DE3524621A1 - Rohrkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrkupplung mit einer Endabschnitte der Rohre an ihrer Verbindungsstelle umgebenden spannbaren Schelle, die etwa radial nach innen ragende Flansche aufweist, und mit wenigstens zwei Sicherungseinrichtungen, die jeweils einen der Endabschnitte der Rohre an diesen und der Schelle an­ liegend umgeben und in die Rohre eingreifende Krallen aufweisen, wobei sich die Einrichtungen beim Auseinan­ derziehen der Rohre radial aufrichten.

Bei einer bekannten Rohrkupplung dieser Art sind die Sicherungseinrichtungen jeweils als ein an der Innen­ seite der Schelle umlaufender, in der Seitenansicht etwa kegelstumpfförmiger Verankerungsring ausgebildet, der in seiner den kleineren Durchmesser aufweisenden Umfangskante mit axialen Schlitzen versehen ist, wobei die zwischen den Schlitzen liegenden Lamellen einander in Umfangsrichtung überlappen und die in das Rohrmate­ rial eingreifenden Krallen bilden. Wenn die durch die Rohrkupplung verbundenen Rohre einer axialen Zubelastung ausgesetzt und dadurch auseinandergezogen werden, rich­ tet sich der konische Teil der Verankerungsringe radial in Bezug auf die Rohre auf, so daß die Schelle die Ver­ ankerungsringe mit höherer Kraft an die Rohre drückt und ein weiteres Auseinanderziehen der Rohre verhindert wird. Zum Aufrichten der Verankerungsringe ist jedoch eine Verbiegung des Ringmaterials über den gesamten Ringumfang erforderlich, so daß ein hohes Biegemoment zu überwinden ist, das der Aufrichtung der Verankerungs­ ringe entgegenwirkt. Vor dem Aufrichten der Verankerungs­ ringe und der Erhöhung der Einspannkraft durch das Auf­ richten kann daher bereits eine erhebliche axiale Rela­ tivverschiebung der beiden Rohrenden unter Abtragung des Rohrmaterials durch die Krallen bewirkt worden sein. Erst wenn sich schließlich durch die Axialverschiebung eine größere Anhäufung von Rohrmaterial vor den Krallen ergeben hat, wird der Aufrichteffekt wirksam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrkupp­ lung der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei der das Aufrichten der Sicherungselemente beim Auseinanderziehen der Rohrenden nahezu unverzüglich einsetzt.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Sicherungseinrichtungen auf den Endabschnitten der Rohre axial abrollbare und relativ zueinander weitgehend frei drehbare, auf der Rollfläche mit den Krallen ver­ sehene Sicherungselemente aufweisen, die in Umfangsrich­ tung der Rohre nebeneinander angeordnet sind.

Bei dieser Lösung entfällt ein Verbiegen der Sicherungs­ elemente, um sie aufzurichten. Sie werden daher unver­ züglich beim Auseinanderziehen der Rohrenden aufgerich­ tet, so daß sie ein weiteres Auseinanderziehen der Rohr­ enden praktisch unverzüglich verhindern.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die Sicherungsele­ mente als etwa ovale Ringe ausgebildet sind, die auf wenigstens einem Träger so gelagert sind, daß ihre Dreh­ ebenen in Axialebenen der Rohre liegen. Ein ovaler Ring, der zum Beispiel die Form einer Ellipse aufweisen oder aus Kreisabschnitten zusammengesetzt sein kann, die tangential ineinander übergehen, hat in seiner Ebene eine lange und eine kurze Achse, so daß er bei einer Verdrehung aus einer Normallage, in der die lange Achse etwa parallel zur Längsachse der Rohre verläuft, sich sofort und stetig weiter aufrichtet und dadurch umgehend bei einer axialen Relativverschiebung der Rohre für eine Erhöhung der Spannkraft der Schelle sorgt.

Der Träger kann ein in Umfangsrichtung der Rohre ver­ laufendes Element sein, das stellenweise an der Innen­ seite der Schelle befestigt ist und die Ringe zwischen den Befestigungsstellen trägt. Auf diese Weise sind die Ringe unverlierbar mit der Schelle verbunden.

Sodann kann dafür gesorgt sein, daß das axiale Loch der Ringe ein Mehrkantloch und der Träger ein Metallband ist, das mit allseitigem Spiel durch die Ringe hindurch­ geführt ist, wobei die Höhe des Loches kleiner als die Breite des Metallbandes ist. Diese Ausbildung des Trägers gewährleistet zunächst eine freie Drehbarkeit der Ringe auf dem Träger, bis schließlich das Metallband an den Kanten des Mehrkantloches anschlägt und dadurch eine Überdrehung der Ringe über eine vertikale Lage ihrer längeren Achse hinaus verhindert.

Die Befestigungsstellen können Punktschweißstellen sein, und der Träger kann in einer Querebene der Rohre mäan­ drieren. Dies ergibt eine einfache Art der Verbindung der Träger mit der Schelle unter gleichzeitiger Beibe­ haltung der Drehbarkeit der Ringe.

Hierbei können zwischen benachbarten Befestigungsstellen mehrere Ringe auf dem Träger gelagert sein, so daß man mit wenigen Befestigungsstellen auskommt.

Wenn die Ringe auf der Innenseite der Flansche liegen, werden sie durch die Flansche zusätzlich an einer Über­ drehung gesichert und gleichzeitig axial gesichert.

Sodann können die Sicherungselemente etwa C-förmige Ringe sein, die die radial inneren Kanten der Flansche übergreifen und sich mit ihren auf der Innenseite der Flansche liegenden Schenkeln an der Innenseite der Schel­ le abstützen. Bei dieser Ausbildung wirken die Flansche gleichzeitig als Träger für die Ringe, so daß gesonderte Träger entfallen.

Vorzugsweise ist hierbei zwischen den Innenkanten der Flansche und den sie übergreifenden C-Ringen ein Spiel vorhanden, das die freie Drehbarkeit der Ringe gewähr­ leistet.

Eine weitere Ausführung der Sicherungseinrichtungen kann darin bestehen, daß die Sicherungselemente im Quer­ schnitt etwa ovale, durch leicht tordierbare dünnere Stege einteilig verbundene Drahtabschnitte sind, wobei wenigstens einige Stege mit der Schelle punktverschweißt sind. Diese Sicherungseinrichtungen lassen sich leicht aus einem längeren Draht mit ovalem Querschnitt herstel­ len, der mit über seine ganze Länge durchgehenden und in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Krallen oder Zähnen (Rippen) versehen und in der gewünschten Länge der Drahtabschnitte entsprechenden Abständen mit radialen Einschnitten versehen wird, die zur Ausbildung der Stege bis zu einer Tiefe ausgeführt werden, die der gewünschten leichten Tordierbarkeit der Stege entspricht.

Bei jeder Ausführung kann dafür gesorgt sein, daß an jedem axialen Ende der Schelle zwei Reihen aus in Um­ fangsrichtung nebeneinander angeordneten Sicherungsele­ menten nebeneinander angeordnet sind. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß die Rohrkupplung einer Abwinklung der verbundenen Rohre mit höheren Kräften entgegenwirkt.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste­ hend anhand der Zeichnung bevorzugter Ausführungsbeispie­ le näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Rohrkupplung auf den End­ abschnitten zweier zu verbindender Rohre im Ra­ dialschnitt I-I der Fig. 2,

Fig. 2 den Schnitt II-II der Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt III-III der Fig. 2,

Fig. 4 einen Teil eines weiteren Ausführungsbeispiels im Axialschnitt vor dem Auseinanderziehen der verbundenen Rohrenden,

Fig. 5 die gleiche Schnittansicht wie die nach Fig. 4, jedoch nach dem Auseinanderziehen der beiden verbundenen Rohrenden,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Sicherungs­ elements, das bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 verwenden wird, und

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer dem Schnitt III-III nach Fig. 2 entsprechenden Schnittansicht.

Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 besteht aus einer der Axialzugentlastung und Erhöhung der Biege­ steifigkeit der Rohrverbindungsstelle dienenden Schelle 1 und einer darin angeordneten Dichtschelle 2 mit Gummi­ muffe 3, die die Endabschnitte 4 und 5 zweier miteinan­ der zu verbindender Rohre 6 und 7 umgeben und axial verbinden. Die Schelle 1 ist zusätzlich zur Dichtschelle 2 vorgesehen, wenn die Verbindungsschelle der Rohre höheren axialen Zugkräften und radialen Kräften stand­ halten soll. Andernfalls kann die Schelle 1 entfallen.

Die Schelle 1 besteht aus zwei Halbschellen 8 und 9, deren Enden durch jeweils zwei Spannverschlüsse 10 und 11, von denen in der Ansicht nach Fig. 1 jeweils nur einer zu sehen ist, miteinander verbunden sind. Die Spannverschlüsse bestehen aus an den Enden der Halbschel­ len befestigten Spannbacken 12 und 13 und einer diese durchsetzenden Spannschraube 14 mit Mutter.

Die Dichtschelle 2 ist im Quer- bzw. Radialschnitt C- förmig und ebenfalls an den Enden durch zwei Spannver­ schlüsse 15 verbunden, von denen nur einer in Fig. 1 sichtbar ist. Die Spannverschlüsse 15 bestehen ebenfalls aus an den Enden der Dichtschelle 2 befestigten Spann­ backen 12 und 13, die durch einen entsprechenden Umfangs­ schlitz in der Halbschelle 8 hindurchgeführt und durch eine Schraube 14 mit Mutter verbunden sind.

Die Halbschellen 8 der Schelle 1 bestehen aus einem breiten Schellenband mit an den Umfangsrändern etwa radial abgewinkelten Flanschen 16 und 17.

An der Innenseite der Schelle 1 in der Nähe der Flan­ sche 16 und 17 sind etwa ovale Ringe 18 in Umfangsrich­ tung der Rohre 6 und 7 nebeneinander auf Trägern 19 in Radialebenen der Rohre 6 und 7 begrenzt drehbar ge­ lagert.

Die Ringe 18 sind auf ihrem Umfang mit Krallen oder Zähnen versehen und haben ein Mehrkantloch 20, durch das der Träger 19 mit allseitigem Spiel hindurchgeführt ist. Die Ringe 18 haben in ihrer Ebene eine größere Längsachse und eine kleine Querachse, und ihre äußere Kontur ist - abgesehen von den Krallen oder Zähnen - aus Kreisbögen zusammengesetzt. Die Kontur kann aber auch elliptisch sein.

Der Träger 19 ist bandförmig und mäandriert in einer Querebene der Rohre, wie Fig. 3 zeigt. Die radial nach außen gerichteten Ausbauchungen des Trägers 19 sind mit der Innenseite der Schelle 1 durch Schweißpunkte 21 verbunden, und zwischen den Verbindungsstellen auf dem radial nach innen gerichteten Ausbauchungen des Trägers 19 sind Pakete oder Gruppen 22 aus mehreren Ringen 18 gelagert.

Wenn die Rohre 6 und 7 ordnungsgemäß durch die Rohrkupp­ lung miteinander verbunden sind, nehmen die Ringe 18 die in Fig. 2 links dargestellte Drehwinkellage ein. Wenn jedoch das Rohr 7 relativ zu dem Rohr 6 in Rich­ tung des Pfeils 23 nach Fig. 2 durch Ausübung einer Zugkraft auf das Rohr 7 verschoben wird, so daß es die gestrichelt dargestellte Lage einnimmt, drehen sich die rechts in Fig. 2 dargestellten Ringe 18 entgegen dem Uhrzeigersinn, bis sie wie es in Fig. 2 dargestellt ist, mit den Kanten ihres Mehrkantloches 20 an den Kan­ ten des Trägers 19 anschlagen, da die Höhe der Mehrkant­ löcher kleiner als die Breite der Träger 19 ist. Dabei richten sich diese Ringe 18 radial in bezug auf das Rohr 7 auf, so daß sich die Spannkraft der Schelle 1 erhöht und die Krallen oder Zähne dieser Ringe 18 erst­ mals oder tiefer in der Außenseite des Rohres 7 und der Innenseite der Schelle 1 eingreifen und schließlich eine weitere Verschiebung des Rohres 7 relativ zum Rohr 6 blockieren. Wenn hierbei die Schelle 1 durch das Rohr 7 über die rechts dargestellten Ringe 18 in Richtung des Pfeils 23 mitgenommen wird, richten sich auch die links in Fig. 2 dargestellten Ringe 18 durch eine Dre­ hung im Uhrzeigersinn (in Fig. 2) auf, so daß auch eine Weiterbewegung der Schelle 1 blockiert wird. Entspre­ chendes gilt für ein Auseinanderziehen beider Rohre 6 und 7 relativ zueinander.

Da die Drehbewegung der Ringe 18 zumindest anfänglich nicht durch ein Gegenbiegemoment der Träger 19 behin­ dert wird, können sich die Ringe 18 bis zur Blockierung der axialen Relativbewegung der Rohre 6 und 7 aufrich­ ten. Danach wird eine weitere Drehung der Ringe 18 durch die Träger 19 einerseits und die Flansche 16 und 17 andererseits verhindert.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 6 sind als Sicherungselemente im Querschnitt etwa C-förmige Ringe 24 vorgesehen, die mit ihren Schenkeln 25 und 26 die Flansche 16 und 17 (von denen in den Fig. 4 und 5 nur der Flansch 16 dargestellt ist) übergreifen und auf ihrer gewölbten Außenseite, die dem betreffenden Rohr 6 (bzw. 7) zugekehrt ist, mit Krallen oder Zähnen versehen sind. Die freien Enden der Schenkel 26 stützen sich an der Innenseite der Schelle 1 ab, wobei zwischen der radial inneren Kante der Flansche 16 (und 17) einer­ seits und der Innenseite der Ringe 24 ein Spiel bzw. Abstand verbleibt.

Wenn das Rohr 6 relativ zur Schelle 1 in Richtung des Pfeils 27 (in Fig. 4) gezogen wird, richtet sich der Schenkel 26 in die in Fig. 5 dargestellte Lage auf, so daß sich der Anspreßdruck zwischen den Ringen 24 und den Rohren erhöht und aufgrund des Eingriffs der Krallen oder Zähne der Ringe 24 in das Material der Rohre ein weiteres Auseinanderziehen der Rohre verhin­ dert wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel übernehmen die Flansche 16 bzw. 17 die Funktion der Träger 19 des ersten Ausführungsbeispiels, so daß zusätzliche Träger, wie die Träger 19, entfallen.

Die Ringe 24 sind in Umfangsrichtung der Rohre bzw. Schelle 1 verteilt angeordnet.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist ein im Quer­ schnitt etwa ovaler Draht 28 mit sich über seine gesamte Länge erstreckenden Zähnen, die zur Vereinfachung der Darstellung nur links in Fig. 7 angedeutet sind, und mit radialen Einschnitten 29 versehen. Die Einschnitte 29 sind bis zu einer solchen Tiefe ausgeführt, daß leicht tordierbare Stege 30 verbleiben. Die Abstände der Einschnitte 29 sind so gering gewählt, daß die die Sicherungselemente bildenden Drahtabschnitte 31 zwischen den Einschnitten 29, trotz ihrer Krümmung in Umfangsrich­ tung, in Axialrichtung der Rohre 6 und 7 zwischen der Schelle 1 und den Rohren sowie aufgrund der leichten Tordierbarkeit der die Drahtabschnitte 31 einteilig verbindenden Stege 30 leicht relativ zueinander verdreh­ bar und an der Innenseite der Schelle 1 sowie der Außen­ seite der Rohre 6, 7 abrollbar sind, um durch das Auf­ richten ihrer längeren Querachse den Anpreßdruck zwi­ schen der Schelle 1 und den Rohren 6, 7 zu erhöhen.

Statt die Einschnitte 29 nur von einer Seite des Drahtes 28 her auszuführen, können auch ringförmige Einschnitte ausgebildet werden, bei denen etwa in der Mitte des Drahtes 28 schwache runde Verbindungsstege verbleiben, die leicht tordierbar sind.

Wenigstens die an den freien Enden des Drahtes 28 aus­ gebildeten Stege 30 sind an der Innenseite der Schelle 1 durch Schweißpunkte 21 befestigt, wobei jede Halbschel­ le 8, 9 mit einem eigenen Draht 28 versehen ist.

Statt nur einer können an jedem Ende der Schelle 1 auch zwei Reihen aus in Umfangsrichtung der Schelle 1 neben­ einander angeordneten Sicherungselementen 18, 24 oder 31 in Axialrichtung nebeneinander angeordnet sein, um ein Abwinkeln der verbundenen Rohre 6 und 7 mit höherer Kraft und aufgrund der durch die Doppelreihen bewirkten größeren Widerlagerflächen für die Rohre zu verhindern.

Claims (11)

1. Rohrkupplung mit einer Endabschnitte der Rohre an ihrer Verbindungsstelle umgebenden spannbaren Schel­ le, die etwa radial nach innen ragende Flansche auf­ weist, und mit wenigstens zwei Sicherungseinrichtun­ gen, die jeweils einen der Endabschnitte der Rohre an diesen und der Schelle anliegend umgeben und in die Rohre eingreifende Krallen aufweisen, wobei sich die Einrichtungen beim Auseinanderziehen der Rohre radial aufrichten, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungseinrichtungen auf den Endabschnitten(4, 5) der Rohre (6, 7) axial abrollbare und relativ zueinander weitgehend frei drehbare, auf der Roll­ fläche mit den Krallen versehene Sicherungselemente (18; 24; 31) aufweisen, die in Umfangsrichtung der Rohre (6, 7) nebeneinander angeordnet sind.

2. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sicherungselemente (18; 24) als etwa ovale Ringe ausgebildet sind, die auf wenigstens einem Träger (16; 17; 19) so gelagert sind, daß ihre Drehebenen in Axialebenen der Rohre (6, 7) liegen.

3. Rohrkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Träger (19) ein in Umfangsrichtung der Rohre (6, 7) verlaufendes Element ist, das stellen­ weise an der Innenseite der Schelle (1) befestigt ist und die Ringe (18) zwischen den Befestigungsstel­ len (21) trägt.

4. Rohrkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das axiale Loch der Ringe (18) ein Mehrkant­ loch (20) und der Träger (19) ein Metallband ist, das mit allseitigem Spiel durch die Ringe (18) hin­ durchgeführt ist, wobei die Höhe des Loches (20) kleiner als die Breite des Metallbandes (19) ist.

5. Rohrkupplung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Befestigungsstellen (21) Punkt­ schweißstellen sind und der Träger (19) in einer Querebene der Rohre (6, 7) mäandriert.

6. Rohrkupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Be­ festigungsstellen (21) mehrere Ringe (18) auf dem Träger (19) gelagert sind.

7. Rohrkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ringe (18) auf der Innenseite der Flansche (16, 17) liegen.

8. Rohrkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sicherungselemente etwa C-förmige Ringe (24) sind, die die radial inneren Kanten der Flansche (16, 17) übergreifen und sich mit ihren auf der Innenseite der Flansche (16, 17) liegenden Schenkeln (26) an der Innenseite der Schelle (1) abstützen.

8. Rohrkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Innenkanten der Flansche (16, 17) und den sie übergreifenden C-Ringen (24) ein Spiel vorhanden ist.

10. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sicherungselemente im Querschnitt etwa ovale, durch leicht tordierbare dünnere Stege (30) einteilig verbundene Drahtabschnitte (31) sind, wobei wenigstens einige Stege (30) mit der Schelle (1) punktverschweißt sind.

11. Rohrkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem axialen Ende der Schelle (1) zwei Reihen aus in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Sicherungselementen (18; 24; 31) nebeneinander angeordnet sind.