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Zum
Anschluss eines Rohres an ein Verbindungselement oder ein funktionales
Element wird häufig
ein zu diesem Element gehörender
rohrförmiger
Anschluss- bzw. Gewindestutzen verwendet, auf den sich eine Sicherungsmutter
zum Halten des Rohes schrauben wird, die beispielsweise mit einem
Außenflansch
des Rohres zusammenwirkt, um eine axiale Arretierung zu bilden,
während
zwischen einer Aussparung des Stutzens und der Außenfläche des Rohres
ein Dichtelement vorgesehen ist.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Diese
Art von Vorrichtung erfordert im Allgemeinen den Einsatz von Rohren,
die korrekt kalibriert und vor allem korrekt in dem Stutzen gehalten
werden, damit die Dichtheit der Verbindung einwandfrei sichergestellt
wird. Aus diesem Grunde ist ihre Verwendung auf Rohre mit relativ
geringem Durchmesser beschränkt,
bei denen das Verhältnis
aus Dicke/Durchmesser ausreichend hoch ist. Im Falle größerer Durchmesser
werden Anschlussstutzen verwendet, die am Ende der Rohre angebracht
werden, wobei diese Anschlussstutzen getrennt hergestellt werden,
mit Herstellungstoleranzen, die besser kontrolliert werden können. Die
Kosten für
diese Art von Verbindungen sind selbstverständlich höher, und dies vor allem aufgrund
der Vormontage der Rohre mit den Anschlussstutzen. Wenn es sich
ferner um eine In-Situ-Anlage handelt, beispielsweise eine Anlage
zur Verteilung von Druckflüssigkeit,
ist es häufig erforderlich,
die Rohre der Anlage längenmäßig anzupassen.
Dann sollte das Rohr im vorhandenen Zustand mit einem minimalen
Eingriff an seinem geschnittenen Ende anschließbar sein. Dieser Eingriff besteht
im Erzeugen eines Wulstes oder allgemeiner ausgedrückt von
Vorsprüngen
entlang des Rohrumfangs, um Mittel zur axialen Blockierung des Rohres in
dem Anschluss auszubilden. Dieser Eingriff verursacht eine Verformung
des Rohres, die der Dicht heit des Anschlusses abträglich ist.
Und schließlich
wird noch angemerkt, dass in allen Vorrichtungen gemäß dem Stand
der Technik der eingesetzte Dichtungsring häufig von dem Ende des anzuschließenden Rohres
bei dessen Einfügen
in den rohrförmigen Stutzen
verletzt oder mitgerissen wird.
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Eine
Verbindungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 ist aus dem Dokument US-A-2 781 207 bekannt.
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ZIEL DER ERFINDUNG
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Durch
die Verbindungsmittel der Erfindung kann die Verbindung einfacher
hergestellt und sicherer im Gebrauch gemacht werden, insbesondere
in Bezug auf die Dichtheit.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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So
hat die Erfindung eine Verbindungsvorrichtung zur dichten Verbindung
eines Rohres mit einem rohrförmigen
Stutzen gemäß dem Anspruch
1 zum Ziel, wobei das Rohr entfernt von seinem Ende mit einem Außenwulst
versehen ist und wobei der rohrförmige
Stutzen ein Außengewinde
aufweist und eine Eingangsbohrung umfasst, um eine Aufnahme für eine ringförmige Dichtung
und für
einen ringförmigen
Einsatz zum Halten dieser Dichtung festzulegen.
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Gemäß einem
der Hauptmerkmale der Erfindung umfasst die Vorrichtung einerseits
eine Mutter, die von dem Rohr durchsetzt wird und am Ende ein Innengewinde
hat, um mit dem Gewinde des rohrförmigen Stutzens zusammenzuwirken,
sowie hinter dem Gewinde eine Kammer, die auf der dem Gewinde entgegengesetzten
Seite von einer Mitnehmerwand begrenzt wird, und andererseits eine
Schelle zur axialen Mitnahme, die dazu geeignet ist, auf abnehmbare
Weise zwischen einer Flanke des Wulstes des Rohres und der Mitnehmerwand
der Mutter platziert zu werden, wobei sich diese Schelle axial in Richtung
des Endes des Rohres über
den Wulst hinaus in die oben genannte Kammer der Mutter erstreckt,
um einerseits mit dem Einsatz zusammenzuwirken, der in seiner Aufnahme
verschiebbar gelagert ist und die Form eines Druckstößels hat,
um die Dichtung zwischen der Bohrung und dem Rohr zusammenzudrücken, und
um andererseits eine Hülse zum
Halten des Rohres zwischen dem rohrförmigen Stutzen und der Mutter
zu bilden.
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Somit
ist offensichtlich, dass beim Herstellen der Verbindung auf herkömmliche
Weise ein axiales Zurückhalten
des Rohres in dem rohrförmigen
Stutzen erzielt und die Dichtung zur Verformung in einem Raum gezwungen
wird, der einerseits von der Außenfläche des
Rohres und andererseits von einer oder mehreren Flächen (einer
radialen Fläche und/oder
einer zylindrischen Fläche)
der Aufnahme für
die Dichtung begrenzt wird, die Teil des Gewindestutzens ist bzw.
sind, so dass man somit sicher sein kann, dass selbst im Falle einer
Verformung der Außenfläche des
Rohres kontinuierliche Dichtungslinien zwischen dem Inneren des
Rohres und der Atmosphäre
erzeugt werden. Ferner ermöglicht
die durch die Schelle auf das Rohr ausgeübte Stützfunktion ein Versteifen der
Verbindung gegenüber
Biegebeanspruchungen.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung besteht die Mitnehmerschelle aus zwei identischen Halbschellen,
die jeweils komplementäre Endmittel
haben, die beim lösbaren
Zusammenfügen der
Schelle zusammenwirken.
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Weitere
Ausführungsformen
dieser Schelle sind möglich.
Beispielsweise kann sie einstückig
aus einem radial ausdehnbaren Material hergestellt werden, so dass
diese Schelle auf das Rohr von dessen Ende her aufgeschoben werden
kann, und das Relief der Schelle dank dieser möglichen radialen elastischen
oder nichtelastischen Verformung passieren kann.
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Ebenso
ist es vorstellbar, dass der Wulst unterbrochen ist und dass die
Schelle einstückig
ausgebildet und am Rohr angebracht sein kann, um über den
unterbrochenen Vorsprüngen
dieses letztgenannten nach Art einer Bajonettverbindung mit Winkelindexierung
der Schelle um die Achse des Rohres angeordnet zu sein, nachdem
der Wulst passiert wurde.
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Im
Falle einer Schelle, die aus zwei Halbschellen besteht, sind die
Endmittel jeder Halbschelle aus einer Lasche und einer Einkerbung
gebildet, die durch Reibung in Umfangsrichtung der Schelle zusammenwirken.
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Ebenso
ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung der Stößel zwar
verschiebbar gelagert, aber axial in der Bohrung des ihn aufnehmenden
Stutzens eingeschlossen. So wird eine funktionale Einheit gebildet,
die aus dem Gewindestutzen, dem Stößel und der im Inneren des
Gewindestutzens gehaltenen Dichtung zusammengesetzt ist.
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Der
Außendurchmesser
der Schelle ist an deren zum Stößel zeigenden
Ende höchstens
gleich dem Durchmesser der Bohrung des Stutzens. in der der Stößel gleitet.
Diese Anordnung ermöglicht
das Eindringen der Schelle ins Innere dieser Bohrung, deren Wand
eine Art von Umreifung für
die Schelle und gleichzeitig eine radiale Stütze für diese letztgenannte darstellt.
Wenn jede Halbschelle auf jeder Seite des Wulstes eine Schale zum
Halten des Rohres bildet, werden so die Führung des Rohres in dem Anschluss
sowie dessen radiale Stütze
verbessert, was die Erzeugung einer Pseudoeinspannung des Rohres
in dem Anschluss und folglich einen Widerstand gegenüber Verformungen
er möglicht,
die eine Durchbiegung des Rohres außerhalb des Anschlusses hervorrufen
könnten.
Diese Verformungsfestigkeit ist ein Zeichen für das Aufrechterhalten einer
einwandfreien Dichtheit des Anschlusses.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist jede Schale jeder Halbschelle axial von der anderen durch eine
Nut zur Aufnahme des Wulstes getrennt, deren Breite in axialer Richtung
größer als
die Breite des Wulstes ist, gemessen in gleicher Richtung. Auf diese
Weise ist es möglich,
durch axiales Verschieben die beiden Halbschellen aus der Bohrung
des Stutzens zu lösen,
in der der Stößel gleitet,
um sie dann voneinander trennen und ihre Verbindung vollständig lösen zu können, wie
dies im Folgenden erläutert wird.
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Die
Flanken oder wenigstens eine der Flanken des Wulstes des Rohres
sind kegelförmig.
ebenso wie die von der Mutter hinter der Kammer getragene Mitnehmerfläche.
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Beim
Festspannen verbessert diese Konizität das Halten des Rohres in
dem Stutzen was seine Zentrierung angeht, da die Spannkraft eine
radial nach außen
gerichtete Komponente enthält.
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Ein
zweites Ziel der Erfindung liegt in einer Doppelverbindung, die
die oben beschriebene Vorrichtung einsetzt und ein Gehäuse umfasst,
das mit zwei einander entgegengesetzten rohrförmigen Stutzen versehen ist,
deren axiale Länge
derart ist, dass, wenn das Gehäuse
an dem einen oder dem anderen der Wülste der zu verbindenden Rohre
mit Hilfe des Stößels zum
Zusammendrücken
der Dichtung anstößt, nachdem
die Mitnehmerhalbschellen abgenommen worden sind, das Ende des Rohres,
das mit dem anderen Wulst versehen ist, axial vom freien Gehäuseende
beabstandet ist, das dem Wulst, an dem das Gehäuse anstößt, entfernt liegt. Wenn die beiden
Rohre über
eine Doppelverbindung ver bunden werden, ermöglicht dieses dimensionale
Merkmal das Lösen
der Verbindung dieser beiden Rohre und das Entfernen des Gehäuses der
Doppelverbindung an einem der Rohre, derart, dass das zweite Rohr
in eine rein radiale Richtung zurückgezogen werden kann (Stoßverbindung).
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Und
schließlich
betrifft die Erfindung ein Rohr, das mit Hilfe der Vorrichtung oder
der Doppelverbindung, wie sie oben beschrieben wurden, verbunden
werden soll, bei dem der Wulst, den es in einem Abstand von seinem
Ende hat, in Form von mindestens drei Ausbauchungen vorliegt, die
in Umfangsrichtung in der Wand des Rohres verteilt sind.
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Diese
Anschlussstutzen werden entweder in der Fabrik oder auf der Baustelle
mittels einer an sich bekannten Spezialzange hergestellt.
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Weitere
bevorzugte Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich im Laufe
der nachstehenden Beschreibung eines ihrer Ausführungsbeispiele.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
wird auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug genommen, in denen zeigen:
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1 eine
Explosionsansicht aller Elemente, die die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung
bilden,
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2 eine
Schnittansicht durch die Elemente der 1, wobei
der Anschluss vormontiert, jedoch nicht festgespannt ist,
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3 in
einem axialen Halbschnitt eine Doppelverbindung, in der die erfindungsgemäße Verbindung
in ihrem festgespannten Zustand eingesetzt ist,
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4 die
Demontage der Doppelverbindung der 3, die den
radialen Rückzug
eines der verbundenen Rohre ermöglicht.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In
den Figuren hat das Rohr 1 ein Ende 1a, zu dem
es in einem Abstand D einen Wulst 2 hat, der im vorliegenden
Fall aus vier äußeren Vorsprüngen gebildet
ist, die durch Ausbauchung der Wand des Rohres mittels einer geeigneten
Zange erhalten werden. Ein funktionales Verbindungselement 3 ist
teilweise in 1 gezeigt und hat einen rohrförmigen Stutzen 4,
der ein Außengewinde
aufweist und eine Eingangsbohrung 5 hat. Im besonderen
Fall der Figuren ist diese Eingangsbohrung in Wirklichkeit eine gestufte
Bohrung mit einem hinteren Abschnitt 6, der einen kleineren
Durchmesser als ein vorderer Abschnitt 7 hat, in dem ein
Einsatz 8 verschiebbar gelagert ist. Dieser Einsatz 8 hat
einen äußeren kreisförmigen Zahn 9,
der von einer Nut 10 des Abschnittes 7 der Eingangsbohrung
aufgenommen wird, eine Nut, die viel größer als der kreisförmige Zahn 9 ist,
so dass der Einsatz 8 zwar verschiebbar gelagert, aber im
Abschnitt 7 eingeschlossen ist. Ein Dichtungsring 11 ist
im freien Zustand im Abschnitt 7 der Bohrung 5 zwischen
dem Abschnitt 6 und dem Einsatz 8 untergebracht.
Dieser Dichtungsring 11 ist dazu bestimmt, in den Abschnitt 6 der
Bohrung einzudringen, wenn, wie nachstehend beschrieben, der Einsatz 8 die
Rolle eines Stößels übernimmt
und die Dichtung 11 über seine
vordere konische Stoßfläche 12 zusammendrückt und
sie dabei zwingt, in den Abschnitt 6 einzudringen, der
mit dem Abschnitt 5 ebenfalls über eine konische Fläche 13 verbunden
ist.
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Die
Verbindungsvorrichtung der Erfindung umfasst eine Mutter 14,
die an sich bekannt ist und einen vorderen Abschnitt hat, der mit
einem Innengewinde 15 versehen ist, der sich nach hinten über eine Kammer 16 fortsetzt,
die mit einer Mitnehmerfläche 17 abschließt, die
im vorliegenden Fall konisch und aus unterbrochenen Segmenten gebildet
ist, wobei diese Mitnehmerfläche 17 von
der hinteren Wand 18 der Mutter getragen wird, durch die
das Rohr 1 hindurchtreten kann. Bezüglich dieser hinteren Wand 18 wird
angemerkt, dass sie in Wirklichkeit Rillen 18a hat, die
nicht nach hinten geschlossen sind, wobei sie somit zur Gewichtsverringerung
der Mutter 14 eine unterbrochene Fläche 17 bilden.
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Die
Verbindungsvorrichtung der Erfindung umfasst schließlich eine
Mitnehmerschelle, die aus zwei identischen Teilen 19a, 19b gebildet
ist, die so jeweils eine Halbschelle bilden. Jede Halbschelle wird über dem
Wulst 2 angeordnet und mit der anderen Halbschelle über einen
Satz von Laschen 20 und Einkerbungen 21 verbunden,
die durch Reibung in Umfangsrichtung der Schelle zusammenwirken.
Genauer gesagt ist jede Lasche 20 trapezförmig und dringt
in eine ebenfalls trapezförmige
Einkerbung 21 ein, so dass bei einem Aneinderdrücken der
Schellen ein Verklemmen der Lasche 20 in der Einkerbung 21 hervorgerufen
wird, wobei die Schelle dann durch Reibung zusammengefügt ist.
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Wie
in den Figuren gezeigt, besitzt jede Halbschelle einen hinteren
Abschnitt 22a, 22b, der eine Schale bildet, die
an dem Rohr 1 jenseits des Wulstes 2 zur Anlage
kommen wird, einen konischen Wandabschnitt 23a, 23b,
der zwischen der hinteren Flanke des Wulstes 2 und der
Stoßfläche 17 der
Mutter 14 angeordnet ist, und schließlich eine vordere Verlängerung 24a, 24b,
die sich in Richtung des Endes 1a des Rohres erstreckt
und dazu geeignet ist, an dem Ende des Einsatzes 8 entgegengesetzt
zur konischen Fläche 12 dieses
letztgenannten zur Anlage zu kommen. Bevorzugterweise bildet jede
Verlängerung 24a, 24b ebenfalls
eine Schale, die an dem Abschnitt des Rohres 1 zwischen
dessen Ende 1a und dem Wulst 2 zur Anlage kommen
wird. Der Außendurchmesser
der Abschnitte 24a und 24b ist höchstens
gleich dem Durchmesser des Abschnittes 7 der Bohrung 5 des
rohrförmigen
Stutzens, so dass er zum Zeitpunkt des Spannens der Mutter dort
eindringen kann. Zwischen den Schalen hat jede Halbschelle eine
Nut 25 zur Aufnahme der Wulst 2, deren axiale
Breite größer als
die axiale Dicke dieser Wulst ist, derart, dass ein begrenztes axiales
Gleiten der um das Rohr geschlossenen Schelle möglich ist.
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Ebenso
wird angemerkt, dass die Abschnitte 15 und 16 der
Mutter 14 einen Innendurchmesser haben, der größer als
der Außendurchmesser
der Schelle ist.
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Die 3 zeigt
einerseits die oben beschriebene Verbindungsvorrichtung in ihrem
gespannten Zustand. In der Tat stellt man fest, dass die Schelle 19a, 19b in
diesem Zustand den Einsatz 8, der einen Stößel bildet,
in Richtung des Abschnittes 6 der Bohrung 5 des
Stutzens 4 des Elements 3 gedrückt hat, so dass die Dichtung 11 in
diesen Abschnitt gedrückt wurde,
um auf sichere Weise eine durchgehende Kontaktlinie mit dem Rohr 1,
eine durchgehende Kontaktlinie mit der äußeren radialen Fläche des
Abschnittes 6 und/oder eine durchgehende Kontaktlinie mit
der zylindrischen Fläche
dieses Abschnittes zu bilden. Demzufolge ist eine sichere Abdichtungsbarriere
zwischen dem Inneren des Rohres und der äußeren Atmosphäre vorhanden.
Wenn man die 2 und 3 vergleicht,
versteht man, dass wenn (2) die Verbindungsmittel nicht
gespannt sind, die Dichtung nicht mit dem Rohr in Kontakt steht.
da man absichtlich einen Innendurchmesser gewählt hat, der viel größer als
der Außendurchmesser
des Rohres ist. Auf diese Weise wird diese Dichtung beim Einfügen des
Rohres nicht durch das Ende 1a des Rohres verletzt, das
häufig aufgrund
eines Zuschnittes auf der Baustelle scharf ist. Die Dichtung ist
nicht länger
der Gefahr ausgesetzt, von diesem Rohrende während des Einfügens desselben
mitgerissen zu werden.
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In 3 erzwingt
die durch den Stößel 8 auf die
Dichtung aufgebrachte Spannung die Verformung der Dichtung, insbesondere
radial nach außen,
um den Kontakt mit dem Rohr sicherzustellen.
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Die 3 zeigt
ferner die Tatsache, dass das Element 3 im vorliegenden
Fall wie das Gehäuse
einer Doppelverbindung ausgebildet ist, die zwei entgegengesetzte
Stutzen 4 und 4' aufweist,
wobei der Stutzen 4' auf
vollkommen ähnliche
Weise mit den gleichen Verbindungselementen, wie die, die bereits beschrieben
wurden, zur Verbindung mit einem Rohrabschnitt 1', der mit einem
Wulst 2' versehen
ist, zusammenwirkt.
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In 3 wie
auch in 4 findet man die bereits beschriebenen
Elemente mit den gleichen Bezugszeichen wieder, wobei die betreffenden
Bezugszeichen mit einem "'" gekennzeichnet sind.
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In 4 ist
die Doppelverbindung in ihrem Zustand gezeigt, der ein Zurückziehen
des Rohres 1' in
eine Richtung A quer zu ihrer Achse X ermöglicht, ohne dass es parallel
zu dieser Achse bewegt werden muss, eine Bewegung, die von den Verbindungsmitteln
zur Verbindung des anderen Endes dieses Rohres 1' verhindert
werden könnte.
Um dieses Ergebnis zu erzielen, hat das Gehäuse 3 der Doppelverbindung
eine axiale Länge
E, die den folgenden Anforderungen entspricht. Wenn man das Rohr 1' vom Rohr 1 löst, macht
man die beiden Muttern 14, 14' ab. Auf der Seite der Mutter 14 beispielsweise zieht
man die beiden Halbschellen 19a, 19b aus ihrem
Eingriff mit dem Stößel 8 durch
ein Verschieben derselben auf dem Rohr 1, das durch die
Breite der Nut 25 ermöglicht
wird, man trennt sie und nimmt sie ab, wodurch ein Verschieben des
Gehäuses 3 auf dem
Rohr 1 ermöglicht
wird, bis zu dem Moment, wo der Stößel 8 an der Wulst 2 zur
Anlage kommt. Es wird angemerkt, dass der Stößel 8 im vorliegenden Fall
auf rohrförmige
Weise mit einer Innenaussparung 8a ausgebildet wurde, deren
Durchmesser größer als
der Durchmesser an der Spitze des Wulstes 2 ist, um an
möglicher
Verschiebungsdistanz für
das Gehäuse 3 der
Doppelverbindung auf dem Rohr 1 zu gewinnen. In dieser
Position ist das freie Ende des rohrförmigen Stutzens 4' der Doppelverbindung
axial von dem Ende 1'a des
Rohres 1' entfernt,
dem sich folglich kein Hindernis mehr entgegenstellt, um radial relativ
zum Rohr 1 verschoben werden zu können (Stoßverbindung).