezu die v< ganze Kupplung umfassende »Bandage« wesentliche Teile der Druckfestigkeit.

Das an sich bekannte Merkmal, daß die Schalenteile im Querschnitt der Außenkontur der Kalottenhälften angepaßt ausgebildet und diese zum großen Teil übergreifend angeordnet sind, nimmt Bezug auf die vorerwähnte US-PS 30 38 743.

Zusammenfassend hat die erfindungsgemäße und bezüglich ihrer Baulänge sehr kompakte und leicht montierbare Rohrkupplung, die durchaus für Nennwei- ·.-, ten von beispielsweise 150 mm und Innendrücke in der Größenordnung von beispielsweise 100 bar zur Anwendung kommen und ausgelegt werden kann, ferner folgende Vorteil.;:

Die Kalotten und die Schalenhälften sind symme- >o trisch. Trotz hoher Belastbarkeit durch Innendruck komm: man dank der Verlegung der Dichtungen in den Innenring und die praktisch voll mittragenden Schalenhäiften mit relativ dünnen Wandstärken und damit geringem Materialaufwand aus. Der innere Durchgang ■>■> bleibt voll »molchbar«.

Da die Schalenhälften keine ringförmig auf den Rohren sitzende Elemente sind, sondern spannbackenartig von den Seiten her angesetzt werden können, ergibt sich auch der Vorteil, daß die Rohrlängen an ihren bo beiden Enden sogleich mit den Kalottenhälften beim Hersteller ausgestattet werden können, ohne daß dabei die Schalenhälften schon angebracht sein müssen.

Die gestellte Aufgabe ist auch noch auf eine andere Weise lösbar, nämlich durch das im Kennzeichen des <v> Nebenanspruches 7 Erfaßte.

Hierbei ist der Innenring der ersten Lösung gewissermaßen umfunktioniert, indem dieser zweigeteilt und direkt an die zu verbindenden Rohrenden an- bzw. aufgesetzt ist. Die beiden Ringttile, zwischen denen ein elastischer Dichtungsring angeordnet ist, sitzen dann direkt in der zweiteiligen Umfassungsschale, so daß zusätzliche Kalottenhälften gemäß erster Lösung in diesem Falle nicht erforderiich sind.

Auch hierbei sitzen zusätzliche Dichtungsringe unmittelbar in den beiden Ringteilen, während der rr.ittlere, zwischen den Ringteilen angeordnete Dichtungsring aufgrund seiner Formgebung und Elastizität Winkeleinstellungen der Ringteile zuläßt. Vorteilhaft ist dieser Dichtungsring zur Zentrierung mit einem anvulkanisierten Zentrierring versehen, der in eine entsprechende Nut an der zweiteiligen Umfassungsschale eingreift. Gegebenenfalls kann der Dichtungsring mit seinen Seitenflanken an den entsprechenden Flanken der beiden Ringteile verklebt oder in sonstiger Weise verbunden sein.

Die erfindungsgemäße Rohrkupplung und ihre vorteilhaften Weiterbildungsformen werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt Fi g. 1 einen Längsschnitt durch die Rohrkupplung;

F i g. 2 die Rohrkupplung gemäß F i g. 1 zur Hälfte in Schnitt und Ansicht längs Linie H-Il;

F i g. 3 in »flanschseitiger« Ansicht eine Schalenhälfte und

Fig.4, 5 im Schnitt zwei unabhängige Ausführungsformen.

Wie aus F i g. 1 erkennbar, ist der Innenring 3 in seiner gekrümmten Fläche 1 mit vier umlaufenden Nuten für Dichtungsringe 4,4' versehen.

Die Kalottenhälften 6 mit Anschlußrohrstutzen, an denen die Rohrenden 5 der Rohrleitung (nicht dargestellt) in geeigneter Weise angeschlossen werden, sind, wie dargestellt, an beiden Seiten gewissermaßen auf den Innenring 3 aufgestülpt, wonach die Umfassungsschale 7 in Form der beiden Schalenteile T (siehe F i g. 3) von den Seiten her angesetzt wird. Die beiden Flanschflächcn 13 der Schalenteile T sind mit Bohrungen versehen, so daß die beiden Schalenteile 7' mittels Verschraubungen 14 zusammengespannt werden können.

Die Endränder der Kalottenhälften 6 sind als radial i._u^h außen gerichtete Abkröpfungen 10 ausgebildet, und der Innenring 3 ist mittig auf seiner Umfangsfläche

I mit einem umlaufend angeordneten Anschlagringbund

II versehen. Ferner weisen die beiden Schalenteile T Anschlagabkröpfungen 8 an den Außenseiten auf und in der Mitte eine kanalartige Ausprägung 9, die, wie erkennbar, den Anschlagringbund 11 und die beiden radialen Abkröpfungen 10 der Kalottenhälften 6 umfaßt bzw. abdeckt.

Die Schalenhälften 7', die natürlich durch die Kalottierung, die Ausprägung 9, die Abkröpfung 8 und die Aussteifungsabkröpfungen 12 an den oberen und unteren Längsrändern außerordentlich steif und stabil sind, sind natürlich so bemessen, daß bei Anbringung der Verschraubungen 14 in bezug auf die Kalottenhälften 6 und gegen den Innenring 3 ein Spanneffekt in Axialrichtung bewirkt werden kann, d. h., die Flanschflächen 13 sind in bezug auf die Längsmittelebene (Zeichnungsebene) etwas zurückgesetzt.

Di die Kalottierung kugelförmig angelegt ist, sind winklige Zuordnungen bzw. Einstellungen der Kalo'.tenhälften in jeder Richtung möglich bzw. wie strichpunktiert angedeutet.

Das Maß für die mögliche Winkeleinstellung ist

einerseits durch die Abkröpfungen 10 in Zusammenwirkung mit dem Ringbund 11 des Innenringes 3 und andererseits durch die Anschlagabkröpfungen 8 in Verbindung mit den Kalottenhälftenansätzen an den Rohranschlußstutzen 6' vorgebbar.

Die Kalottenhälften 6 mit ihren Anschlußstutzen 6' werden aus Stahlrohr zwischen Patrize und Matrize entsprechender Formgebung ausgeformt. Die beiden kalottierten Schalenhälften 7' gemäß Fig. 3 können beispielsweise aus einer hochfesten Alu-Legierung m gegossen oder gepreßt hergestellt sein. Gleiches gilt für den Innenring 3.

Wie aus Fig.4, 5 erkennbar, sind bei dieser unabhängigen Ausführungsform die Kalottenhälften 15 in Form zweier entsprechend profilierter Ringe 15' an ι ■ die Enden der zu verbindenden Rohre an- (F i g. 4) bzw. aufgesetzt (F i g. 5) und zwischen den beiden Ringen 15' ist eine etwa U-förmige nach innen offene, elastische Ringdichtung 16 angeordnet. Das Ganze wird auch hierbei mit einer zweiteiligen, spannbackenartig seitlich >i angesetzten verspannbaren Umfassungsschale 17, wie auch schon zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 beschrieben, zusammengehalten.

Vorteilhaft ist die Außenumfangsfläche 18 des Dichtungsringes 16 mit einem anvulkanisierten Zentrierring 19 versehen, wobei in der zweiteiligen Umfassungsschale 17 eine an die Querschnittsform des Zentrierringes angepaßte Nut 20 vorgesehen ist. Die dargestellte Querschnittsform des Zentrierringes 19 ist nicht verbindlich. Beispielsweise könnte diese auch dreieckig sein. Ferner ist der Dichtungsring 16 an seinen Schenkelenden mit Matcrialverdickungen 16' versehen.

Unabhängig davon, ob nun die Ringe 15' gemäß der Fig.4 stumpf angeschweißt sind oder gemäß Fig. 5 aufgesetzt angeschweißt sind, sind die Enden 21 der Schenkel 22 des Dichtungsringes 16 in bezug auf den Durchströminnenraum 23 hinter Abschirmfortsätzen 24 angeordnet.

Im Falle der F i g. 4 sind diese, wie erkennbar, aus den Ringen 15' selbst herausgearbeitet, während sie im Falle der Fig. 5 von den überstehenden Enden der Rohre 5 gebildet sind. In F i g. 5 sind übrigens die Dichtungsringe 4, der mittige Dichtungsring 16 und dessen Zentrierring 19 nicht eingezeichnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

1 Patentansprüche:

1. Rohrgelenkkupplung, insbesondere für Pipelines zur Förderung von fluiden Medien unter hohem Druck, bestehend aus zwei kugelartigen, einen in der Form angepaßten Innenring übergreifenden Kalottenhälften, die durch äußere Halteelemente zusammengehalten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der kugelförmig gekrümmten Fläche (1) des mit einer dem Rohrquer- m schnitt etwa entsprechenden Durchströmöffnung (2) versehenen Innenringes (3) mindestens zwei Dichtungsringe (4), gegen die an die zu verbindenden Rohrenden (5) angesetzten Kalottenhälften (6) gelegt, angeordnet und die beiden Kalottenhälften (6) mit einer zweiteiligen, spannbackenartig seitlich angesetzt verspannbaren Umfassungsschale (7) gegen den Innenring (2) verspannt gehalten sind, wobei die Schalenteile (7') in an sich bekannter Weise im Querschnitt der Außenkontur der M Kalottenhälften angepaßt ausgebildet und diese zum größten Teil übergreifend angeordnet sind.

2. Kupplung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die kalottierte Wandung jedes Schalenteiles (7') längs der beiden äußeren Ränder 2ϊ mit Anschlagabkröpfungen (8) versehen ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kalottierte Wandung jedes Schalentciles (7') mit einer mittigen, kanalartigen Ausprägung (9) versehen ist. >o

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endränder der Kalottenhälften (6) als radial nach außen gerichtete Abkröpfungen (10) ausgebildet sind.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, r> dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (3) mittig auf seiner Umfangsfläche (1) mit einem umlaufend angeordneten Anschlagringbund (11) versehen ist.

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, w dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schalenteil (7') am oberen und unteren Rand mit einer Aussteifungsabkröpfung (12) versehen ist.

7. Rohrgelenkkupplung, insbesondere für Pipelines zur Förderung von fluiden Medien unter hohem ::■ Druck, bestehend aus zwei Kalottenhälften, die durch äußere Halteelemente zusammengehalten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalottenhälften (15) in Form zweier entsprechend profilierter Ringe (15') an die Enden (5) der zu in verbindenden Rohre an- bzw. aufgesetzt sind und zwischen diesen eine an sich bekannte, etwa U-förmig nach innen offene, elastische Ringdichtung (16) angeordnet ist, wobei die beiden Ringe (15') und der mittige Dichtungsring (16) mit einer zweiteiligen, ü spannbackenartig seitlich angesetzt verspannbaren Umfangsschale (17) umgeben sind.

8. Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenumfangsfläche (18) des Dichtungsringes (16) mit einem anvulkanisierten t>o Zentrierring (19) versehen und in der zweiteiligen Umfangsschale (17) eine an die Querschnittsform des Zentrierringes (19) angepaßte Nut (20) vorgesehen ist.

9. Kupplung nach Anspruch 7 und/oder 8, dadurch hi gekennzeichnet, daß der etwa U-förmige Dichtungsring (16) an seinen Schenkelenden mit Materialverdickungen (16') versehen ist.

10. Kupplung nach einem der Ansprüche / bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (21) der Schenkel (22) des Dichtungsringes (16) in bezug auf den Durchströminnenraum (23) hinter Abschirmfortsätzen (24) angeordnet sind.