DE3632127A1 - Rohrkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrkupplung mit einer spannbaren Schelle zur Aufnahme unprofilierter zu verbindender Endabschnitte zweier Rohre oder eines mit einem ortsfesten Gegenstand zu kuppelnden Rohres und mit wenigstens zwei Sicherungseinrichtungen, die in wenigstens einer radial nach innen offenen, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Kammer der Schlle ange­ ordnet sind und an den Kammerwänden anliegende Siche­ rungselemente aufweisen, die mit Krallen für den radia­ len Eingriff in das Rohrmaterial versehen und in Rohr­ umfangsrichtung verteilt angeordnet sind, wobei die Sicherungselemente sich in Rohrumfangsrichtung er­ streckende und axial bis zur Abstützung an seitlichen Kammerwänden divergierende Seitenwände aufweisen, die an ihren radial inneren Rändern mit den Krallen versehen sind, wobei die Steilheit der Seitenwände der Sicherungs­ elemente in Bezug auf die Rohrlängsrichtung geringer als die der Innenflächen der Seitenwände der Kammer ist und wobei die oder mehrere Sicherungselemente jeder Sicherungseinrichtung untereinander verbunden sind, nach Patent 36 26 289.

Beim Gegenstand des Hauptpatents 36 26 289 stützen sich die Sicherungseinrichtungen bzw. ihre Sicherungselemente beidseitig an je einer Ringkammerwand ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Material­ aufwand der Rohrkupplung nach dem Hauptpatent zu ver­ ringern.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Sicherungseinrichtungen einseitig durch die seitli­ chen Kammerwände abgestützt sind.

Bei dieser Lösung braucht der Schellenmantel insgesamt mit nur zwei Kammerwänden versehen zu sein. Dennoch ergibt sich eine hinreichende Axialbelastbarkeit der durch die Rohrkupplung bewirkten Verbindung, wie sich in der Praxis gezeigt hat, da die auf der abgestützten Seite der Sicherungseinrichtung liegenden Krallen auf­ grund der axialen Abstützung durch die anliegende Kammer­ wand beim Spannen der Schelle in jedem Falle hinreichend tief in das Rohrmaterial eindringen, solange diese Ab­ stützung sichergestellt ist, beispielsweise dadurch, daß auch die Krallen der anderen Seitenwände radial in das Rohrmaterial eindringen, und sei es nur geringfü­ gig.

Vorzugsweise sind nur einander abgewandte Seitenwände der Sicherungseinrichtungen durch je eine der Kammer­ wände abgestützt. Hierbei liegen die die Abstützung bewirkenden Kammerwände auf der axial äußeren Seite der Sicherungseinrichtungen, so daß diese Kammerwände an den axialen Enden der Schelle ausgebildet und damit der Schellenmantel einfach aus Blech gebogen werden kann.

Die Gewährleistung der seitlichen Abstützung der Siche­ rungseinrichtungen läßt sich noch dadurch verbessern, daß die Sicherungseinrichtungen an der Schelle befestigt sind, z.B. mittels Schrauben, Nieten oder Punktschwei­ ßungen.

Ferner kann dafür gesorgt sein, daß der Neigungswinkel der nicht durch die Kammerwände abgestützten Seitenwände der Sicherungseinrichtungen gegenüber der Achse der Schelle größer als der Neigungswinkel der durch die Kammerwände abgestützten Seitenwände der Sicherungsein­ richtungen ist. Die nichtabgestützten Seitenwände der Sicherungseinrichtungen sind bei dieser Ausbildung in höherem Maße bestrebt, sich in eine radiale Ebene aufzu­ richten, wenn die Rohrverbindung durch axiale Zugkräfte belastet wird. Sie sorgen dann in stärkerem Maße für eine Verklemmung der Schelle auf den Rohren und damit für eine höhere axiale Zugbelastbarkeit.

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

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungs­ gemäßen Rohrkupplung zum Verbinden der Enden zweier Rohre, teilweise im Schnitt, und

Fig. 2 einen Teil der erfindungsgemäßen Rohrkupplung nach Fig. 1 mit einer etwas abgewandelten Siche­ rungseinrichtung.

Die Rohrkupplung nach Fig. 1 dient zum Verbinden der Enden zweier koaxialer Rohre 1 und 2, deren Durchmesser und Wandstärke weitgehend identisch sind. Die Rohrkupp­ lung besteht aus einer zweiteiligen Schelle 3, einer ringförmigen Dichtungsmuffe 4, Sicherungseinrichtungen 5 und 6, schematisch als strichpunktierte Linie darge­ stellten, mit Muttern versehenen Spannschrauben 7 und 8, die durch Bohrungen 9 und 10 in axialen Flanschen 11 und 12 jeder Schellenhälfte 13 und 14 hindurchgeführt sind, und schematisch als strichpunktierte Linien darge­ stellten Mitteln 15′ und 16′ zum Befestigen der Siche­ rungseinrichtungen 5 und 6 am Schellenmantel, z.B. Schrauben, Nieten oder Punktschweißungen.

Die Befestigungsmittel 15′ sind der Sicherungseinrichtung 5 und die Befestigungsmittel 16′ der Sicherungseinrich­ tung 6 zugeordnet und jeweils über den Umfang der Schelle 3 verteilt angeordnet.

Die Schelle 3 hat auf ihrer Innenseite eine umlaufende Ringkammer 17′, die lediglich im Bereich der zwischen den Flanschen 11 und 12 der Schellenhälften 13 und 14 liegenden Spalte unterbrochen ist. Die Ringkammer 17′ enthält beide Sicherungseinrichtungen 5, 6 und ist durch axial äußere Seitenwände 20 und 23 in Form radial nach innen ragender Flansche begrenzt.

Der Axialquerschnitt des Ringraums der Ringkammer 17′ ist etwa trapezförmig, wobei die den Ringraum begrenzen­ den Innenflächen 25 der Seitenwände 20 und 23 einen gegenüber der Rohrlängsrichtung verhältnismäßig großen Neigungswinkel β ₁ aufweisen.

Die aus gummielastischem Kunststoff bestehende Dichtungs­ muffe 4 ragt mit einer auf der axialen Mitte ihrer In­ nenseite umlaufenden Rippe 26 in den Spalt zwischen den einander zugekehrten Stirnseiten der zu verbindenden Rohre 1 und 2 und umgibt im übrigen die Endabschnitte der Rohre 1 und 2 innerhalb der Ringkammer 17′. Die Dichtungsmuffe 4 kann ihrerseits innerhalb der Ringkammer 17′ von einer nicht dargestellten spannbaren Schelle mit radial nach innen ragenden Endflanschen umgeben sein, wobei der Verschluß dieser zusätzlichen Spann­ schelle durch eine Aussparung im Mantel der Schelle 3 von außen zugänglich ist.

Die Sicherungseinrichtungen 5 und 6 bestehen aus eben­ falls im Querschnitt etwa trapezförmigen, auf einem Kreisbogen entsprechend der Krümmung der Ringkammer 17′ liegenden (in den Fig. 2 und 3 der Hauptpatentschrift 36 26 289 deutlicher erkennbaren) Sicherungselementen 27, deren Seitenwände 28 mit der Rohrlängsrichtung einen kleineren Neigungswinkel β ₂ als die Innenflächen 25 einschließen. Der Neigungswinkel β ₂ kann im Bereich von etwa 20° bis 30° liegen und liegt vorzugsweise bei etwa 25°, was einer Steilheit der Seitenwände 28 der Sicherungselemente 27 von etwa 0,36 bis 0,58, vorzugs­ weise etwa 0,47 entspricht.

Die radial inneren, in Umfangsrichtung verlaufenden Ränder der Sicherungselemente 27 sind mit sägezahnförmi­ gen Krallen 29 für den radialen Eingriff in das Rohr­ material versehen. Sodann sind die Sicherungselemente 27 einteilig in Umfangsrichtung miteinander verbunden, so daß sich ein Sicherungsring ergibt, der einen Trenn­ spalt oder allenfalls zwei um 180° auseinanderliegende Trennspalte aufweist, so daß sich der Durchmesser des Sicherungsrings beim Spannen der Schelle 3 verändern kann.

Die Herstellung der Sicherungseinrichtungen 5 und 6 aus einem ebenen Federstahl-Blechstreifen durch Stanzen und Biegen erfolgt ebenso wie es anhand der Fig. 3 und 4 in der Hauptpatentschrift 36 26 289 beschrieben ist. Hierbei erhalten sie an ihren Umfangsrändern auf Kreis­ bögen mit einem etwa dem Rohr-Außenradius entsprechenden Krümmungsradius liegende sägezahnförmige Krallen 29 und die Seitenwände 28 der Sicherungselemente 27 begren­ zende, etwa V- oder U-förmig divergierende Einschnitte 30 in ihren Längsrändern.

Beim Stanzen der Blechstreifen ergeben sich an der einen Schnittkante der Schnittflächen Grate 31, während die den Graten 31 gegenüberliegenden Schnittkanten 32 beim Stanzen durch die schräge Schneide des Stanzwerkzeugs zwangsläufig leicht abgerundet werden. Die Seitenwände 28 werden daher so abgewinkelt, daß die Grate 31 auf der radial inneren Seite der fertiggebogenen Sicherungs­ elemente 5 und 6 zu liegen kommen.

Der Blechstreifen kann aber auch schon vor dem Stanzen an seinen Längsrändern vorgerundet sein, um eine noch wirksamere Abrundung der Schnittkanten 32 zu erreichen, so daß die Schnittkanten 32 mit hoher Sicherheit an den Innenflächen 25 abgleiten.

Die Sicherungseinrichtungen 5 und 6 sind so bemessen und werden so in die Ringkammer 17′ eingelegt, daß sie mit den abgerundeten Kanten 32 ihrer axial außen liegen­ den Seitenwände 28 jeweils an einer der die Ringkammer 17′ begrenzenden Innenflächen 25 der Ringkammerwände 20 und 23 und mit ihren Querwänden 33 am Boden der Ring­ kammer 17′ anliegen. Ferner ist der Innenradius der Sicherungseinrichtungen 5 und 6 kleiner als der Innen­ radius der Schellenhälften 13 und 14 gewählt, so daß die Krallen 29 radial nach innen über die Seitenwände 20 und 23 vorstehen.

Beim Spannen der Schelle 3 wird die radial wirkende Spannkraft F über die Querwand 33 jedes Sicherungseleme­ nts 27 in dessen Seitenwände 28 übertragen. Von dort wird der Kraftfluß über die Krallen 29 radial in das Rohrmaterial übertragen, wobei die Krallen 29 in das Rohrmaterial eingreifen. Ein Teil der Spannkraft der Schelle 3 wird auch über die geneigten Innenflächen 25 auf die axial äußeren Seitenwände 28 radial über­ tragen, so daß die axial äußeren Seitenwände 28 zusätz­ lich durch die Ringkammerwände 20 und 23 radial an die Umfangsflächen der Rohre 1 und 2 gedrückt werden. Auf diese Weise und durch die Anlage der axial äußeren Sei­ tenwände 28 an den Innenflächen 25 wird ein axiales Abgleiten der Krallen 29 von der Außenseite der Rohre beim Spannen der Schelle 3 verhindert, obwohl der Nei­ gungswinkel β ₂ verhältnismäßig klein ist. Der kleine Neigungswinkel β ₂ ermöglicht es jedoch, daß die Seiten­ wände 28 praktisch wie Schubbleche wirken, die hohe Axialkräfte, seien es Zug- oder Druckkräfte, die auf die Rohre 1 und 2 ausgeübt werden, aufzunehmen vermögen. Sollte sich hierbei der Neiungswinkel β ₂ unter Aufrich­ tung der Seitenwände 28 vergrößern, wird dadurch die radiale Andruckkraft der Krallen 29 auf das Rohrmate­ rial erhöht und damit ein umso festerer Halt der Krallen 29 im Rohrmaterial sichergestellt. Die Kupplung bewirkt daher eine sichere Verbindung der beiden Rohre 1 und 2, die nicht nur hohen Zugkräften, sondern auch hohen Druck­ kräften, die zu einer Zerquetschung der Dichtungsrippe 26 führen würden, standhält.

In allen Fällen erleichtern die Grate 31 das Eindringen der Krallen 29 in das Rohrmaterial, während die Abrun­ dung der Kanten 32 einen Eingriff der Seitenwände 28 der Sicherungselemente 27 in die Ringkammerwände 20 und 23 verhindert.

Durch den Abstand zwischen der radial inneren Fläche der Ringkammerwände 20 und 23 von der Außenseite der Rohre 1 und 2 ist sichergestellt, daß die Spannkraft F nicht unmittelbar über die Schelle 3 bzw. die Ring­ kammerwände 20 und 23 auf die Rohre 1 und 2 übertragen wird.

Statt der in Fig. 1 gestrichelt dargestellten zweiten Flansche 11 und 12 mit entsprechenden Spannschrauben kann auch ein die beiden Schellenhälften 13 und 14 ver­ bindendes Gelenk vorgesehen sein, sei es mit einem Ge­ lenkbolzen oder mit einem Gelenkband. In jedem Falle ist das Einlegen der Sicherungselemente 27 aufgrund ihrer gegenseitigen Verbindung verhältnismäßig leicht, da mehrere oder alle Sicherungselemente 27 jeder Siche­ rungseinrichtung 5 und 6 aufeinmal in die Ringkammer 27 eingelegt werden können. Die einteilige Verbindung der Sicherungselemente 27 ermöglicht eine einfache Her­ stellung aus einem einzigen Blechstreifen.

Die Schelle 3 kann auch ohne die Dichtungsmuffe 4 ledig­ lich zur Axialsicherung eines der beiden durch die Schel­ le 3 hindurchgeführten Rohre 1 oder 2 verwendet werden, wobei die Schelle 3 das betreffende Rohr mit einem orts­ festen Gegenstand, z.B. einer Gebäudewand, über eine nicht dargestellte Verbindungseinrichtung verbindet. Hierbei wirkt die Schelle 3 als ortsfester Rohrhalter und Fixpunkt innerhalb einer Reihe miteinander verbunde­ ner Rohre, die innerhalb ortsfester Halter für einen thermischen Dehnungsausgleich axial verschiebbar gela­ gert sind.

Die Abwandlung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 lediglich dadurch, daß die axial innen lie­ genden Seitenwände 28′ beider Sicherungseinrichtungen 5 und 6 einen größeren Neigungswinkel β ₃ von etwa 60° gegenüber der Axialrichtung als die axial äußeren Seiten­ wände 28, d.h. eine größere Steilheit gegenüber der Axialrichtung haben. Dies trägt nicht nur zu einer Ver­ ringerung des Materialaufwands für die Sicherungseinrich­ tungen bei, weil die Seitenwände 28′ radial kürzer als die Seitenwände 28 sind, sondern steigert auch das Be­ streben der Seitenwände 28′, sich bei Ausübung einer axialen Zugkraft auf die Rohre 1 und 2 radial aufzurich­ ten und für eine noch festere Verklemmung der Schelle 3 auf den Rohren zu sorgen.

Die Befestigungsmittel 15′ und 16′ können entfallen, wenn keine übermäßigen axialen Druckkräfte, die auf die Rohre 1 und 2 ausgeübt werden, zu erwarten sind oder wenn die Dichtungsmuffe 4 innerhalb der Ringkammer 17′ von einer spannbaren Schelle mit radial nach innen ragenden Endflanschen umgeben ist, an denen sich die axial innen liegenden, einander zugekehrten Seitenwände 28 (nach Fig. 1) bzw. 28′ (nach Fig. 2) axial abstüt­ zen. Die Endflansche einer solchen zusätzlichen inneren Schelle würden zusammen mit den Seitenwänden 20 und 23 je eine eigene Ringkammer, wie im Falle des Haupt­ patents, begrenzen.

Gegenüber der Rohrkupplung nach dem Hauptpatent entfal­ len die dort vorgesehenen, an der Innenseite des Schel­ lenmantels als Rippen ausgebildeten Kammerwände 21 und 22, so daß der Schellenmantel in einfacher Weise aus Blech gebogen werden kann.

Claims (5)

1. Rohrkupplung mit einer spannbaren Schelle zur Auf­ nahme unprofilierter zu verbindender Endabschnitte zweier Rohre oder eines mit einem ortsfesten Gegen­ stand zu kuppelnden Rohres und mit wenigstens zwei Sicherungseinrichtungen, die in wenigstens einer radial nach innen offenen, sich in Umfangsrichtung erstreckenden Kammer der Schelle angeordnet sind und an den Kammerwänden anliegende Sicherungselemente aufweisen, die mit Krallen für den radialen Eingriff in das Rohrmaterial versehen und in Rohrumfangsrich­ tung verteilt angeordnet sind, wobei die Sicherungs­ elemente sich in Rohrumfangsrichtung erstreckende und axial bis zur Abstützung an seitlichen Kammer­ wänden divergierende Seitenwände aufweisen, die an ihren radial inneren Rändern mit den Krallen versehen sind, wobei die Steilheit der Seitenwände der Siche­ rungselemente in Bezug auf die Rohrlängsrichtung geringer als die der Innenflächen der Seitenwände der Kammer ist und wobei die oder mehrere Sicherungs­ elemente jeder Sicherungseinrichtung untereinander verbunden sind, nach Patent 36 26 289, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sicherungseinrichtungen (5, 6) einseitig durch die seitlichen Kammerwände (20, 23) abgestützt sind.

2. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur einander abgewandte Seitenwände (28) der Sicherungseinrichtungen (5, 6) durch je eine der Kammerwände (20, 23) abgestützt sind.

3. Rohrkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sicherungseinrichtungen (5, 6) an der Schelle (3) befestigt sind.

4. Rohrkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (β ₃) der nicht durch die Kammerwände (20, 23) abgestützten Seitenwände (28′) der Sicherungseinrichtungen (5, 6) gegenüber der Achse der Schelle (3) größer als der Neigungswinkel (β ₂) der durch die Kammerwände (20, 23) abgestützten Seitenwände (28) der Sicherungs­ einrichtungen ist.

5. Rohrkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schelle (3) aus Blech gebogen ist.