DE3702949A1 - Rohrkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrkupplung zum Anschluß eines ersten Rohres an einem zweiten Rohr, einem Behälter, einer Armatur o.dgl., mit zumindest zwei Halbschalen, die unter Bildung einer Axialfuge das erste Rohr umgreifen, durch radial wirkende Spannmittel gegeneinander spannbar sind und gemeinsam einen Dichtungsring umschließen, der sich auf der Rohrwand über eine radial wirkende Dichtfläche abstützt und in einer Dich­ tungskammer angeordnet ist, die von den Halbschalen, einem Gegenflansch sowie der Rohrwand begrenzt ist.

Eine derartige Ausführungsform läßt sich der DE-OS 35 08 287 entnehmen. Auf ein stumpf mit einem freien Rohrstutzen zu verbindendes Rohrende werden ein Flansch, ein Klemmelement sowie ein Kammerteil aufgeschoben. Das Kammerteil weist eine zum Flansch hin offene, kreisringförmige Klemmkammer auf, in die das Klemmelement eingeschoben wird, das aus einer konisch oder konvex ausgebildeten Scheibe besteht, die sich mit einem radial innenliegenden Klemmrand auf dem Rohrende abstützt und hinsichtlich ihres radial außenliegenden Klemmrandes von einer ringförmigen Klemmfläche der Klemmkammer übergriffen wird. In entlastetem Zustand ragt das Klemmelement über die Stirnfläche des Kammerteils hinaus. Die Ausbildung der Klemmelemente ist dabei so gewählt, daß eine die Klemmelemente in axialer Rich­ tung gegen die Rückseite der Klemmkammer drückende Kraft zu einer Vergrößerung des Außendurchmessers und gleichzeitig zu einer Verkleinerung des Innendurchmessers des Klemmelementes führt. Das Kammerteil ist mit einer jeweils zum Verbindungsstoß hin offenen Dichtungskammer versehen, die konusförmig ausgebil­ det ist, sich also in Richtung auf den benachbarten Flansch ver­ jüngt. Der Verbindungsstoß wird von einer Dichtung umschlossen, die als Elastomer-Formdichtung ausgebildet ist, in die ein Innen­ ring eingebettet ist. Die Außenkontur der Dichtung entspricht etwa der der beiden Dichtungskammern, weist jedoch ein Übermaß auf, so daß ein Gegeneinanderdrücken der beiden Kammerteile die Dichtung mit einem Druck beaufschlagt, der axial und radial nach innen gerichtet ist. Die Verspannung erfolgt z.B. über vier gleichmäßig am Flanschumfang verteilt angeordnete Schraubbolzen, die durch die Flansche hindurchgesteckt sind bzw. als stehende Schraubbolzen in den maschinenseitigen Flansch eingeschraubt sind. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 der Vorveröffentlichung besteht das Verbindungsmittel aus zwei Halbschalen, die die bei­ den Flansche klemmend hintergreifen. Dabei weist der rohrseitige Flansch auf seiner dem Kammerteil abgewandten Seite einen konus­ förmigen Ansatz auf, gegen den ein entsprechend konisch ausge­ bildeter Bund der Halbschalen anliegt. Die Halbschalen sind je­ weils mit Axialflanschen versehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau der Rohr­ kupplung zu vereinfachen und die Funktionen der Rohrkupplung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst:

• a) Jede Halbschale weist einen Radialflansch auf, der mit axial wirkenden Spannmitteln gegen den Gegenflansch spannbar ist;
• b) die Halbschalen bilden gemeinsam eine ringförmige, sich konisch zum Verbindungsstoß hin erweiternde Dichtungs­ kammer mit einem angenähert dreiecksförmigen Querschnitt;
• c) jede Halbschale weist zumindest einen Radialschlitz auf, der zumindest den genannten Radialflansch durchtrennt;
• d) in die Dichtungskammer ist eine an der konischen Innenwandung der Halbschalen anliegende konische Ringscheibe eingeschoben, gegen die sich der Dichtungsring abstützt;
• e) der lichte Querschnitt des durch die Ringscheibe und die Rohrwand definierten Ringraumes weist bei verspannten Halb­ schalen ein Untermaß auf gegenüber dem Querschnitt des unbe­ lasteten Dichtungsringes.

Gegenüber der vorbekannten Ausführungsform entfallen die Klemm­ elemente. Flansch und Kammerteil werden erfindungsgemäß durch die konische Ringscheibe ersetzt, die auch aus Kunststoff be­ stehen kann. Dies führt zu einer axial kurzen Bauform, einer er­ heblichen Gewichtsreduzierung und zu einer Verbilligung.

Der Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, daß es zur Verbesserung der Funktion einer derartigen Rohrkupplung u.a. auf einen hohen Haftverbund zwischen den Halbschalen und dem Rohr ankommt. Hierdurch soll erreicht werden, daß auch bei hohen Be­ triebsdrücken ein Herausdrücken des Rohres vermieden wird. Ein hoher Haftverbund spielt aber auch dann eine besondere Rolle, wenn das Rohr Schwingungen, Zugkräften o.dergl. unterworfen ist. Versuche haben ergeben, daß erheblich höhere Auszugskräfte be­ herrscht werden können, wenn jede Halbschale mit zumindest einem Radialschlitz versehen wird, um dadurch eine erhöhte Elastizi­ tät zu erhalten, die eine optimale Anlage der Halbschalen an dem anzuschließenden Rohr ermöglicht. Hierdurch lassen sich auch die unvermeidlichen Durchmessertoleranzen der Rohre ausgleichen. Als besonders vorteilhaft hat sich die Schlitzanordnung bei für Gußrohre bestimmten Rohrkupplungen herausgestellt, da die Ober­ fläche eines Gußrohres im Vergleich zu einem Stahlrohr verhält­ nismäßig uneben (wellig) ausgebildet ist. Bei entsprechend hoher Verspannung der Halbschalen gegeneinander findet ein Zu­ sammenpressen bzw. Eindrücken der geringen Rohrwanderhebungen statt, so daß sich dadurch sogar eine Art Gleitfilm bilden kann.

Durch das Anziehen der Halbschalen erfolgt eine Beaufschlagung des Dichtungsringes sowohl in axialer als auch in radialer Rich­ tung. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, als Gegenflansch eine senkrecht zur Rohrachse liegende plane Stirnfläche, also z.B. die Wandung eines Behälters, einen Gehäuseflansch o.dgl. zu verwenden. Durch eine spiegelsymmetrische Ausbildung der je­ weiligen Kupplungsteile läßt sich die Rohrkupplung aber auch zur Verbindung von zwei Rohren verwenden.

Die axial und/oder radial wirkenden Spannmittel können Klammern, Spannschellen o.dgl. sein, bestehen vorzugsweise aber aus Schraubbolzen. Dabei werden bei größeren Rohrdurchmessern in jeder Halbschale mehr als nur zwei Bohrungen für die axial liegenden Schraubbolzen vorgesehen. Es ist dann zweckmäßig, wenn jeweils zwischen zwei axial liegenden Schraubbolzen ein Radial­ schlitz vorgesehen ist.

Die erfindungsgemäße Halbschale setzt sich zusammen aus einem Radialflansch zur Anlage an einem Gegenflansch, aus einem buch­ senförmigen Abschnitt zur Auflage an der Rohrwand und aus einem dazwischen liegenden konischen Abschnitt. Je nach der gewünsch­ ten bzw. erforderlichen Elastizität der Halbschale trennt der Radialschlitz ausschließlich den Radialflansch oder aber zu­ sätzlich auch noch den sich anschließenden konischen Abschnitt der Halbschale. Dabei ist es aus Herstellungsgründen bei gegos­ senen oder geschmiedeten Halbschalen vorteilhaft, wenn sich der Radialschlitz bzw. die Radialschlitze in radialer Richtung nach außen erweitern. Die einen Radialschlitz seitlich begrenzenden Wandungen verlaufen dann also nicht parallel.

Bestehen die Halbschalen aus spanlos geformten Blechen oder aber aus armierten Kunststoffen, können die den Radialschlitz seit­ lich begrenzenden Wandungen parallel oder aber auch konisch zu­ einander verlaufen. Jedoch ist es bei Halbschalen aller Werk­ stoffe und/oder Herstellungsmethoden vorteilhaft, wenn der Fuß jedes Radialschlitzes mit einem Radius versehen ist. Insbesonde­ re bei plastischen Werkstoffen sollte der Durchmesser des den genannten Fuß bildenden Radius größer sein als die Breite des Radialschlitzes an seinem Fuß. Durch die abgerundete Ausbildung des Schlitzfußes werden Spannungsspitzen und dadurch insbeson­ dere Dauerbrüche vermieden.

Um zwischen dem buchsenförmigen Abschnitt jeder Halbschale und der Rohrwand einen Formschluß herzustellen, kann es zweckmäßig sein, wenn die Innenwandung dieses buchsenförmigen Abschnittes mit Oberflächenprofilierungen versehen ist, die z.B. zahnförmig ausgebildet sein können und beim Anziehen der Halbschalen in die Rohrwand gedrückt werden. Es wäre auch möglich, diese Ober­ flächenprofilierungen als separates Bauteil, z.B. in Form eines mit Ausstanzungen versehenen Streifens, zwischen dem buchsenför­ migen Abschnitt der Halbschale und der Rohrwand einzulegen.

Die Bezeichnung "Halbschale" ist nicht beschränkt auf sich über etwa 180 Umfangsgrad erstreckende Schalen. Es können z.B. auch drei oder vier Halbschalen Verwendung finden, die sich dann über jeweils etwa 120 bzw. 90 Umfangsgrad erstrecken.

In der Zeichnung sind einige als Beispiele dienende Ausführungs­ formen der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 im Längsschnitt sowie in Seitenansicht eine Rohrkupplung mit einer Behälterwandung;

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 in einer Darstellung gemäß Fig. 1 eine Rohr­ kupplung zwischen zwei Rohrenden;

Fig. 4 einen Querschnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 eine Halbschale in Stirnansicht;

Fig. 6 die Halbschale gemäß Fig. 5 in Draufsicht und

Fig. 7 einen Querschnitt gemäß der Linie A-B in Fig. 6.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Rohrkupplung zum Anschluß eines ersten Rohres 1 an einem Behälter 2, von dem lediglich der Ab­ schnitt einer Behälterwandung dargestellt ist. Die Rohrkupplung umfaßt zwei Halbschalen 3, die unter Bildung einer Axialfuge 4 das genannte Rohr 1 umgreifen. Jede Halbschale 3 weist einen Radialflansch 5 auf, mit dem die Halbschale 3 über axial liegen­ de Schraubbolzen 6 mit der einen Gegenflansch bildenden Behälter­ wandung 2 verschraubt ist. Auf die genannten Schraubbolzen 6 sind Muttern 7 geschraubt. Jede Halbschale 3 weist überdies einen buchsenförmigen Abschnitt 3 a auf, der mit seiner Innen­ wandung 3 b (siehe auch Fig. 5 und 7) auf der Rohrwand auf­ liegt. Jede Halbschale 3 ist überdies mit Axialflanschen 8 ver­ sehen, durch deren Bohrungen 9 Schraubbolzen 10 gesteckt sind, die über Muttern 11 angezogen werden und dadurch die beiden Halbschalen 3 radial gegeneinander verspannen.

Die beiden Halbschalen 3 bilden gemeinsam eine ringförmige, sich konisch zum Verbindungsstoß 12 hin erweiternde Dichtungs­ kammer 13 (siehe auch Fig. 7) mit einem angenähert dreiecks­ förmigen Querschnitt. In diese Dichtungskammer 13 ist eine an der konischen Innenwandung 14 der Halbschalen 3 anliegende konische Ringscheibe 15 eingeschoben, gegen die sich ein Dich­ tungsring abstützt. Letzterer besteht aus einem Elastomer-Form­ ring 16, der sich auf der Rohrwand über eine radial wirkende Dichtfläche 17 und über eine angenähert rechtwinklig hierzu liegende axial wirkende Dichtfläche 18 an einer senkrecht zur Rohrachse liegenden planen Stirnfläche 19 der Behälterwandung 2 abstützt. Die äußere, die beiden Dichtflächen 17, 18 des Form­ ringes 16 miteinander verbindende Mantelfläche bildet bei unbe­ lastetem Dichtungsring angenähert ein Viertelkreissegment, liegt aber bei verspannten Halbschalen 3 plan gegen die genannte konische Ringscheibe 15 an. Der Elastomer-Formring 16 weist eine innere Ringnut auf, in die ein Innenring 20 lose einge­ legt ist.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Rohrkupplung zwischen einem ersten Rohr 1 und einem zweiten Rohr 21. Der Gegenflansch für die axiale Verschraubung der Radialflansche 5 der dem ersten Rohr 1 zugeordneten Halbschalen 3 ist bei diesem Ausführungs­ beispiel durch die Radialflansche 5 der dem zweiten Rohr 21 zugeordneten Halbschalen 3 gebildet. Die auf dem zweiten Rohr 21 vorgesehenen Kupplungsmittel sind spiegelbildlich zu denen des ersten Rohres 1 ausgebildet. Der Elastomer-Formring 16 liegt mit je einer radial wirkenden Dichtfläche 17 auf den Wan­ dungen der beiden Rohre 1,21 auf und füllt bei gegeneinander verspannten Halbschalen 3 den im Querschnitt angenähert die Form eines gleichschenkligen Dreiecks aufweisenden, durch die beiden Ringscheiben 15 gebildeten Ringraum aus. Der Innen­ ring 20 des Dichtungsringes bildet mit einer Schulter 22 einen axialen Anschlag für die beiden Rohre 1, 21.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen eine gegenüber den Fig. 1 bis 4 etwas abgewandelte Halbschale 3. Alle Halbschalen 3 weisen zu­ mindest einen in den Fig. 1 bis 4 nicht dargestellten Radial­ schlitz 23 auf, der gemäß den Fig. 6 und 7 sowohl den Radialflansch 5 als auch den sich hieran anschließenden koni­ schen Abschnitt 3 c der Halbschale 3 durchtrennt. Fig. 5 läßt erkennen, daß jeweils zwischen zwei axial liegenden Schraubbol­ zen 6 bzw. ihnen zugeordneten Bohrungen 24 je ein Radial­ schlitz 23 vorgesehen ist.

Claims (11)

1. Rohrkupplung zum Anschluß eines ersten Rohres (1) an einem zweiten Rohr (21), einem Behälter (2), einer Armatur o.dgl., mit zumindest zwei Halbschalen (3), die unter Bildung einer Axial­ fuge (4) das erste Rohr (1) umgreifen, durch radial wirkende Spannmittel (10, 11) gegeneinander spannbar sind und gemein­ sam einen Dichtungsring (16, 20) umschließen, der sich auf der Rohrwand über eine radial wirkende Dichtfläche (17) ab­ stützt und in einer Dichtungskammer (13) angeordnet ist, die von den Halbschalen (3), einem Gegenflansch (2; 5) sowie der Rohrwand begrenzt ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Jede Halbschale (3) weist einen Radialflansch (5) auf, der mit axial wirkenden Spannmitteln (6, 7) gegen den Gegenflansch (2; 5) spannbar ist;
• b) die Halbschalen (3) bilden gemeinsam eine ring­ förmige, sich konisch zum Verbindungsstoß (12) hin er­ weiternde Dichtungskammer (13) mit einem angenähert dreiecksförmigen Querschnitt;
• c) jede Halbschale (3) weist zumindest einen Radial­ schlitz (23) auf, der zumindest den genannten Radial­ flansch (5) durchtrennt;
• d) in die Dichtungskammer (13) ist eine an der konischen Innenwandung (14) der Halbschalen (3) anliegende konische Ringscheibe (15) eingeschoben, gegen die sich der Dich­ tungsring (16, 20) abstützt;
• e) der lichte Querschnitt des durch die Ringscheibe (15) und die Rohrwand definierten Ringraumes weist bei verspannten Halbschalen (3) ein Untermaß auf gegenüber dem Querschnitt des unbelasteten Dichtungsringes (16, 20).

2. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial wirkenden Spannmittel (6, 7) axial liegende Schraub­ bolzen (6) sind, die durch Bohrungen (24) des Radialflan­ sches (5) und des Gegenflansches (2; 5) gesteckt sind.

3. Rohrkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß je­ weils zwischen zwei axial liegenden Schraubbolzen (6) ein Radialschlitz (23) vorgesehen ist.

4. Rohrkupplung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß sich der Radialschlitz (23) auch durch den konischen Abschnitt (3 c) der Halbschale (3) erstreckt.

5. Rohrkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Radialschlitz (23) in radialer Richtung nach außen erweitert.

6. Rohrkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Halbschale (3) einen sich an den konischen Abschnitt (3 c) anschließenden buchsenförmigen Ab­ schnitt (3 a) aufweist, der mit seiner Innenwandung (3 b) auf der Rohrwand aufliegt.

7. Rohrkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Innenwandung (3 b) mit Oberflächenprofilierungen versehen ist.

8. Rohrkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die radial wirkenden Spannmit­ tel (10, 11) Schraubbolzen (10) sind, die durch Bohrungen (9) eines Axialflansches (8) der beiden Halbschalen (3) ge­ steckt sind.

9. Rohrkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (16, 20) aus einem Elastomer-Formring (16) besteht, der eine innere Ringnut auf­ weist, in die ein Innenring (20) lose eingelegt ist.

10. Rohrkupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenflansch (2) eine senkrecht zur Rohrachse liegende plane Stirnfläche (19) aufweist, an der eine angenähert rechtwink­ lig zur radial wirkenden Dichtfläche (17) liegende axial wirkende Dichtfläche (18) des Dichtungsringes (16, 20) anliegt.

11. Rohrkupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere, die beiden Dichtflächen (17, 18) des Formringes (16) miteinander verbindende Mantelfläche angenähert ein Viertel­ kreissegment bildet.