DE3043423C2 - Flanschlose Rohrverbindung zum dichten Verbinden der Enden von Rohrleitungen - Google Patents

Description

gekennzeichnet durch

f) eine Ausbildung jedes Spannringes in Art einer Gliederkette (12, 13) mit einer zugfesten Verbindung der Glieder (12b, 12c^des Spannringes dergestalt, daß Teile (22) von Spannringgliedern unter Zugspannung durch Keilwirkung in axialer Richtung, d. h. in Längsrichtung der zylindrischen Ausnehmungen (4, 5) des Hohlkörpers (3), elastisch aufspreizbar sind und

g) durch je einen inneren Klemmring (8, 9) zwischen Spannring und mittleren Stoßstellen-Bereich (3a^des Hohlkörpers mit einer dem mittleren Bereich zugewandten Schrägfläche (8a, 9a^ zum Zusammendrücken des Dichtungsringes (10,11) durch die sich an den endseitigen Stützringen (6, 7) abstützende axiale Spannkomponente des zugehörigen Spannringes.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein jeder Spannring (12,13) gebogene Glieder umfaßt (126, YIc), von denen jedes an einem Ende einen schwalbenschwanzähnlichen Doppelkeil (20) und am anderen Ende eine gabelförmige Ausnehmung (21) mit keilförmigen Gegenflächen (2\a)zur Aufnahme eines Doppelkeils aufweist, die an elastisch biegbaren Wangen (22) angeformt sind, die seitlich der gabelförmigen Ausnehmung verlaufen.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die endseitigen Stützringe (6, 7) sowie die inneren Klemmringe (8, 9) paarweise radial nach außen konvergierende Keilflächen (6a, Sb bzw. 7a, 9b) und die Glieder der Spannringe (12, 13) an ihren Seitenflächen entsprechende Gegen-Keilflächen aufweisen (F i g. 1).

4. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die endseitigen Stützringe (6,7) sowie die inneren Klenimringe (9") paarweise nach außen divergierende Keilflächen und die Glieder der Spannringe (12, 13) an ihren Seitenflächen entsprechende Gegen-Keilflächen aufweisen (F ig. 5).

5. Rohrverbindung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei oder mehr Spannringe (12) für jedes Rohrleitungs-Ende (1) und lose Zwischenringe (24) zwischen benachbarten Spannringen, die mit Gegen-Keilflächen versehen sind.

Die Erfindung betrifft eine flanschlose Rohrverbindung zum dichten Verbinden der Enden von Rohrleitungen, die die übliche Verbindung über Druckflansche ersetzen soll. Solche Flanschverbindungen erfordern beim Verlegen von Rohrleitungen aus Blech aufwendige Schweißarbeiten an der Baustelle, wie auch der Platzbedarf für die Flansche ein Verlegen von Rohrleitungen beispielsweise im Eckbereich zwischen der Wand und der Decke eines Raumes behindert.

Es ist eine flanschlose Rohrverbindung bekanntgeworden (FR-PS 15 20 734), die sich nur mechanischer Mittel bedient, demontierbar ist und somit keinerlei Schweißarbeiten bedarf. Diese flanschlose Rohrverbindung besteht aus einem starren Hohlkörper, der beide Rohrleitungs-Enden übergreift und mit je einer länglichen inneren zylindrischen Ausnehmung zur Aufnahme von Innen-Spannelementen für jedes Rohrleitungs-Ende versehen ist. Die Innen-Spannelemente bestehen aus je einem Spannring, dessen Endglieder zu einander gegenüberliegenden Augen zur Aufnahme einer Spannschraube abgekröpft sind, die sich zur Betätigung der Spannschraube durch je einen Querschlitz des Hohlkörpers nach außen erstrecken, wobei jeder Spannring durch Anziehen seiner Spannschraube unter Zugspannung setzbar ist, die eine radiale Verspannung des Spannringes mit dem ihm zugeordneten Rohrleitungs-Ende bewirkt. Der Hohlkörper hat einen mittleren Bereich, der die Stoßstelle der Rohrleitungs-Enden übergreift und dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser der Rohrleitungs-Enden entspricht, die somit in dem Hohkörper zentriert sind. Beiderseits des mittleren Bereiches ist je ein Dichtungsring zur Abdichtung der Rohrleitungs-Enden vorgesehen, und Stützringe an den äußeren Enden des Hohlkörpers begrenzen dessen zylindrische Ausnehmungen.

Bei dieser bekannten flanschlosen Rohrverbindung sind die Dichtungsringe beiderseits des mittleren Bereiches des Hohlkörpers lediglich in Innen-Nuten desselben eingelassen, womit sich der Anpreßdruck der Dichtungsringe ausschließlich aus deren radialen Deformation beim Einführen des Rohrleitungs-Endes ergibt. Der Anpreßdruck der Dichtungsringe ist somit begrenzt, da der Innendurchmesser der Dichtungsringe vor dem Einführen der Rohrleitungs-Enden nicht beliebig kleiner ausgeführt werden kann als der Außendurchmesser der Rohrleitungs-Enden, die schließlich beim Einführen den zugeordneten Dichtungsring nicht abscheren dürfen, sondern lediglich nach außen komprimieren sollen.
Ausgehend von einer flanschlosen Rohrverbindung

gemäß der FR-PS 15 20 734 hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt den Anpreßdruck der Dichtungsringe erst nach dem Einführen der Rohrleitungs-Enden in den gemeinsamen starren Hohlkörper zu erzeugen, und zwar auf einfache Art und Weise mit der Folge, daß der Anpreßdruck der Dichtungsringe auch einstellbar und nachstellbar ist Die Lösung dieser Aufgabe besteht aus den kennzeichnenden Merkmalen f) und g) des Patentanspruches 1. Hierdurch wird erreicht, daß es nur des Anziehens der Spannschraube des Spannringes bedarf, um außer der zugfesten Verbindung zwischen den Rohrleitungsenden und dem gemeinsamen äußeren Hohlkörper eine von dem Spannring ausgehende axiale Spannkomponente zu erzeugen, um die benachbarte Dichtung von der Seite her zusammenzudrücken und hierdurch zur Erzeugung eines Anpreßdruckes zu deformieren. Ein Dichtungsring braucht somit vor dem Einführen eines Rohrleitungs-End^s nicht mehr mit seinem Innendurchmesser bis unterhalb des Außendurchmessers des Rohrleitungs-Endes vorzuragen, so daß auch das Einführen der Rohrleitungs Enden problemlos wird. Wesentlichstes Element dar Erfindung ist die Ausbildung des Spannringes in der Art einer Gliederkette mit nicht nur radialer, sondern auch axialer Spannkomponente, die durch Keilwirkung hervorgerufen wird, in dem Teile von Spannringgliedern unter Zugspannung in axialer Richtung elastisch aufspreizbar sind.

Eine besondere Ausführungsform der zugfesten Verbindung von Gliedern der Spannringe mit axialer Keilwirkung ist im Patentanspruch 2 angegeben.

Wenn auch die radiale Spannungskomponente der Spannringe ausreichen kann, um eine zugfeste Verbindung der Rohrleitungsenden zu erhalten, so ist es im Rahmen der Erfindung möglich und zu empfehlen, die axiale Spannungskomponente der Spannringe nicht nur zum Zusammendrücken der Dichtungsringe zu nutzen, sondern über Keilwirkungen heranzuziehen zur Verstärkung der Wirkung der radialen Spannungskomponente auf die Rohrleitungsenden, wie es in den Patentansprüchen 3 und 4 angegeben ist.

Zur Verbindung von Rohren großen Durchmessers ist eine Mehrfachanordnung von Spannringen für jedes Rohrleitungsende nach Patentanspruch 5 angezeigt, wobei zwischen benachbarten Spannringen lose Zwischenringe vorzusehen sind, sofern die Spannringe mit seitlichen Keilflächen versehen sind.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Rohrverbindung dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Rohrverbindung, in der oberen Hälfte im Axialschnitt und in der unteren Hälfte in Ansicht, links im entspannten und rechts im gespannten Zustand,

F i g. 2 einen senkrechten Schnitt nach der Linie H-Il in F i g. 1 zur Darstellung eines Spannringes, in der unteren Hälfte im entspannten und in der oberen Hälfte im gespannten Zustand,

Fig.3 eine teilweise Ansicht auf die Verbindung zweier Glieder des Spannringes in Pfeilrichtung B in F i g. 2, die linke Hälfte im entspannten und die rechte Hälfte im gespannten Zustand,

F i g. 4 den linken Bereich einer Rohrverbindung nach F i g. 1 mit zwei Spannringen,

Fig. 5 eine Variante zur Rohrverbindung gemäß Fig. 1, in der linken Hälfte im entspannten und in der rechten Hälfte im gespannten Zustand und

Fig.6 eine Variante einer Rohrverbindung mit Spannringen, die gerade Seitenflächen haben, links im entspannten und rechts im gespannten Zustand.

Zur flanschlosen Verbindung der aus F i g. 1 ersichtlichen Rohrleitungs-Enden 1 und 2 dient zunächst ein beide Rohrleitungs-Enden übergreifender starrer Hohlkörper 3, der im Ausführungsbeispiel eine gerade Hülse ist, möglicherweise aber auch zum Verbinden von zwei im Winkel zueinander verlaufenden Rohrleitungen als Winkelstück ausgeführt sein könnte.

Der hülsenartige Hohlkörper 3 ist im Bereich eines ίο jeden Rohrleitungs-Endes 1 bzw. 2 mit länglichen inneren zylindrischen Ausnehmungen 4 und 5 zur Aufnahme von noch zu beschreibenden lnnen-Spannelememen versehen. Die Ausnehmungen 4, 5 erstrecken sich beiderseits eines die Stoßstelle der Rohrleitungs-Enden übergreifenden mittleren Bereichs 3a des Hohlkörpers 3, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser der Rohrleitungs-Enden entspricht bzw. etwas größer ist als dieser Außendurchmesser. Als Anschlagbegrenzung für die in den Hohlkörper 3 einschiebbaren Rohrleitungs-Enden 1, 2 hat der mittlere Bereich 3a einen inneren Bund 36.

Die länglichen Ausnehmungen 4, 5 sind außen durch Stützringe 6,7 begrenzt, die mittels eines Schwerspannstiftes 16 oder durch Schrauben lösbar befestigbar sind, aber auch angeschweißt sein könnten. Beiderseits des mittleren Bereichs 3a des Hohlkörpers 3 sind innere Klemmringe 8 und 9 eingesetzt, die mit einer dem mittleren Bereich zugewandten Schrägfläche 8a bzw. 9a versehen sind, wobei im Bereich der Schrägflächen Dichtungsringe 10 und 11 eingesetzt sind, die bei einer axialen Verstellung der Klemmringe 8,9 nach innen hin zusammengedrückt werden und die Rohrverbindung druckdicht machen.

Als Innen-Spannelemente dienen Spannringe 12 und 13 in der Art von Gliederketten, die durch eine innere Ringfeder 14 bzw. 15 nachgiebig nach außen gedruckt werden. Beide Spannringe 12,13 sind im Aufbau gleich. Der in F i g. 2 im Querschnitt dargestellte Spannring 12 hat Endglieder 12a, die zu einander gegenüberliegenden Augen 17 abgekröpft sind und zur Aufnahme einer Spannschraube 18 dienen. Die zu Augen 17 abgekröpften Enden der Endglieder 12a treten durch je einen Querschlitz 19 des Hohlkörpers 3 nach außen und stellen die einzigen Teile der Rohrverbindung dar, die den Außenumfang des Hohlkörpers 3 überragen. Da der Spannring in der Art einer Gliederkette mit gebogenen Einzelgliedern ausgebildet ist, legt sich der Spannring unter Zugspannung an der Oberfläche des Rohrleitungs-Endes 1 an, wenn die Spannschraube 18 angezogen wird, wie die obere Hälfte von Fig.2 zeigt. Die Zugspannung in dem Spannring 12 ist hier durch tangential zum Rohrleitungs-Ende 1 verlaufende Pfeile angedeutet. Die radiale Verspannung zwischen Spannring und Rohrleitungs-Ende ist durch radial gerichtete Pfeile angedeutet.

Ein Spannring gemäß der Erfindung hat nicht nur eine radiale Spannungskomponente, wenn die Druckschraube 18 angezogen wird, sondern auch eine axiale Spannungskomponente, wie anhand von F i g. 3 näher erläutert wird. Hier erkennt man die zugfeste Verbindung von zwei Gliedern 126 und 12c des Spannringes 12 dergestalt, daß Teile dieser Spannringglieder unter Zugspannung durch Keilwirkung in axialer Richtung, d. h. in Längsrichtung der zylindrischen Ausnehmungen 4 bzw. 5 im Hohlkörper 3, elastisch aufspreizbar sind. Im Ausführungsbeispiel einer zugfesten Verbindung von Spannkettengliedern nach Fig. 3 hat das Glied 12c an einem Ende einen schwalbenschwanzähnlichen DooDel-

10

15

20

keil 20. der in eine gabelförmige Ausnehmung 21 mit keilförmigen Gegenflächen am gegenüberliegenden Ende des Gliedes 126 eingreift. Die Ausnehmung 21 ist so gestaltet, daß die keilförmigen Gegenflächen 21a der gabelförmigen Ausnehmung 21 an elastisch biegbaren Wangen 22 angeformt sind, die seitlich der gabelförmigen Ausnehmung 21 verlaufen. Die rechte Hälfte in F i g. 3 zeigt zwei benachbarte Glieder des Spannringes 12 unter Zugspannung im Spannring, durch die aufgrund des Doppelkeils 20 und der Gegenflächen 21a die Wangen 22 in axialer Richtung auseinander gespreizt werden, wodurch axiale Spannkräfte des Spannringes

12 wirksam werden, wie durch die Pfeile 23 angedeutet ist. Da diesen axialen Spannkräften 23 die Seitenwände der Spannringglieder 126 zugeordnet sind, verdeutlichen in F i g. 1 rechte Hälfte die Pfeile 23 die axiale Spannungskomponente eines jeden gespannten Spannringes 12 bzw. 13.

Bevor das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 weiter erläutert wird, wird auf das im Aufbau einfachste Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 verwiesen, in der ebenfalls die Pfeile 23 die axiale Spannungskomponente eines Spannringes 13 andeuten. Für dieses Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 wird lediglich die rechte Aufnahme des Hohlkörpers 3 für das Rohrleitungs-Ende 2 beschrieben, da die Anordnung auf der linken Zeichnungshälfte spiegelbildlich gleich ist. Wie ersichtlich, hat der Spannring

13 bzw. seine Einzelglieder gerade Seitenflächen, die bei der axialen Aufspreizung der Wangen 22 (Fig. 3) an einem äußeren lösbaren Stützring T einerseits und einem inneren Klemmring 9' verspannend angreifen. Durch die axiale Spannungskomponente (Pfeile 23) wird der Klemmring 9' unter Abstützung der gesamten Anordnung an dem äußeren Stützring T bis zur Anlage am mittleren Bereich 3a des Hohlkörpers 3 nach links verschoben, wobei der Dichtungsring 11 zusammengedrückt wird. Da durch die radiale Spannungskomponente des unter Zugspannung stehenden Spannringes 13 die Spannringglieder mit großer Druckkraft an dem Umfang des Rohrleitungs-Endes 2 zur Anlage kommen und gegenüber dem Hohlkörper 3 über die Ringe 7' und 9' ein Reibungsschluß zwischen dem Hohlkörper 3 und dem Spannring 13 besteht, ist das Rohrleitungs-Ende 2 zugfest in dem Hohlkörper 3 eingespannt, und zwar unter Abdichtung der Rohrverbindung durch den zusammengedrückten Dichtungsring 11.

Zurückkommend zum bevorzugten Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist erkennbar, daß die äußeren Stützringe 6 bzw. 7 und die inneren Klemmringe 8 bzw. 9 paarweise konvergierende Keilflächen 6a bzw. 86 und 7a bzw. 96 aufweisen. Die Seitenwände der Glieder der Spannringe 12 und 13 haben dementsprechend Gegenkeilflächen. so daß unter der Einwirkung der axialen Spannungskomponente (Pfeile 23) beim Spannen der Spannringe die Ringe 6 und 8 bzw. 7 und 9 aufgrund der Keilwirkung außer der radialen Spannungskomponente auch einen Teil der axialen Spannungskomponente in radialer Richtung abzweigen, wodurch die Anpressung der Spannringe an die Außenflächen der Rohrleitungs-Enden 1,2 vergrößert wird. Außerdem geht ein verbleibender Teil der Spannungskomponente als radiale Spannkraft in die beweglichen Klemmringe 8 und 9, wodurch ein gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig.6 verbesserter Reibungsschluß zwischen den Spannringen einerseits und dem Hohlkörper 3 andererseits hervorgerufen wird.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig.4 ist eine Anordnung nach F i g. 1 linke Hälfte ergänzt durch einen weiteren Spannring 12 mit einem losen Zwischenring 24 mit zwei nach außen divergierenden Keilflächen, durch welche zusätzliche Elemente zur Verbindung von Großrohren beliebig viele Spannringe 12 (bzw. 13) zum Einsatz gebracht werden können, um die Einspannung der Rohrleitungs-Enden zur Vermeidung zu hoher radialer Verspannungskräfte auf längere Rohrleitungsabschnitte zu verteilen.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 sind gegenüber dem Beispiel nach F i g. 1 die zusammenwirkenden Keilflächen umgekehrt, so daß die axiale Spannkomponente (Pfeile 23) hinsichtlich eines inneren Klemmringes 9" teilweise in eine radiale Verspannung dieses Ringes gegenüber dem Umfang des Rohrleitungs-Endes 2 resultiert. Die radiale Spannungskomponente des Spannringes 13 unter Zugspannung wird hier unter Abbiegung der elastischen Wangen 22 (Fig.3) nach außen wirksam.

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50

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65 Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Flanschlose Rohrverbindung zum dichten Verbinden der Enden von Rohrleitungen mit

a) einem beide Rohrleitungs-Enden (1, 2) übergreifenden starren Hohlkörper (3),

b) mit je einer länglichen inneren zylindrischen Ausnehmung (4, 5) zur Aufnahme von Innen-Spannelementen (12, 13) für jedes Rohrleitungs-Ende,

c) einem die Stoßstelle der Rohrleitungs-Enden übergreifenden mittleren Bereich (3a^des Hohlkörpers, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser der Rohrleitungs-Enden entspricht,

d) beiderseits des mittleren Bereichs (3a) je einem Dichtungsring (10, 11) zur Abdichtung der Rohrleitungs-Enden (1,2) und Stützringen (6,7) an den äußeren Enden des Hohlkörpers zum Begrenzen der zylindrischen Ausnehmungen,

e) je einem Spannring innerhalb der Ausnehmungen (4, 5) dessen Endglieder (12a^ zueinander gegenüberliegenden Augen (19) zur Aufnahme einer Spannschraube (18) abgekröpft sind, die sich zur Betätigung der Spannschraube durch je einen Querschlitz (19) des Hohlkörpers nach außen erstrecken, wobei jeder Spannring durch Anziehen seiner Spannschraube unter Zugspannung setzbar ist, die eine radiale Verspannung des Spannringes mit dem ihm zugeordneten Rohrleitungs-Ende bewirkt,