DE3339169A1

DE3339169A1 - Steckkupplung zum verbinden der enden zweier rohre

Info

Publication number: DE3339169A1
Application number: DE19833339169
Authority: DE
Inventors: Heinz 6451 Ronneburg Sauer
Original assignee: Rasmussen GmbH
Current assignee: Norma Germany GmbH
Priority date: 1983-10-28
Filing date: 1983-10-28
Publication date: 1985-05-15
Also published as: GB2149037B; IT8468077A1; IT8468077A0; DE3339169C2; SE8405299L; FR2554206A1; SE455436B; NL8403211A; US4616858A; SE8405299D0; FR2554206B1; AT389366B; IT8453974V0; CA1246631A; GB8424311D0; GB2149037A; ATA301384A; BE900730A; IT1179802B; CH664612A5

Description

PATENTANWALT 6 frankfurt/main ι. den _?? CAIENIANWALI KÜHHORNSHOFWEG 10 ^d/'

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R 80

RASMUSSEN GMBH, 6457 MAINTAL

Steckkupplung zum Verbinden der Enden zweier Rohre

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steckkupplung zum Verbinden der Enden zweier Rohre, mit einer Muffe aus Gummi zur Aufnahme der Rohrenden und einer die Muffe umgebenden Spannschelle mit einem Schellenband, wobei die Muffe auf ihrer Innenseite eine mittlere urnlaufende Rippe zur Anlage an den Stirnflächen der Rohre, auf beiden Seiten der mittleren Rippe jeweils eine Ringnut, deren an die mittlere Rippe angrenzende Flanke einen von der mittleren Rippe zum Einführungsende der Muffe zunehmenden Durchmesser hat, und an jedem Einführungsende eine axial äußere umlaufende Rippe aufweist, deren axial äußere Flanke einen vom Einführungsende zur mittleren Rippe abnehmenden Durchmesser hat, und das Schellenband die Stirnseiten der Muffe mit radial nach innen abgewinkelten Flanschen übergreift.

Bei einer bekannten Steckkupplung dieser Art (CH-PS 432 956) sind die axial äußeren Rippen als im Querschnitt sägezahnförmige Dichtlippen und zwischen diesen äußeren Rippen und der mittleren Rippe weitere im Querschnitt sägezahnförmige Dicnui-Lypen ausgebildet.

Die zahlreichen Dichtlippen ergeben zwar in Verbindung mit dem sich in Axialrichtung verbreiternden Fuß der mittleren Dichtrippe eine hohe Dichtxvirkung gegenüber hohen Innendrücken, jedoch auf Kosten eines erheblichen Materialaufwands auf Seiten der Muffe und auch der Spannschelle, die beide eine verhältnismäßig große Breite in Axialrichtung (Längsrichtung der Rohre) aufweisen. Im Falle einer gewaltsamen radialen Abwinklung des einen Rohres relativ zum anderen Rohr besteht darüber hinaus die Gefahr, daß die Verbindung dennoch undicht wird, weil die Steckkupplung wegen ihrer großen Breite ebenfalls verhältsnismäßig weit relativ zum anderen Rohr abgewinkelt, d.h. von diesem anderen Rohr radial abgehoben wird. Hierbei kann sogar eine bleibende Verformung der Spannschelle auftreten, die bei einer Rückstellung des abgewinkelten Rohres in seine normale zum anderen Rohr koaxiale Ausgangslage nicht vollständig rückgängig gemacht wird. Entsprechend ergibt sich eine ungleichmäßige Einspanndruckverteilung über den Rohrumfang. Schließlich kann beim Einführen des einen Rohres in die Muffe, bevor das andere Rohr eingeführt worden ist, durch den Anschlag des einen Rohres an der mittleren Rippe eine Axialverschiebung und Stauchung der durch den dem einen Rohrende gegenüberliegenden Flansch des Schellenbandes axial abgestützten Muffe oder sogar ein Umwalken der Muffe bewirkt werden. Dies führt zumindest zu einer ungleichmäßigen Materialverteilung der Muffe in Axialrichtung innerhalb der Spannschelle oder zu einem vollständigen Herauswalken der Muffe aus der Spannschelle, so daß sich auch aus diesem Grunde eine entsprechend ungleichmäßige Einspanndruckverteilung oder Schwierigkeiten bei der Montage ergeben. Auch das Verbinden zweier Rohrenden mit unterschiedlichen Durchmessern, z.B. aufgrund unterschiedlicher Herstellungstoleransen, kann zu stark unterschiedlichen Druckverteilungen,

d.h. zu einer erheblichen Abnahme des Einspanndrucks auf Seiten des Rohres mit dem kleineren Durchmesser, mit entsprechender Verringerung der Dichtwirkung der Steckkupplung führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steckkupplung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die ohne Erhöhung des Materialaufwands eine bessere Dichtwirkung ergibt und Montageschwierigkeiten vermeidet.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Schellenband in seiner axialen Mitte eine in Umfangsrichtung der Spannschelle umlaufende, radial nach innen vorstehende Sicke aufweist, die in eine Ringnut auf der Außenseite der Muffe eingreift.

Bei dieser Ausbildung der Steckkupplung ergibt sich durch die Sicke eine verhältnismäßig gelenkige Verbindung zwischen den beiden die Rohrenden übergreifenden Abschnitten des Schellenbandes. Dies hat den Vorteil, daß bei einer nicht übermäßigen Abwinklung des einen Rohres relativ zum anderen die Steckkupplung nicht über die gesamte axiale Länge bzw. über ihre gesamte Breite mit ausgelenkt wird, sondern ihre Lage über dem nichtabgewinkelten einen Rohr weitgehend beibehält. Hier bleibt mithin die über den Umfang weitgehend gleichmäßige Einspanndruckverteilung erhalten. Da die Steckkupplung die Auslenkbewegung des abgewinkelten Rohres weitgehend ungehindert mitvollziehen kann, ergibt sich auch im Bereich des abgewinkelten Rohres in Umfangsrichtung eine weitgehend gleichbleibende Einspanndruckverteilung bei nicht übermäßiger Auslenkung. Bei einer Rückstellung des abgewinkelten Rohres in seine Ausgangslage besteht der Vorteil, daß die praktisch gelenkige Verbindung der die Rohrenden übergreifenden Steckkupplungsab-

schnitte eine leichte Rückstellung des ausgelenkten Steckkupplungsabschnitts ermöglicht. Falls das eine Rohr einen etwas größeren Außendurchmesser als das andere Rohr aufweist, wird der durch den das kleinere Rohr umgebenden Kupplungsabschnitt ausgeübte Einspanndruck durch die Aufweitung des anderen Kupplungsabschnitts aufgrund der gelenkigen Verbindung dieser beiden Abschnitte nicht nennenswert verringert. Darüber hinaus bewirkt die in die äußere Ringnut der Muffe eingreifende Sicke zum einen eine Axialsicherung und Zentrierung der Muffe, so daß keine Axialverschiebung der Muffe oder kein Herauswalken der Muffe beim Einführen des ersten Rohres in die Muffe erfolgen kann, und zum anderen im Bereich der äußersten Rohrenden eine Verdichtung des Muffenmaterials, die eine entsprechend höhere Dichtwirkung und eine Erhöhung des Widerstands der Muffe gegen eine Auslenkung der Rohre ergibt.

Vorzugsweise sind die inneren Ringnuten jeweils durch eine der axial äußeren Rippen begrenzt. Dies führt zu einer axial kurzen Steckkupplung bei entsprechend geringerem Materialaufwand, da man mit nur einer das jeweilige Rohrende umgebenden Dichtrippe an jedem axial äußeren Muffenende auskommt.

Hierbei ist es günstig, wenn die axial äußere Flanke der inneren Ringnuten hinterschnitten ist. Dies erleichtert zum einen eine großflächige Anlage der axial äußeren Rippen am Rohrumfang mit der Folge einer höheren Dichtwirkung und erhöht zum anderen den Widerstand der Steckkupplung gegen ein Herausziehen der eingespannten Rohrenden aus der Steckkupplung, da die jeweilige Rippe durch die Reibungskraft zwischen Rippe und Rohr bestrebt wäre, sich in eine radiale Ebene aufzurichten und dadurch den Reibungswiderstand zu erhöhen. Gleichzeitig würde auch die Dichtwirkung erhöht werden.

Bei einer Steckkupplung mit an den Enden des Schellenbandes ausgebildeten Spannbacken, die durch ein Spannelement in Umfangsrichtung der Spannschelle zusammengezogen werden, und einer den Spalt zwischen den Spannbacken überbrückenden Lasche, ist vorzugsweise dafür gesorgt, daß die Lasche eine in Umfangsrichtung der Spannschelle verlaufende, in die äußere Ringnut der Muffe eingreifende und die Sicke im Schellenband übergreifende Sicke aufweist und das Spannelement eine durch Löcher in den Spannbacken hindurchführbare Spannschraube ist, die in die durch die Sicke der Lasche gebildete Nut eingreift. Bei dieser Ausbildung kommt man nicht nur mit einer einzigen Spannschraube aus, sondern sie hat auch den Vorteil, daß die Längsmittelachse der Spannschraube und damit die Spannkraft der Spannschraube in einem geringeren Abstand von der Tangentialebene des Schellenbandes auf die Spannbacken einwirken kann. Bei einer vorbestimmten Spannkraft sind die Spannbacken daher einer geringeren Verbiegung ausgesetzt. Darüber hinaus wird eine Verbiegung der Spannschraube aufgrund einer Anlage am Schellenband verringert. Infolgedessen kann eine höhere Spannkraft ausgeübt werden. Gleichzeitig wird der bis zur Anlage der Spannschraube am Schellenband verfügbare freie Stellbereich bzw. Spannbereicn und damit der Bereich unterschiedlicher Rohrdurchmesser, für die die Steckkupplung geeignet ist, vergrößert.

Sodann besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung darin, daß im ungespannten Zustand der Spannschelle der Innendurchmesser der Flansche zwischen dem Nutengrunddurchmesser der inneren Ringnuten und dem Innendurchmesser der axial äußeren Rippen liegt. Hierbei bewirken die Flansche des Schellenbandes eine Spannschellen-Abstützung auf den Rohren, die eine zu hohe Verdichtung des Muffenmaterials verhindert. Gleich-

zeitig tragen die Flansche zur Axialsieherung der Lage der Rohre bei.

Die Erfindung, ihre Weiterbildung und weitere Vorteile werden nachstehend anhand der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil eines Axialschnitts durch die Steckkupplung im ungespannten Zustand mit eingeführten Rohrenden,

Fig. 2 6en Schnitt nach Fig. 1 im gespannten Zustand

der Spannschelle,
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Fig. 3 den Schnitt nach Pig. 2 bei Abwinklung eines

der Rohres,

Fig. 4 einen Teil eines Axialschnitts durch die Steckkupplung im gespannten Zustand mit einge

führten Rohrenden, deren Außendurchmesser verschieden ist₅

Fig. 5 eine Seitenansicht der vollständigen Sreckkupplung ohne Muffe und ohne Rohre in kleinerem

ίlaßstab und

Fig. 6 den Schnitt A-A nach Fig. 5 in größerem

Maßstab.

Die in Fig. 1 dargestellte Steckkupplung besteht aus einer Muffe 1 aus Gummi, wie EPDM, und einer die Kuffe 1 umgebenden Spannschelle 2. Die Steckkupplung dient zum Verbinden der Enden zweier Rohre 3, die axial in die Steckkupplung eingeführt werden.

BAD ORlGSMAL

Die Muffe 1 (auch Manschette genannt) hat auf der Innenseite eine umlaufende mittlere Rippe 4, die eine Abdichtung der Rohrverbindung zwischen den Stirnflächen der Rohre 3 bewirkt. Ihr Innendurchmesser ist daher kleiner als der Außendurchrnesser der Rohre Ferner ist auf der Innenseite der Muffe 1 beiderseits der mittleren Rippe 4 jeweils eine Ringnut 5 ausgebildet, die jeweils durch eine axial äußere umlaufende Rippe 6 an den Einführungsenden der Muffe 1 begrenzt wird. Die Durchmesser der axial äußeren Flanken 7 der Rippen 6 und die Durchmesser der Flanken 8 und 9 der Ringnuten 5 nehmen vom jeweiligen Einführungsende der Muffe 1 zur mittleren Rippe 4 hin linear ab, so daß die Flanken 8 hinterschnitten sind. Der Innendurchmesser der Rippen 6 entspricht dem Außendurchmesser der Rohre 3, während der Nutengrunddurchmesser der Ringnuten 5 größer als der Außendurchmesser der Rohre 3 ist. Statt konisch können die Flanken 7 bis 9 auch zürn Einführungsende hin gewölbt (ausgebaucht) sein.

Auf der Außenseite gegenüber der Rippe 4 ist die Muffe 1 mit einer im Querschnitt etwa V-förmigen Ringnut 10 versehen.

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Wie insbesondere die Fig, 5 und 6 zeigen, besteht die Spannschelle 2 aus einem etwa C-förmig gebogenen Schellenband 11 (Fig. 5) aus Stahlblech, an den Enden des Schellenbandes 11 angeschweißten L-förmigen Spannbacken 12 und 13, einer durch Löcher 14 in den Spannbacken hindurchführbaren Spannschraube 15 mit nichtdargestellter Mutter und nichtdargestelltem Zylinderkopf mit Innensechskant und einer den Spalt zwischen den Spannbandenden bzw. zwischen den Spannbacken überbrückenden Lasche 16,

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In der Mitte ist" das Scbellenband 11 mit einer über die gesamte Länge des Schellenbandes 11 durchgehenden, radial nach innen vorstehenden Sicke 17 versehen, die in die Ringnut 10 eingreift. An den seitlichen Umfangsrändern ist das Schellenband 11 mit radial nach innen abgedunkelten konischen Flanschen 18 versehen, die an konischen Stirnflächen 19 der rluffe 1 anliegen. Der Innendurchmesser der Flansche 18 (am Einführungsende) liegt zwischen den Innendurchmessern der Ringnuten 5 und der Rippen 6.

Die Lasche 16 ist nach Fig. 6 mit einer der Sicke

17 entsprechenden, über die gesamte Länge der Lasche 16 in Umfangsrichtung der Spannschelle 2 durchgehenden Sicke 19 versehen, die ebenfalls in die Ringnut 10 der Muffe 1 eingreift und die Sicke 17 übergreift. Sodann weist die Lasche 16 den Flanschen 13 entsprechende Flansche 20 auf.

Wenn nach dem Einführen der Rohre 3 in die Steckkupplung die Spannschraube 15 angezogen und mithin die Spannschelle 2 gespannt wird, werden die Rippen 6 und die Flanken 7, δ und 9 etwa so verformt, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Dabei wird das Material der Muffe 1 im Bereich der Rippen 6 und im Bereich der an die Rippe 4 angrenzenden Wände 21 radial verdichtet und axial gedehnt, während die Flansche

18 dadurch, daß sie schließlich gegen die Außenseite der Rohre 3 gedrückt werden, etwas radial nach außen umgebogen werden. Die Verdichtung und Dehnung des Muffenmaterials ergibt mit zunehmender Spannkraft eine größere Dichtfläche zwischen den Rohren 3 und der Muffe 1. Darüber hinaus erhöht sich der Widerstand der Muffe 1 gegen eine Abwinkelung des einen oder beider Rohre relativ zueinander, v/ie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Die Flansche 18 bewirken eine zusätz-

liehe Abstützung der Rohre 3 gegen ein Abwinkein, wobei sie aufgrund ihres schrägen Verlaufs und ihrer Durchbiegung eine Ruckstellfederwirkung haben. Die Abstützung der Schelle über die Flansche 18 an den Rohren 3 verhindert ferner eine starke Verpressung der Muffe 1 über ihre Elastizitätsgrenze hinaus und trägt, zur Axialsicherung der Rohrenden bei. Sodann ergibt die Sicke 17 eine Gelenkwirkung im Falle einer Abwinklung eines Rohres 3 nach Fig.

Diese Gelenkwirkung verhindert bei der Abwinklung eines Rohres weitgehend ein Abheben der Muffe 1 im Bereich des anderen Rohrendes und damit eine Undichtigkeit. In Verbindung mit der Ringnut 10 trägt die Sicke 17 ebenso wie die Flansche 18 zur Axialsicherung der Muffe 1 in der Spannschelle nach de^rn Einführen der Rohrenden in die Muffe 1 sowie zur Zentrierung der Muffe 1 in der Spannschelle bei. Sodann wird das Muffenmaterial im Bereich der Rippe 4 zwischen den Rohrenden durch die Sicke verdichtet und damit die Dichtwirkung erhöht.

Auch bei unterschiedlichen Rohrdurchmessen!, z.B. wenn der Außendurchmesser des einen Rohres 3¹ gemäß Fig. 4 größer als der Wennaußendurchmesser des Rohres 3 ist, auf den die Steckkupplung ausgelegt ist, kann die Steckkupplung im Bereich des Rohres 3 weiterhin praktisch bis auf den Nenndurchmesser des Rohres 3 zusammengezogen werden, während sie im Bereich des Rohres 3' einen größeren Durchmesser beibehält_s ohne daß der Bereich 21 auf Seiten des Rohres 3 mit dem Nenndurchmesser merklich weniger verdichtet wird. Außerdem ist auch für das Rohr 3' mit dem größeren Nenndurchmesser eine stirnseitige Abdichtung durch die Anlage an der Flanke 9 sichergestellt.

Die schrägen Flanken 7 nach Fig. 1 erleichtern das Einführen der Rohrenden in die Muffe 1. w'enn die

Ronre 3 axialen Zugkräften ausgesetzt werden, die bestrebt sind, die Rohre 3 auseinanderzuziehen, erleichtern die hinterschnittenen Flanken 8 (Fig. 1) der Rippe 6 in Verbindung mit den schrägen Flanken ein Aufrichten der Rippen 6 in eine radiale Lage durch die Reibungskraft zwischen den Rippen 6 und den Rohren 3 und damit eine Verringerung des Innendurchmessers der Rippen 6 mit der Folge, daß die Dichtwirkung der Rippen 6 erhöht wird.

Die Sicke 19 in der Lasche 16 zwischen den Spannbacken 12 und 13 nach den Fig. 5 und 6 hat den Vorteil, daß die Längsmittelachse der Spannschraube 15 und damit die Spannkraft der Spannschraube in einem geringeren Abstand von der Tangentialebene des Schellenbandes 11 auf die Spannbacken 12 und 13 einwirken kann. Auf die Spannbacken 12 und 13 wird daher bei einer vorbestimmten Spannkraft ein geringeres Biegemoment ausgeübt. Auch die durch eine Anlage der Spannschraube an der Außenseite des Schellenbandes bei (großem Rohrdurchmesser, entsprechend weit auseinanderliegenden Spannbacken und) zunehmender Spannkraft bedingte Durchbiegung der Spannschraube 15 ist wegen des möglichen Eingriffs der Spannschraube 15 in die Sicke 19 (und ggf. in die Sicke 17) geringer.

Dies ermöglicht die Ausübung einer höheren Spannkraft. Sodann wird der bis zur Anlage der Spannschraube am Schellenband 11 verfügbare freie Stellbereich bzw. Spannbereich und damit der Bereich unterschiedlicher Rohrdurchmesser, für die die Steckkupplung geeignet ist, aufgrund der Sicke 19 größer. Um die Spannschraube 15 tiefer in die Sicke 19 und ggf. in die Sicke 17 eindringen zu lassen, können die Krümmungsradien der Sicken größer gewählt sein, als es in Fig. 6 dargestellt ist. Insbesondere können sie so groß gewählt sein, daß die Sicken den Zylinder-

kopf der Spannschrauben teilweise aufnehmen, wobei dann die am Schellenband 11 angeschweißten Schenkel der Spannbacken 12, 13 einen entsprechend breit gewählten mittleren Längsschlitz aufweisen, der breiter ist, als es in Fig. 6 dargestellt ist, d.h.

breiter als der Durchmesser des Spannschraubenschaftes.

Bei dein dargestelleri Ausführungsbeispiel ist die Lasche IG sn der radial inneren Seite des einen Schellenbandendes angeschweißt. Es ist aber auch möglich j die Lasche 16 einteilig mit: dein Schellenband 11 auszubilden, wobei sich das Schellenband dann zuwindest im {jbergangsbereich zur Lasche verjüngt, so daß es zwischen den Flanschen 18 des anderen Scheilenbandendes eingeführt werden kann.

Sodann können die Flansche 18 als Ganzes oder ein Teil der Flansche 13 oder durch axiale Einschnitte in den freien Rändern der Flansche 18 gebildete Lappen axial nach innen abgewinkelt sein, um Widerhaken zu bilden_s die in das Pohrmaterial eingreifen und ein axiales Auseinanderziehen der Rohre verhindern»

BAD ORIGSML

Claims

Patentansprüche

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Steckkupplung zum Verbinden der Enden zweier Rohre, mit einer Muffe aus Gummi zur Aufnahme der Rohrenden und einer die Muffe umgebenden Spannschelle mit einem Schellenband, wobei die Muffe auf ihrer Innenseite eine mittlere umlaufende Rippe zur Anlage an den Stirnflächen der Rohre, auf beiden Seiten der mittleren Rippe jeweils eine Ringnut, deren an die mittlere Rippe angrenzende Flanke einen von der mittleren Rippe zum Einführungsende der Muffe zunehmenden Durchmesser hat, und an jedem Einführungsende eine axial äußere umlaufende Rippe aufweist, deren axial äußere Flanke einen vom Einführungsende zur mittleren Rippe abnehmenden Durchmesser hat, und das Schellenband die Stirnseiten der Muffe mit radial nach innen abgewinkelten Flanschen übergreift, dadurch gekennzeichnet, daß das Schellenband (11) in seiner axialen Mitte eine in Urafangsrichtung der Spannschelle (2) umlaufende, radial nach innen vorstehende Sicke (17) aufweist, die in eine Ringnut (10) auf der Außenseite der Muffe (l) eingreift.

t c» ♦

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2. Steckkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Ringnuten (5) jeweils durch eine der axial äußeren Rippen (6) begrenzt sind.
3. Steckkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axial äußere Flanke (8) der inneren Ringnuten (5) hinterschnitten ist.
4. Steckkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit an den Enden des Schellenbandes ausgebildeten Spannbacken, die durch ein Spannelement in Umfangsrichtung der Spannschelle zusammengezogen werden, und einer den Spalt zwischen den Spannbacken überbrückenden Lasche, dadurch gekennzeichnet, «Lg daß die Lasche (16) eine in Umfangsrichtung der Spannschelle (2) verlaufende, in die äußere Ringnut (10) der Muffe (1) eingreifende und die Sicke (17) im Schellenband (11) übergreifende Sicke (19) aufweist und das Spannelement eine durch Löcher (14) in den Spannbacken (12, 13) hindurchführbare Spannschraube (15) ist, die in die durch die Sicke (19) der Lasche (16) gebildete Nut eingreift.
5. Steckkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im ungespannten Zustand der Spannschelle (2) der Innendurchmesser der Flansche (18) zwischen dem Nutengrunddurchmesser der inneren Ringnuten (5) und dem Innendurchmesser der axial äußeren Rippen (6) liegt.