DE4207375C2 - Kupplung für das zeitweise koaxiale Verbinden von Einzelrohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung für das zeitweise koaxiale Verbinden von Einzelrohren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Kupplungen sind z. B. bekannt als Verbindungselemente für Rohre, die zu einem Rohrstrang verbunden durch eine Anlage zur kontinuierlichen Kunststoff-Beschichtung transportiert wer­ den.

Solche Beschichtungsanlagen bestehen aus einer Sandstrahl-/ Stahlstrahl-Reinigungsanlage und einer Extrusionsanlage. Die Extrusionsanlage arbeitet häufig nach dem Schlauchextrusions­ prinzip, bei dem verflüssigter Kunststoff durch eine Ringschlitz­ düse in Schlauchform über das durch diese hohle Düse transportier­ te Rohr gezogen wird.

Bei solchen Bearbeitungsverfahren werden die Rohre durch die Be­ schichtungsanlage geschoben, d. h., die Vortriebskraft wird immer auf das in Vortriebsrichtung hintere Rohr ausgeübt.

Nach Durchlaufen der gesamten Beschichtungsanlage wird die Be­ schichtung an den Rohrenden aufgeschnitten und die nun beschich­ teten Rohre werden wieder vereinzelt.

Der Beschichtungsprozeß soll möglichst ununterbrochen und ohne sprungartige Änderungen z. B. des Durchmessers der Rohre erfol­ gen. Hierzu werden die Rohre in aller Regel mit zwischengelegten Kupplungen durch die Beschichtungsanlage gefahren. Eine Art die­ ser Kupplungen besteht im Stand der Technik aus dünnwandigen auf den Innendurchmesser der Rohre abgedrehten metallischen Hülsen, die mittig einen nach außen vorspringenden Anschlagbund aufwei­ sen, von Hand eingesetzt und nach der Beschichtung und der Ver­ einzelung der Rohre wieder entnommen werden.

Solche Kupplungen müssen auf die maximalen Wanddicken- und Durchmessertoleranzen der zu beschichtenden Rohre ausgelegt, d. h. also, auf Kleinstmaß gefertigt sein. Sind jedoch die Rohre einer nachfolgenden Charge mit dem entgegengesetzten Toleranz­ wert versehen, so entsteht der Nachteil, daß die Kupplung mit zuviel Lose in den Rohrenden steckt.

Dieses führt einerseits dazu, daß die Rohre sich verkanten kön­ nen und so wieder die unerwünschten Durchmessersprünge entste­ hen. Andererseits kann beim Durchfahren der Sandstrahl-/Stahl­ strahl-Reinigungsanlage die Dichtigkeit zum Innenraum der Rohre nicht mehr aufrechterhalten werden, was dazu führt, daß Strahl­ gut in den Innenraum der Rohre gelangt und nach dem Beschich­ tungsprozeß mühevoll entfernt werden muß.

Mangelnde Dichtigkeit zum Innenraum ist auch nachteilig für das dichte Anliegen des schlauchförmigen Kunststoffmantels an der Rohraußenfläche, welches in bekannter Weise durch ein zwischen Kunststofffmantel und Rohroberfläche erzeugtes Vakuum gewähr­ leistet werden soll.

Dieser durch den relativ losen Sitz der Kupplungen entstehende Nachteil wird verstärkt durch den durch das Strahlverfahren ent­ stehenden Verschleiß an den Paßflächen.

Weiterhin haben diese Kupplungen den Nachteil, daß sie nur in solchen Beschichtungsanlagen innerhalb des gesamten Reinigungs- und Beschichtungsprozesses verwendet werden können, in welchen die Sandstrahl-/Stahlstrahl-Reinigungsanlage und die Extrusionsan­ lage nacheinander in einer Linie angeordnet sind. Dies erfordert lange Produktionslinien und dementsprechend lange Produktions­ hallen mit der zugehörigen wenig effizienten Flächennutzung.

Will man aus wirtschaftlichen Gründen möglichst wenig Nutzfläche mit solchen Produktionslinien belegen bzw. die vorhandene Nutz­ fläche möglichst effektiv nutzen, so betreibt man sinnvollerwei­ se die Sandstrahl-/Stahlstrahl-Reinigungsanlage und die Extru­ sionsanlage parallel nebeneinander und transportiert die Rohre nach dem Reinigungsvorgang mit einem Quertransport in eine in Gegenrichtung arbeitende Extrusionslinie.

Bei einem solchen Quertransport müssen jedoch die genannten Kupp­ lungen entnommen werden, da sie sonst durch ihren lockeren Sitz während des Querrollens oder während des reinen translatorischen Quertransportes aus den Rohren fallen.

Vor der Extrusionsanlage müssen dann diese Kupplungen wieder ein­ gesetzt werden.

Der letztgenannte Nachteil wird vermieden mit den in der DE-AS 27 28 498 offenbarten Kupplungen aus flexiblem Kunststoff, die in Form eines Deckels bzw. einer Kappe für die Rohrenden aus­ gebildet sind. Das Aufschieben erfolgt hier unter leichtem Auf­ weiten der Kupplungen. Durch das Aufweiten kann das Toleranzfeld des Rohraußendurchmessers abgedeckt werden, und die Kupplungen sind sicher fixiert.

Diese Materialien sind jedoch nicht dazu geeignet, innerhalb von Sandstrahl-/Stahlstrahl-Reinigungsanlagen eingesetzt zu werden, da hier der Verschleiß zu groß ist und auch die Rohrenden nicht gereinigt werden können. Die Nutzung solcher Kupplungen ist also auf die Verwendung innerhalb einer Extrusionsanlage beschränkt.

Darüber hinaus lassen sich solche Kupplungen nur schwer wieder entfernen, wenn die Rohre nach der Beschichtung wieder verein­ zelt werden sollen. Dieses Problem umgehen die genannte Kupplung wie auch die in der DE-OS 38 33 376 in den dortigen Fig. 3 und 4 offenbarten Kupplungsvarianten dadurch, daß die Kupplungen auf dem Rohr verbleiben können und damit als Schutzkappen dienen.

Die hier wiederum auftretenden Nachteile bestehen darin, daß diese als Schutzkappen dienenden Kupplungen als Wegwerfprodukte konzipiert sind und immer in zwei unterschiedlichen Ausführungen nämlich als Einsteck- und als Aufnahmekörper hergestellt werden müssen, wodurch deren Handhabung und Lagerhaltung erschwert wird.

Aus der DE-GM 75 17 867.5 ist ein Verbindungsstück für Rohre bekannt, welches als doppelt konischer Formkörper ausgebildet ist, der vorzugsweise im Mittenbereich einen nach außen vorspringenden Wulst aufweist. Nachteilig bei dieser Lösung ist die schwierige Enfernbarkeit des Verbindungsstückes und der beim Einschlagen sich ergebende Abrieb auf der Mantelfläche des Verbindungsstückes.

Eine in einem begrenzten Durchmesserbereich aufweitbare Verbindungseinrichtung für Rohre zeigt die DD 299 201 A5. Diese besteht aus einem mittels eines einschraubbaren Konus aufweitbaren Spreizkörpers, der zuerst in einem der Einzelrohre festgeklemmt wird. Die Befestigung im anderen Einzelrohr erfolgt über das Eindrehen eines mit dem Spreizkörper verbundenen Gewindebolzens. Dazu muß das zuvor geklemmte Einzelrohr mitgedreht werden. Das ist bei langen zu beschichtenden Einzelrohren schwierig und erfordert immer im anderen Einzelrohr ein Aufnahmeelement für den Gewindebolzen. Die vorgeschlagene Lösung ist deshalb für das Verbinden von sehr langen Einzelrohren nicht geeignet, zumal nach dem Beschichten das geklemmte Einzelrohr wiederum gedreht werden müßte. Außerdem muß in aufwendiger Weise das Aufnahmeelement aus dem anderen Einzelrohr wieder entfernt werden.

Der Erfindung lag also die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung zum zeitweisen koaxialen Verbinden von Einzelrohren zu einem Rohr­ strang bereitzustellen, die die Toleranzbereiche einer Abmessung problemlos abdeckt, leicht einzusetzen und zu entfernen ist, wäh­ rend des Durchgangs durch die Bearbeitungsanlagen fixiert bleibt, jegliche Transportbelastungen ohne Anderung ihrer Kupplungsposi­ tion übersteht und widerstandsfähig gegen abrasive Belastungen und Verschleiß ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Kupplung mit den kennzeich­ nenden Merkmalen des Hauptanspruchs.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen erfaßt.

Die erfindungsgemäße Kupplung ist als doppelt konischer Formkör­ per ausgebildet und mit einem Spreizkörper verbunden, der minde­ stens über einen Durchmesserbereich aufweitbar ist, welcher durch den Kleinst- und den Größtdurchmesser des doppelt konischen Form­ körpers begrenzt wird und innerhalb eines der zu verbindenen Ein­ zelrohre angeordnet ist.

Der Vorteil des Doppelkonus besteht darin, daß zum einen die Ver­ bindung sich bei Toleranzsprüngen völlig problemlos verhält und z. B. auch ein Rohr mit größtmöglichem Durchmesser eines Toleranz­ feldes nit einem anderen Rohr mit kleinstmöglichem Durchmesser dieses Toleranzfeldes dichtend verbinden kann und zum anderen die Rohrachsen zentriert, d. h., selbst die eventuell noch vorhande­ nen Durchmessersprünge minimiert und Verkantungen vollständig verhindert.

Der doppelt konische Formkörper ist mit einem im Rohr befindli­ chen Spreizkörper verbunden und wird durch selbigen so fixiert, daß auch bei mangelndem Formschluß durch das nachfolgende Rohr, also z. B. beim Einzelrohr-Quertransport, ein sicherer Sitz am Rohrende vorhanden ist.

Der doppelt konische Formkörper ist vorteilhafterweise in seinem Kleinst- bzw. Größtdurchmesser so ausgelegt, daß nicht nur das gesamte Toleranzfeld einer Rohrabmessung, sondern gleich zwei oder drei benachbarte Abmessungen abgedeckt werden können.

Ist der Spreizkörper mindestens in einem durch Kleinst- und Größt­ durchmesser des Formkörpers begrenzten Bereich aufweitbar, so ist dieser ebenfalls in der Lage, die benachbarten mit einen doppelt konischen Formkörper abdeckbaren Abmessungen durch Aufweiten zu spannen. Bei großen Abmessungen, also etwa bei einem Außendurch­ messer von D_A=219,1 mm, ist der Aufweitbereich des Spreizkör­ pers noch wesentlich größer, da dann weitere Abmessungen nur durch Austausch des Formkörpers abgedeckt werden können.

In diesen Fällen besteht der doppelt konische Formkörper vorteil­ hafterweise aus einem mit einem Grundkörper verschraubten doppelt konischen Kupplungsring. Der Grundkörper verbleibt dann im Ver­ bund mit dem Spreizkörper, während der Kupplungsring je nach Ab­ messung bis zur maximalen Aufweitbarkeit des Spreizkörpers ausge­ tauscht wird.

Vorteilhafterweise ist der innerhalb eines Einzelrohres liegende Spreizkörper von außerhalb des Einzelrohres betätigbar, wobei ein schon genannter möglichst großer Abdeckungsbereich durch über eine Spreizstange und Scherenhebel betätigbare Spannbacken er­ reicht wird.

Bei im Durchmesser kleineren Einzelrohren ist es allein aufgrund der räumlichen Enge innerhalb derselben dagegen vorteilhaft, den Spreizkörper so auszubilden, daß ein Spannkörper durch einen Spannkonus und einen Aufweitkonus, welche wiederum über eine bis über die Kupplung aus dem Rohr hinausragende Spreizstange bewegt werden, von außerhalb des Einzelrohres betätig wird. Dieses auf dem Prinzip der schiefen Ebene beruhende Aufweiten erlaubt bei minimalem Raumbedarf relativ große Aufweit-Hübe.

Der Spannkörper selbst besteht vorteilhafterweise bei diesen Spreizkörpern aus einem aufweitbaren Spannring, welcher entweder als geschlitzter, eventuell federbelasteter Metallring oder auch als verformbarer und wärmebeständiger Kunststoff- oder Gummiring ausgebildet ist.

Für Einzelrohre mit sehr kleinen Außendurchmessern oder für Ein­ zelrohre mit dünnen Wänden, d. h. also für rohrförmige Körper, bei denen eine Zentrierung aufgrund mangelnder Stabilität sich schwierig gestaltet, ist es vorteilhaft die Kupplung mit einem dem Spreizkörper gegenüberliegenden Zentrierdorn zu versehen, auf welchen das jeweils anzukuppelnde Einzelrohr auffahren kann.

Anhand der nachfolgenden Fig. 1 bis 3 wird die erfindungsgemäße Kupplung noch einmal näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine dem Stand der Technik entsprechende Kupplung für Rohre in einer Polyäthylen-Beschichtungsanlage

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Kupplung, deren Spreizkörper aus über Scherenhebel und Spreizstange betätigbaren Spann­ backen besteht

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Kupplung, deren Spreizkörper einen mittels Spannkonus, Aufweitkonus und Spreizstange betätig­ baren Spannring aufweist.

Fig. 1 zeigt eine dem Stand der Technik entsprechende Kupp­ lung 1, welche für die Verbindung von Rohren 2 und 3 innerhalb einer Anlage für das Beschichten von Rohren mit Polyäthylen ge­ nutzt wird.

Die Kupplung 1 wird hier von Hand in das Ende des Rohres 3 ein­ geführt. Das bis dahin noch mit einem Abstand von etwa einer halben Rohrlänge nachlaufende Rohr 2 wird mit einer Aufholge­ schwindigkeit V_A, welche höher ist als die Bearbeitungsgeschwin­ digkeit V_B des Rohres 3, auf das noch freie Ende der Kupplung 1 aufgefahren. Nach Anstoßen des Rohres 2 an den mittigen An­ schlagbund 6 wird dieses Rohr auf die Bearbeitungsgeschwin­ digkeit V_B abgebremst.

So wird jeweils das nachlaufende Rohr an das vorlaufende ange­ kuppelt und in Transportrichtung 4 durch die Bearbeitungsein­ richtung 5 transportiert.

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Kupplung 7, bei welcher der doppelt konische Formkörper 8 aus einem mit einem Grundkörper 9 verschraubten doppelt konischen Kupplungsring 10 besteht. Drei Schrauben 11 sind dabei gleichmäßig am Umfang des Grundkörpers 9 verteilt.

Mit einer Spreizstange 12, welche in einer Hülse 13 bis über den doppelt konischen Kupplungsring 10 aus dem Rohr 14 herausgeführt ist, können die am Innenumfang des Rohres 14 gleichmäßig ver­ teilten drei Spannbacken 15 über die Scherenhebel 16 betätigt werden.

Der gesamte die Scherenhebel 16 und die Spannbacken 15 umfassen­ de Spreizkörper 17 ist dann so weit aufweitbar, daß unabhängig von Rohrtoleranzen und mehrere benachbarte Abmessungen über­ deckend die Kupplung im Rohr fest gespannt wird.

Die axial-translatorische Bewegung der Spreizstange 12 wird bei dieser Kupplung durch das Drehen eines mit einem Innengewinde versehenen Griffes 13a bewirkt, wobei das Innengewinde in das als Gewindespindel 18 ausgebildete Ende der Spreizstange 12 eingreift.

Fig. 3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Kupplung 19, welche für kleine Rohrabmessungen geeignet ist und einen einstückigen doppelt konischen Formkörper 20 aufweist, welcher an seinem spannseitigen Ende als Aufweitkonus 21 ausgebildet ist.

Ein mittels einer Spreizstange 22 betätigbarer Spannkonus 23 preßt den als aufweitbaren Spannring ausgebildeten Spannkör­ per 24 unter Aufweiten auf den Aufweitkonus 21 und spannt so die Kupplung 19 unabhängig von der Rohrdurchmessertoleranz im Rohr­ ende fest.

Die axial-translatorische Bewegung der an ihrem kupplungsseiti­ gen Ende mit einem Gewinde 25 versehenen Spreizstange 22 erfolgt durch das Drehen des mit entsprechendem Gewinde versehenen Zen­ trierdornes 26, welcher sich auf der dem Spreizkörper 27 gegen­ überliegenden Seite des Kupplungsringes befindet.

Die Kupplungen gemäß Fig. 2 und Fig. 3 lassen sich leicht mit Handhabungsautomaten in die Rohrenden der Rohre 28 und 29 bzw. 14 und 14a ein­ setzen, da die Spannkörper in nicht gespanntem Zustand während des Einführens eine nicht genau definierte Lage des Rohrendes tolerieren, durch die doppelt konische Ausbildung der Kupplung zentriert werden und durch einfache rotatorische Bewegung, z. B. mit entsprechend ausgebildeten Schraubautomaten, spannbar sind.

Claims (6)

1. Kupplung für das zeitweise koaxiale Verbinden von Einzelroh­ ren zu einem Rohrstrang innerhalb einer Bearbeitungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung als doppelt koni­ scher Formkörper ausgebildet und mit einem mindestens über einen durch Kleinst- und Größtdurchmesser des doppelt koni­ schen Formkörpers begrenzten Durchmesserbereich aufweitbaren, innerhalb eines der zu verbindenden Einzelrohre angeordneten Spreizkörper verbunden ist.

2. Kupplung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizkörper (17) aus von außerhalb eines Einzelrohres (14) über Scherenhebel (16) und eine Spreizstange (12) betätig­ baren Spannbacken (15) besteht.

3. Kupplung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizkörper (27) aus einem von außerhalb eines Einzelroh­ res (28) über einen Spannkonus (23), einen Aufweitkonus (21) und eine Spreizstange (22) betätigbaren Spannkörper (24) be­ steht.

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkörper (24) aus einem aufweitbaren Spannring besteht.

5. Kupplung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelt konische Form­ körper aus einem mit einem Grundkörper (9) verschraubbaren doppelt konischen Kupplungsring (10) besteht.

6. Kupplung nach einem der vorhergehenden Anspru­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelt konische Form­ körper mit einem dem Spreizkörper gegenüberliegenden Zen­ trierdorn (26) versehen ist.