DE60205641T2

DE60205641T2 - Zur verbindung zweier röhrenförmiger elemente verwendete kupplung und montageverfahren dafür

Info

Publication number: DE60205641T2
Application number: DE60205641T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Vitel; Gilles Lechevallier; Philippe Renard
Original assignee: Saint Gobain PAM SA
Current assignee: Saint Gobain PAM SA
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2002-09-23
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2022-09-24
Also published as: ATE302379T1; PL201226B1; BR0213073B1; EP1430248B1; FR2830070B1; WO2003027560A1; FR2830070A1; CN1272565C; PL367519A1; BR0213073A; CN1556903A; ES2247394T3; EP1430248A1; DE60205641D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Sie ist insbesondere auf die dichte Verbindung von Leitungselementen für die Bildung von Trinkwasserzuleitungs- oder Abwasserableitungsnetzen anwendbar.
Es sind Kupplungen zum dichten Verbinden eines ersten rohrförmigen Elements mit einem glatten Ende mit einem zweiten rohrförmigen Element bekannt.
Solche Kupplungen umfassen einen Grundkörper mit einem Steckende zur Aufnahme des glatten Endes und einem Außenflansch. Sie umfassen ferner eine Dichtung und einen Gegenflansch, der geeignet ist, die Dichtung beim Anziehen von Bolzen, die den Flansch mit dem Gegenflansch verbinden, zu komprimieren.
Die Montage dieser Kupplungen geht folgendermaßen vor sich:

– man steckt den Gegenflansch und die Dichtung auf das glatte Ende des Tors auf;
– man steckt das Steckende auf das glatte Ende auf;
– man nähert den Gegenflansch und die Dichtung dem Steckende und bringt die Befestigungslöcher des Flansches und des Gegenflansches in Flucht;
– man setzt in die Löcher des Flansches und des Gegenflansches Bolzen ein;
– man presst den Gegenflansch an das Steckende an.

Die Dichtung wird auf diese Weise axial und radial komprimiert und liegt an der Außenfläche des glatten Endes an.
Aufgrund der zahlreichen Einzelteile, die zu manipulieren sind, ist die Montagezeit dieser Kupplung groß. Ferner ist die Ausfluchtung des Gegenflansches bezüglich des Flansches auf der Baustelle schwierig auszuführen, und zwar insbesondere in einem Graben, wenn das glatte Ende im trüben Wasser versenkt ist.
Wenn man diese Kupplung auf das glatte Ende aufstecken möchte, während der Gegenflansch bereits mit dem Flansch verbunden ist, d.h. sich im vormontierten Zustand befindet, ist es erforderlich, zuvor die Bolzen anzuziehen, um zu verhindern, dass der Gegenflansch längs der Bolzen auf das Steckende zu frei gleitet. Das Anziehen der Bolzen komprimiert nun die Dichtung, was dann das Einstecken des glatten Endes in das Steckende unter Kraftaufwand erfordert. Die komprimierte Dichtung widersetzt sich dabei der manuellen Einführung des glatten Endes in das Steckende.
Ziel der Erfindung ist es, eine Verbindungskupplung zu schaffen, die leicht und schnell zu montieren ist und die die manuelle Einführung, d.h. mit geringer Kraft des glatten Endes in das Steckende gestattet, während der Gegenflansch zuvor durch Bolzen mit dem Flansch des Grundkörpers verbunden ist.
Zu diesem Zweck ist Gegenstand der Erfindung eine Kupplung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Besondere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Montage einer Kupplung, wie sie oben definiert ist, das durch die Schritte des Anspruchs 19 gekennzeichnet ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung folgt eine lediglich als Beispiel dienende Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung. In dieser zeigen:
1 einen Winkelschnitt nach der Linie I-I von 2 im montierten Zustand der Kupplung;
2 eine Stirnansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungskupplung im vormontierten Zustand vor Montage des ersten und des zweiten rohrförmigen Elements;
3 und 4 Winkelschnitte nach der Linie III-III von 2 in verschiedenen Schritten der Montage der Kupplung;
5 eine Darstellung wie 3 einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung;
6 einen Winkelschnitt nach der Linie VI-VI von 9 einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplung;
7 eine perspektivische Ansicht der Muffe der Kupplung von 6;
8 eine perspektivische Ansicht eines Flansches der Kupplung von 6;
9 eine axiale Ansicht des Flansches von 8;
10A und 10B Teilansichten der Kupplung von 6 in einer anderen Konfiguration, wobei diese Ansichten Schnitte nach den Linien XA-XA und XB-XB von 9 sind;
11 eine perspektivische Ansicht einer Abwandlung der Muffe von 7 und
12 eine Schnittansicht einer Abwandlung des Teils der Kupplung von 10B.
In den 1 bis 4 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindungskupplung dargestellt, die mit der allgemeinen Bezugszahl 2 bezeichnet ist.
Wie in 1 dargestellt, dient die Kupplung 2 zur dichten Verbindung eines ersten Rohrs 4 beispielsweise aus Gusseisen mit einem glatten Ende 6 mit einem zweiten Rohr 8 beispielsweise aus Gusseisen mit einem Flansch 10.
Der Flansch 10 besitzt Befestigungslöcher 11. Die Mittelpunkte der Befestigungslöcher 11 liegen auf einem Teilkreis C1. Die Durchmesser der Löcher 11 und des Teilkreises C1 sind in Abhängigkeit von dem Nenndruck des Rohrs 8 mit Flansch 10 werden.
Die Kupplung 2 besitzt einen Grundkörper 12 und einen Gegenflansch 14 beispielsweise aus Gusseisen sowie eine Dichtung 16.
Der Grundkörper 12 besteht aus einer Muffe 18 in allgemeiner Form eines Hohlzylinders mit der Achse X-X und aus einem Außenflansch 20, der sich über den ganzen Umfang der Muffe 18 erstreckt. Der Flansch 20 ist mit der Muffe 18 einstückig ausgebildet. Im Folgenden werden die Ausdrücke "radial", "axial" und "umlaufend" bezüglich dieser Achse X-X verwendet.
Die Muffe 18 besitzt ein erstes 22 und ein zweites 24 axiales Ende. Das erste Ende 22, in den Figuren links, bildet ein Steckende 26, das im montierten Zustand der Kupplung das glatte Ende 6 umgibt. An dem Ende des Steckendes 26 ist gemäß seiner Dicke eine allgemein kegelstumpfförmige ringförmige Fläche 27 zur Auflage der Dichtung 16 gebildet. Die Fläche 27 ist der Achse X-X zugewandt. Das zweite Ende der Muffe 18 besitzt einen einspringenden Rand 28, der sich radial nach innen erstreckt und an dem koaxial zur Achse X-X eine flache Dichtung 30 aus Elastomermaterial anliegt.
In axialer Ansicht, wie in 2 dargestellt, hat der Flansch 20 eine achteckige Außenform mit abgerundeten Ecken. Er besitzt vier im Wesentlichen parallelepipedförmige Vertiefungen 32 für Schraubenköpfe 34, die zur Verbindung des Flansches 20 und des Gegenflansches 14 bestimmt sind. An der Stelle jeder der Vertiefungen 32 besitzt der Flansch 20 ein erstes Befestigungsloch 36.
Er besitzt ferner acht zweite Befestigungslanglöcher 38 für die Verbindung mit dem Flansch 10 des zweiten Rohrs 8. Jedes dieser acht Löcher 38 besitzt einen Querschnitt von in radialer Richtung langgestreckter Form mit einem kreisbogenförmigen Ende (2). Das radial innere Ende jedes Lochs 38 hat einen Krümmungsradius r, der kleiner als der Krümmungsradius R des radial äußeren Endes ist. Die Mittelpunkte der Kreisbögen der äußeren Teile liegen auf einem Teilkreis C2, während die Mittelpunkte der Kreisbögen der inneren Teile auf dem Teilkreis C1 gelegen sind. Auf diese Weise gestatten die Löcher 38 die Verwendung von verschiedenen Größen von Bolzen zur Verbindung des Flansches 20 mit zweiten Rohren 8, die Flansche 10 von verschiedenen Typen aufweisen, wobei die Größe und die radiale Stellung der verwendeten Bolzen von dem Nenndruck des Rohrs 8 mit Flansch 10 abhängig sind. Wie in 1 dargestellt, ist der Flansch 20 der Kupplung 2 an dem Flansch 10 des zweiten Rohrs 8 durch gebräuchliche Bolzen 40 mit sechseckigem Kopf befestigt.
Man erhält auf diese Weise einen Flansch 20, der mit Rohren 8 mit Flansch 10 in einem weiten Bereich von Nenndrücken kompatibel ist.
Der Gegenflansch 14 besteht aus einem allgemein hohlkegelstumpfförmigen Spannring 42 mit vier äußeren radialen Befestigungslappen 44, von denen einer in den Figuren sichtbar ist. In jedem Lappen 44 ist parallel zur Achse X-X eine Bohrung 46 für den Durchgang einer Schraube vorgesehen.
Der Spannring 42 besitzt eine eine Steuerfläche bildende kegelstumpfförmige Fläche 47. Diese Fläche 47 verbreitert sich auf das Steckende 26 zu.
Die Dichtung 16 besteht aus einem Ring 48 aus elastischem Werkstoff, beispielsweise aus Elastomer, mit zwei kegelstumpfförmigen Flächen 49, 50, deren Form zu der der Flächen 47, 27 jeweils komplementär ist. In diesem Ring 48 sind an sich bekannte Metallelemente 51 zur axialen Verriegelung eingegliedert.
Der Gegenflansch 14 ist zu dem Steckende 26 koaxial angeordnet und die Dichtung 16 ist zwischen dem Gegenflansch 14 und dem Steckende 26 ebenfalls koaxial zu diesem angeordnet.
Der Gegenflansch 14 ist bezüglich des Grundkörpers 12 zwischen einer Montagestellung, wie sie in 3 dargestellt ist und einer Spannstellung, wie sie in 4 dargestellt ist, beweglich.
In seiner Montagestellung ist der Gegenflansch von dem Steckende 26 so weit entfernt, dass die Dichtung 16 im entspannten Zustand ist und dass diese ein manuelles Einstecken des glatten Endes 6 in das Steckende 26 gestattet. Insbesondere ist der Innendurchmesser der Dichtung 16 größer als der Außendurchmesser des glatten Endes 6. In seiner Spannstellung (4) komprimiert der Gegenflansch 14 die Dichtung 16 axial gegen das Steckende 26. In dieser Stellung komprimieren die kegelstumpfförmigen Flächen 27, 47 die Dichtung 16 radial nach innen an das glatte Ende 6 und gewährleisten auf diese Weise die Abdichtung durch Keilwirkung.
In jedes der ersten Löcher 36 ist eine Schraube 52 mit rechteckigem Kopf 34 eingesteckt, die sich durch die Bohrungen 46 des Gegenflansches 14 erstreckt. Wie in 2 dargestellt ist, ist der Kopf 34 jeder Schraube 52 durch Zusammenwirken durch Ergänzung von Formen mit den Wänden einer der Vertiefungen 32 bezüglich Drehung blockiert. Eine Hutmutter 54 ist auf jede Schraube 52 aufgeschraubt. Ferner ist eine Scheibe 56 zwischen jede Hutmutter 54 und den entsprechenden Lappen 44 des Gegenflansches 14 eingesetzt.
Zwischen den Flansch 20 und den Gegenflansch 14 ist ein verformbares Zwischenstück 58 eingesetzt. Im vorliegenden Fall besteht das verformbare Zwischenstück 58 aus vier Buchsen 60 aus elastischem Werkstoff, wie Ethylen – Propylen – Dien – Monomer (EPDM), die jeweils eine Schraube 52 auf den zwischen dem Lappen 44 und dem Flansch 20 gelegenen Abschnitt umgeben.
Im entspannten Zustand haben die Buchsen 60 die Form eines Hohlzylinders und haben eine axiale Länge 1, die dem Abstand zwischen dem Flansch 20 und den Lappen 44 des Gegenflansches entspricht, wenn dieser in seiner Montagestellung ist, in der die Dichtung 16 sich in einem entspannten Zustand befindet. Die Länge 1 der Buchsen 60 ist ferner so gewählt, dass ihre Verformung, die sie erfahren, wenn der Gegenflansch 14 in seiner Spannstellung ist, im Wesentlichen elastisch ist.
Auf diese Weise bilden die Buchsen 60 Schubmittel, die den Gegenflansch 14 auf seine Montagestellung zu beaufschlagen, wenn dieser sich in seiner Spannstellung befindet. Die elastischen Buchsen 60 können unter der Spannkraft der Schrauben 42 axial elastisch komprimiert werden.
Der abgewinkelte Rand 28 des zweiten Endes 24 des Grundkörpers besitzt eine Stirnfläche 62, die sich senkrecht zur Achse X-X erstreckt. Der Dichtring 30 ist an diese Fläche 62 koaxial zur Achse X-X angelegt. Er wird in dieser Stellung durch Verbinder 64, die von dem Flansch 20 getragen werden und in den 2 bis 4 sichtbar sind, im nicht montierten Zustand der Kupplung autonom zurückgehalten. Zu diesem Zweck besitzt der Ring 30 zwei diametral einander entgegengesetzte Öffnungen 66, die auf seinem radial äußeren Teil vorgesehen sind. Eine Lasche 68 jedes Verbinders aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyethylen (PE), erstreckt sich durch jede Öffnung 66 und ist durch eine Scheibe 69 aus Kunststoff an dem Flansch befestigt. Jede Scheibe 69 ist in einer in dem Flansch 20 vorgesehenen Aussparung 70 festgeklebt.
Der Zusammenbau der Kupplung 2 im Werk geht folgendermaßen vor sich.
Die Schrauben 52 werden in die ersten Löcher 36 des Flansches 20 eingesteckt. Dann werden die elastischen Buchsen 60 auf die Schrauben 52 aufgesteckt. Dann wird die Dichtung 16 auf das Steckende 26 aufgesteckt und der Gegenflansch 14 sowie die Scheiben 56 werden auf der dem Steckende zugewandten Seite des Flansches auf die Schrauben 52 aufgesteckt.
Schließlich werden die Hutmuttern 54 auf die Enden der Schrauben 52 so aufgeschraubt, dass die elastischen Buchsen 60 leicht eingespannt werden, ohne dass die Dichtung 16 komprimiert wird.
Der Dichtring 30 wird an die Stirnfläche 62 des abgewinkelten Rands 28 angelegt und die Scheiben 69 werden an den entsprechenden Aussparungen 70 des Flansches angeklebt.
Die Montage der erfindungsgemäßen Kupplung geht nun folgendermaßen vor sich:
Zunächst wird die im Werk zuvor zusammengebaute Kupplung 2 bezüglich des glatten Endes 6 koaxial ausgerichtet, wobei der Gegenflansch 14 diesem zugewandt ist. Dann werden der Gegenflansch 14, die Dichtung 16 und das Steckende 26 gleichzeitig auf das glatte Ende 6 aufgesteckt. Bei dieser Einsteckung wird der Gegenflansch 14 durch die elastischen Buchsen 60 axial in einem Abstand von der Dichtung 16 gehalten. Infolgedessen bleibt die Dichtung 16, wie in 3 gezeigt ist, im entspannten Zustand, indem sie eine manuelle Einführung des glatten Endes 6 unter geringem Kraftaufwand in das Steckende 26 gestattet. Wenn die Kupplung 2 sich axial in ihrer gewünschten Stellung auf dem glatten Ende 6 befindet, werden die Hutmuttern 54 angezogen. Der Gegenflansch 14 bewegt sich nun axial auf den Flansch 20 zu, indem er die verformbaren Buchsen 60 elastisch komprimiert und indem er die Dichtung 16 axial an dem Steckende 26 komprimiert, wie dies in 4 dargestellt ist. Die Dichtung 16 verformt sich nun radial, bis sie mit der Außenfläche des glatten Endes 6 in dichten Kontakt kommt.
Da die Buchsen 60 aus elastischem Werkstoff bestehen und eine geschlossene Rotationsfläche aufweisen, gewährleisten sie außerdem eine korrosionsfeste Abdichtung des Schafts jeder der Schrauben 52 gegenüber der umgebenden Feuchtigkeit.
Dann legt man den Flansch 10 des zweiten Rohrs an die Dichtung 30 an, wie in 1 dargestellt ist. Die beiden Flansche 10, 20 werden durch die Bolzen aneinander gepresst, die auf diese Weise die Komprimierung des Rings 30 und damit die Abdichtung der Verbindung zwischen dem Körper 12 und dem Rohr 8 bewirken. Bei der Manipulierung der Kupplung 2 wird der Dichtring 30 in seiner Montagestellung durch die Scheiben 69 und die Laschen 68 gehalten, die auf diese Weise den Anschluss an das Rohr 8 erleichtern.
Die erfindungsgemäße Verbindungskupplung ist dank der Tatsache leicht zu montieren, dass der Gegenflansch 14, die Dichtung 16 und das Stekkende 26, die anfangs im Werk vorzusammengesetzt wurden, gleichzeitig unter geringerem Kraftaufwand manipuliert und auf das glatte Ende 6 aufgesteckt werden können, wobei das Aufstecken an der Baustelle manuell vor sich geht.
Wenn die Schrauben 52/Muttern 54 gelöst sind, wird der Gegenflansch 14 in seine Montagestellung gebracht und wird in dieser unter dem von den Buchsen 60 ausgeübten axialen Federkraft gehalten.
Auf diese Weise kann die Kupplung leicht an einem glatten Ende wieder montiert werden, ohne dass der Gegenflansch 14 die Dichtung 16 komprimiert.
Gemäß einer Abwandlung kann die Dichtung 16 durch eine Dichtung ersetzt werden, die keine Verriegelungselement 51 aufweist, wenn nur die Dichtungsfunktion verlang wird.
In 5 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplung dargestellt.
Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben. Einander entsprechende Elemente sind mit denselben Bezugszahlen versehen.
Diese Verbindungskupplung verbindet ein erstes Rohr 4 aus Kunststoff mit glattem Ende 6 mit einem zweiten Rohr, das mit dem Rohr 8 der ersten Ausführungsform identisch ist.
Die Kupplung 2 besitzt einen gespaltenen Verriegelungsring 60, eine nicht gespaltene Scheibe 82 aus Metall oder aus Kunststoff, wie z.B. aus "NYLON", und eine Dichtung 84 aus einem Kunststoff, beispielsweise aus Ethylen – Propylen – Dien – Monomer (EPDM).
Die Scheibe 82 ist zwischen die Dichtung 84 und den Verriegelungsring 80 so eingesetzt, dass eine Druckverteilung gewährleistet wird und verhindert wird, dass die Dichtung 84 bei ihrer Komprimierung durch den Spalt des Rings 80 fließt.
Der Verriegelungsring 80 besteht beispielsweise aus Messing. Er besitzt eine eine Steuerfläche bildende konvexe Fläche 81, die mit der Fläche 47 des Spannrings 42 zusammenwirkt, sowie Einhakzähne 81a, die mit dem Rohr 4 zusammenwirken. Der Dichtring 84, der Verriegelungsring 80 und die Scheibe 82 bestehen aus verschiedenen Teilen.
Der Zusammenbau dieser Kupplung 2 findet analog zu dem der ersten Ausführungsform statt. Im Unterschied dazu werden die Scheibe 82 und der Verriegelungsring 80 vor dem Aufstecken des Gegenflansches 14 auf die Schrauben 52 aneinander bzw. an die Fläche 27 des Steckendes 26 angelegt.
In den 6 bis 9 ist eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplung dargestellt.
Diese Kupplung 2 ist dazu bestimmt, ein erstes Rohr 4 und ein zweites Rohr 8 aus Metall, beispielsweise aus Gusseisen, die jeweils ein glattes Ende 6A, 6B aufweisen, zu verbinden.
Die Kupplung besitzt eine Muffe 18 beispielsweise aus Gusseisen, deren allgemeine Form hohlzylindrisch und im Wesentlichen symmetrisch bezüglich einer Mittelebene C ist, die sich senkrecht zur Achse X-X erstreckt. Die beiden axialen Enden 22, 24 der Muffe 18 bilden jeweils ein Steckende 26A, 26B. Jedes Steckende 26A, 26B besitzt eine kegelstumpfförmige Stirnfläche 27A, 27B zum Anlegen der Dichtung 16A, 16B. Zwei Flansche 20A, 20B beispielsweise aus Gusseisen sind axial zu beiden Seiten der Ebene C mit der Muffe 18 durch freigebbare Verbindungsmittel 90A, 90B verbunden. Diese Verbindungsmittel 90A, 90B bilden eine Bajonettverbindung der Flansche 20A, 20B an der Muffe, wobei einer 20B der Flansche axial in zwei verschiedenen Stellung blockiert werden kann, wie im Nachstehenden beschrieben wird.
Die den beiden Flanschen 20A, 20B zugeordnete Muffe 18 bildet den Grundkörper der Kupplung.
Die Kupplung 2 besitzt außerdem für jedes der Steckenden 26A, 26B eine Dichtung 16A, 16B, einen Gegenflansch 14A, 14B, vier Befestigungsschrauben 52A, 52B, vier Scheiben 56A, 56B, vier elastische Buchsen 60A, 60B und vier Muttern 54A, 54B. Diese Elemente sind mit den Elementen der ersten Ausführungsform der Kupplung identisch und werden nicht ausführlicher beschrieben.
Wie in 6 dargestellt ist, umfassen die Verbindungsmittel 90A, 90B zwischen der Muffe 18 und jedem der Flansche 20A, 20B eine einen Anschlag bildende Ringleiste 92A, 92B, die an der Außenfläche der Muffe 18 in Nähe der Mittelebene C vorsteht. Diese Verbindungsmittel 90A, 90B umfassen ferner eine erste Gruppe von vier auf der Außenfläche der Muffe 18 radial vorstehenden Nasen 94A, 94B, die die Befestigung des Flansches 20A, 20B in einer ersten axialen Stellung auf der Muffe gestatten (6). Diese Nasen 94A, 94B sind in der axialen Richtung bezüglich der Ringleiste 92A, 92B um eine Strecke d₁ auf das Ende 22 bzw. 24 der Muffe 18 zu versetzt. Wie in 7 dargestellt ist, sind die vier Nasen 94A, 94B auf dem Umfang der Muffe 18 in einer zur Achse X-X senkrechten Ebene gleichmäßig verteilt.
Die dem zweiten Rohr zugeordneten Mittel 90B zur Verbindung des Flansches 20B umfassen ferner eine zweite Gruppe von vier Nasen 96, die auf der Muffe 18 vorstehen und die die Befestigung des Flansches 20B in einer zweiten axialen Stellung gestatten. Sie sind mit den Nasen 94a, 94B identisch und sind auf das dem zweiten Rohr zugeordnete Ende 24 der Muffe zu bezüglich der ersten Gruppe von Nasen 94B dieses Endes um eine Strecke d₂ versetzt. Die ersten Nasen 94B sind axial auf die zweiten Nasen 96 zu durch Anschläge bildende Erhebungen 98 verlängert. Diese Erhebungen 98 erstrecken sich auf die zweiten Nasen 96 zu bis zu einem Abstand d₃ von diesen, wobei dieser Abstand mit d₁ identisch ist. Die einen Anschlag bildenden Erhebungen 98 begrenzen Anschlagsflächen für den Flansch 20B, wenn dieser an den zweiten Nasen 96 befestigt ist.
Der abnehmbare Flansch 20A/20B ist in den 8 und 9 ausführlicher dargestellt. 9 ist eine axiale Ansicht des Flansches, von dem zugeordneten Ende der Muffe 18 aus auf die Mittelebene C zu gesehen. Die Muffe ist in unterbrochenen Linien dargestellt. Die anderen Bauelemente sind entfernt. Der Flansch 20A/20B ist allgemein ringförmig mit einer achteckigen Außenfläche. Der Flansch 20A/20B besitzt zwei Stirnflächen 100, 102 sowie eine zentrale Öffnung 104, deren Durchmesser dem Außendurchmesser der Muffe 18 entspricht. Die freigebbaren Verbindungsmittel 90A/90B umfassen erste 106 und zweite 108 Aussparungen, die abwechselnd auf dem Innenumfang des Flansches 20A/20B vorgesehen sind. Diese Aussparungen 106, 108 haben einen den Querschnitt der Nasen 94A, 94B und 96 ergänzenden Querschnitt. Die ersten Aussparungen 106 durchqueren den Flansch 20A/20B axial und dienen dazu, das Aufstekken des Flansches auf die Muffe 18 zu gestatten, indem die Nasen überschritten werden. Die Aussparungen 108 sind axial geschlossen und bilden Rückhalteflächen 110, die im zusammengebauten Zustand der Kupplung an den Nasen 94A, 94B und 96 anliegen. Die ersten 106 und die zweiten 108 Aussparungen sind längs des Umfangs durch vorstehende Teile 112 getrennt, die eine axiale Dicke e besitzen, die kleiner oder gleich den Abständen d₁ und d₃ ist. Wenn die Nasen 94A, 94B, 96 an den Rückhalteflächen 110 anliegen, gewährleisten sie den axialen Halt. Ferner ist der Flansch 20A, 20B auf der Muffe 18 durch gegenseitige Ergänzung von Formen bezüglich Drehung befestigt.
In dem Flansch 20A, 20B sind eine erste, eine zweite und eine dritte Gruppe von vier Löchern 114, 116, 118 vorgesehen. Die Löcher erstrecken sich parallel zur Achse X-X. Die vier Löcher 114, 116, 118 jeder Gruppe sind auf dem Umfang gleichmäßig verteilt. Die Löcher 114 der ersten Gruppe sind dafür ausgelegt, die Schrauben 52A, 52B zur Befestigung des Gegenflansches aufzunehmen. Rippen 120 zur Blockierung der Schraubenköpfe 34A, 34B bezüglich Drehung stehen auf der Stirnseite 102 des Flansches 20A, 20B vor. Im montierten Zustand des Flansches erstreckt sich diese Fläche 102 auf der dem Gegenflansch 14A, 14B entgegengesetzten Seite.
Die Löcher 116, 118 der zweiten und der dritten Gruppe sind dafür ausgelegt, Befestigungsbolzen 40 für eine Verbindung mit einem mit einem Flansch 10 ausgerüsteten Rohr 8 aufzunehmen, wie in den 10A und 10B dargestellt ist (siehe unten). Die Durchmesser der Löcher 116 der zweiten Gruppe sind kleiner als die der Löcher 118 der dritten Gruppe, so dass sie diesen Löchern gestatten, in Abhängigkeit von dem Nenndruck des Rohrs 8 mit Flansch 10 Bolzen 40 von verschiedenen Größen aufzunehmen. Wie in 9 dargestellt ist, liegen die Mittelpunkte der Löcher 116, 118 auf Teilkreisen C1, C2, die zur Achse X-X konzentrisch sind.
Man erhält auf diese Weise einen Flansch 20A, 20B, der mit Rohren 8 mit Flansch in einem weiten Bereich von Nenndrücken kompatibel ist.
Der Zusammenbau des Flansches 20A, 20B und der Muffe 18 von 6 geht folgendermaßen vor sich.
Der Flansch 20A, 20B wird auf das entsprechende Ende der Muffe 18 so aufgesteckt, dass die zweiten Aussparungen 108 auf das entsprechende Ende der Muffe 18 zu offen sind. Dann werden die ersten Aussparungen 110 mit den Rückhaltenasen 94A, 94B und 96 ausgerichtet und der Flansch 20A, 20B wird in der auf die Mittelebene C zu gerichteten Richtung auf die Muffe 18 aufgesteckt, indem die Nasen überschritten werden, und zwar bis die Stirnfläche 102 des Flansches 20A, 20B an der Ringleiste 92A, 92B anstößt. Dann wird der Flansch 20A, 20B um die Mittelachse X-X gedreht, bis die zweiten Aussparungen 108 mit den Nasen 94A, 94B in Flucht sind. Der Flansch 20A, 20B wird dann axial in umgekehrter Richtung auf das entsprechende Ende 22, 24 der Muffe zu bewegt, bis die Nasen 94A, 94B an den Rückhalteflächen 110 des Flansches 20A, 20B anliegen.
Der Zusammenbau des Rests der Bauteile geht auf ähnliche Weise wie bei der ersten Ausführungsform vor sich. Die Schrauben 52A, 52B werden so angezogen, dass die Rückhalteflächen 110 sich an die Nasen 94A, 94B anlegen und die Flächen 47, 49 gleichzeitig in gegenseitigem Kontakt sind, ohne dass die Dichtung 16a, 16B komprimiert wird. Infolgedessen wird der Flansch 20A, 20B daran gehindert, sich wieder auf die Ringleiste 92A, 92B zu zu bewegen, sich zu verdrehen und die Muffe 18 zu verlassen.
In den 10A und 10B ist die Kupplung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung in einer geänderten Konfiguration dargestellt.
10A entspricht einem Schnitt nach der Linie XA-XA von 9, der mit dem in 6 dargestellten Schnitt identisch ist. 10B entspricht dem Schnitt nach der Linie XB-XB von 9.
Auf der in 10A dargestellten Seite ist das Ende 22 der Muffe 18 auf gleiche Weise wie in 6 mit einem platten Ende 6 verbunden. Auf der anderen Seite ist das Ende 24 der Muffe mit einem Rohr 8 mit Flansch 10 verbunden.
Zu diesem Zweck sind der Gegenflansch 14B, die Dichtung 16B und die ersten Schrauben 52B weggelassen. Dagegen besitzt die Kupplung einen Dichtring 30, der zwischen den Flansch 10 des Rohrs 8 und das Steckende 26B der Muffe eingesetzt ist. Der abnehmbare Flansch 20B der Kupplung ist mit der Muffe 18 in seiner zweiten axialen Stellung verbunden, die dem Ende 24 der Muffe angenähert ist. In dieser Stellung liegen die Rückhalteflächen 110 an den zweiten Nasen 96 der Muffe an. Bolzen 40 erstrecken sich durch die zweiten Löcher 116 und pressen die Muffe 18 gegen den Flansch 10.
Gemäß einer Abwandlung erstrecken sich die Bolzen in dem Fall, in dem die Kupplung mit einem Rohr 8 mit einem Flansch 10 für einen höheren Nenndruck verbunden ist, durch die Löcher 118.
Die an Verbindungen Flansch-Gegenflansch oder Flansch-Flansch anpassbare Kupplung besitzt mehrere Vorteile:

– ein einziger Typ von Flansch 20A, 20B und von Muffe 18 werden für die beiden Verbindungstypen hergestellt, was die Herstellungskosten verringert;
– die Gussformen der Muffe 18 und des Flansches 20A, 20B sind einfach;
– im Fall einer Verbindung Flansch 20A, 20B-Flansch 10 ist der Abstand zwischen den Flanschen und infolgedessen die Länge der Bolzen 40 kurz. Dies führt zu geringen Kosten der Bolzen und begünstigt die Starrheit der Verbindung Flansch-Flansch.

Die Montage der Kupplung auf der dem Rohr mit glattem Ende zugeordneten Seite ist mit der oben bei der Kupplung von 6 beschriebenen Montage identisch.
Um von der Kupplung von 6 auf die von 10B überzugehen, geht man auf die folgende Weise vor:
Anfangs ist die Kupplung in ihrer Konfiguration, wie sie in 6 dargestellt ist.
Die Schrauben 52B werden gelöst und zusammen mit dem Gegenflansch 14b, der Dichtung 16B und dem Rohr 8 mit glattem Ende 6B abgenommen. Dann wird der abnehmbare Flansch 20B axial auf die Ringleiste 92B zu geschoben und gedreht, bis die ersten Aussparungen 106 mit den Nasen 94B in Flucht sind. Der Flansch 20B wird nun axial bis zur Stelle der zweiten Nasen 96 bewegt. Dann wird er gedreht, bis seine zweiten Aussparungen 108 mit den zweiten Nasen 96 in Flucht sind, und dann axial bewegt, bis die Rückhalteflächen 110 an den zweiten Nasen 96 anliegen.
Der Dichtring 30 wird nun an die freie Fläche 27B des Steckendes 26B angelegt. Dank der Kegelstumpfform dieser Fläche 27B wird der Dichtring 30 beim Festpressen des Flansches 10 an das Steckende 26B auf der Achse X-X zentriert und wird daran gehindert, radial nach außen auszutreten.
Schließlich wird die Kupplung an dem Flansch 10 des Rohrs durch Bolzen 40 mit sechseckigem Kopf befestigt, wobei die Bolzen sich je nach dem Nenndruck durch die Löcher 116 oder 118 erstrecken.
Die Kupplung gemäß dieser Ausführungsform ist leicht an verriegelte oder nicht verriegelte Verbindungen für verschiedene Typen von rohrförmigen Elementen aus verschiedenen Werkstoffen (Metall, Kunststoff oder andere) anpassbar.
Im Fall einer dichten und nicht verriegelten Zusammenfügung von rohrförmigen Metallelementen 4, 8 werden die Dichtungen 16A, 16B durch ähnliche Dichtungen ersetzt, die jedoch keine metallischen Verriegelungselemente aufweisen.
Andererseits werden die Dichtungen 16A, 16B im Fall eines dichten und verriegelten Zusammenbaus von rohrförmigen Elementen 4, 8 aus Kunststoff durch die Dichtung 84, die Scheibe 82 und den Verriegelungsring 80 der zweiten Ausführungsform ersetzt.
In 11 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Muffe 18 von 7 dargestellt.
Diese Muffe 18 besitzt zwei Verbindungsenden 22, 24, die mit den Enden der Muffe von 7 identisch sind, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass diese Muffe einen Mittelteil 130 in Form eines gekröpften Rohrs besitzt.
Der Zusammenbau und die Montage einer diese Muffe umfassenden Kupplung sind identisch mit denen der Kupplung gemäß der zweiten Ausführungsform.
Gemäß einer Abwandlung wird das Rohr 8 durch ein anderes rohrförmiges Element, beispielsweise ein Armaturenelement, ersetzt.
In 12 ist eine abgewandelte Ausführungsform des Teils der Kupplung von 10B dargestellt.
Im Unterschied zu der Kupplung dieser Figur besitzt das Steckende 26B Mittel 64 zum autonomen Halt des Dichtrings 30 bezüglich der freien Fläche 27B des Steckendes 26B, wenn das Rohr 8 nicht mit dem Flansch 20B verbunden ist.
Die Mittel 64 zum autonomen Halt umfassen eine ringförmige Nut 122, die in dem Steckende 26B vorgesehen ist.
Diese Nut ist radial nach außen offen und erstreckt sich über den ganzen Umfang. Sie ist zwischen der freien Fläche 27B und den zweiten Nasen 96 angeordnet. Die Mittel 94 zum autonomen Halt 64 umfassen drei an dem Dichtring befestigte Stifte 124, von denen einer in 12 sichtbar ist. Diese Stifte 124 sind auf dem Umfang des Rings 30 gleichmäßig verteilt. Die Stifte 124 erstrecken sich parallel zur Achse X-X auf die Nut 122 zu. Die Stifte sind beispielsweise in die Dicke des Dichtrings 30 durch Bohrungen 126 unter Einrastung eingesteckt.
Jeder Stift 124 besitzt einen verbreiterten Blockiersockel 128, der in die Nut 122 insbesondere unter Einrastung eintritt. Um zu verhindern, dass die Sockel 128 die Nut verlassen, umfassen die Haltemittel 64 außerdem Sicherungsmittel in Form eines Eisendrahts 132 oder eines Drahts aus Polyamid 6-6 ("Nylon"). Dieser Draht 132 umgibt die drei verbreiterten Sockel 128 außen und presst sie radial nach innen. Auf diese Weise halten die drei Stifte 124 den Dichtring 30 axial an der freien Fläche 27B des Steckendes 26 und zentrieren ihn bezüglich der Achse X-X.

Claims

Kupplung, die zur dichten Verbindung eines ersten rohrförmigen Elements (4) mit einem glatten Ende (6; 6A, 6B) mit einem zweiten rohrförmigen Element (8), wobei die Kupplung umfasst: – einen Grundkörper (12) mit einem Steckende (26; 26A, 26B), das eine Achse (X-X) definiert und dazu bestimmt ist, das glatte Ende (6; 6A, 6B) des ersten rohrförmigen Elements (4) aufzunehmen, und mit einem Flansch (20; 20A, 20B), der bezüglich des Steckendes (26; 26A, 26B) axial blockiert ist; – einen Gegenflansch (14; 14A, 14B), der koaxial zu dem zugeordneten Steckende (26; 26A, 26B) angeordnet ist; – eine Dichtung (16; 16A, 16B; 84), die zwischen dem Gegenflansch (14; 14A, 14B) und dem Steckende (26; 26A, 26B) angeordnet ist; – Spannmittel (52, 54; 52A, 52B, 54A, 54B), die zwischen dem Flansch (20; 20A, 20B) und dem Gegenflansch (14; 14A, 14B) angeordnet sind und dafür ausgelegt sind, den Gegenflansch (14; 14A, 14B) axial auf den Flansch (20; 20A, 20B) zu in eine angezogene Stellung zu bewegen, in der die Dichtung (16; 16A, 16B; 84) an das Steckende (26; 26A, 26B) und an die Außenfläche des ersten rohrförmigen Elements (4) angedrückt ist, wobei die Kupplung außerdem Mittel für den vorrübergehenden Halt (60; 60A, 60B) aufweist, die zwischen den Grundkörper (12) und den Gegenflansch (14; 14A, 14B) eingesetzt sind und dafür ausgelegt sind, den Gegenflansch (14; 14A, 14B) bei dem Einstecken des glatten Endes (6; 6A, 6B) in das Steckende (26; 26A, 26B) in einer Montagestellung zu halten, in der die Dichtung (16; 16A, 16B; 84) entspannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel (60; 60A, 60B) dafür ausgelegt sind, unter der Spannkraft der Spannmittel (52, 54; 52A, 52B, 54A, 54B) nachzugeben.
Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel (60; 60A, 60B) dafür ausgelegt sind, unter der Spannkraft der Spannmittel bei der Bewegung des Gegenflansches (14; 14A, 14B) auf seine Spannstellung zu zu weichen.
Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel (60; 60A, 60B) dafür ausgelegt sind, den Gegenflansch (14; 14A, 14B) in seiner Montagestellung zu halten, nachdem der Gegenflansch (14; 14A, 14B) in seine Spannstellung gebracht wurde und aus seiner Spannstellung wieder in seine Montagestellung gebracht wurde.
Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung außerdem Schubmittel (60; 60A, 60B) aufweist, die dafür ausgelegt sind, den Gegenflansch (14; 14A, 14B) bei einer Freigabe der Spannmittel (52, 54; 52A, 52B, 54A, 54B) von seiner Spannstellung in seine Montagestellung zu bringen.
Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubmittel (60; 60A, 60B) dafür ausgelegt sind, den Gegenflansch (14; 14A, 14B) bei einer Freigabe der Spannmittel in seine Montagestellung zu bringen.
Kupplung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubmittel von den Haltemitteln gebildet sind.
Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel mindestens ein unter der Einwirkung der Spannmittel axial verformbares Zwischenstück (60; 60A, 60B) umfassen, das zwischen dem Gegenflansch (14; 14A, 14B) und dem Grundkörper (12) angeordnet ist.
Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück mindestens ein zwischen dem Flansch (20; 20A, 20B) und dem Gegenflansch (14; 14A, 14B) angeordnetes elastisches Organ (60; 60A, 60B) umfasst, das elastisch axial verformbar ist, und dass die axiale Verformung des elastischen Organs (60; 60A, 60B) im wesentlichen elastisch ist, wenn der Gegenflansch (14; 14A, 14B) in seiner Spannstellung ist.
Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Organ (60; 60A, 60B) aus elastischem Kunststoff, insbesondere Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM), besteht.
Kupplung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmittel eine Schraube (52; 52A, 52B) umfassen und dass das Zwischenstück eine Buchse (60; 60A, 60B) mit geschlossener Rotationsfläche ist, die die Schraube (52; 52A, 52B) auf einem axialen Teil umgibt.
Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper (12) an mindestens einem seiner Enden eine freie ringförmige Stirnfläche (27B, 62) aufweist, die dazu bestimmt ist, mit einem Flansch (10) des zweiten rohrförmigen Elements (8) dicht verbunden zu werden, wobei die Kupplung einen Dichtring (30) aufweist, der an die Stirnfläche (27B, 62) koaxial zu dieser angelegt ist, wobei dieser Dichtungsring (30) dazu bestimmt ist, zwischen der Stirnfläche (27B, 62) und dem Flansch (10) des zweiten rohrförmigen Elements axial komprimiert zu werden, und dass die Kupplung außerdem Mittel (64) zum autonomen Halt des Dichtrings (30) an der Stirnfläche (27B, 62) bei Fehlen des zweiten rohrförmigen Elements aufweist.
Kupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum autonomen Halt mindestens ein an dem Flansch (20) der Kupplung angeklebtes und mit dem Dichtring (30) verbundenes Organ (69) umfassen.
Kupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum autonomen Halt (64) eine radiale Nut (122) umfassen, die in dem Steckende (26B) vorgesehen ist, und Organe (124, 128), die an dem Dichtring (30) befestigt sind und in die Nut (122) insbesondere einrastend eintreten, und dass die Mittel zum autonomen Halt (64) außerdem ein Sicherungsorgan (132) umfassen, das dafür ausgelegt ist, sich einem Austreten dieser Organe (124, 128) aus der Nut (122) zu wiedersetzen.
Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (20A, 20B) und das Steckende (26A, 26B) getrennte, ablösbare Teile sind, dass der Flansch (20A, 20B) bezüglich des Steckendes (26A, 26B) axial beweglich ist und dass die Kupplung freigebbare Verbindungsmittel (90A, 90B) aufweist, die dafür ausgelegt sind, den Flansch (20A, 20B) bezüglich des Steckendes (26A, 26B) zu blockieren.
Kupplung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die freigebbaren Verbindungsmittel (90B) dafür ausgelegt sind, den Flansch (20B) in mindestens zwei verschiedenen axialen Stellungen zu blockieren.
Kupplung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die freigebbaren Verbindungsmittel (90A, 90B) Gruppen von Nasen (94A, 94B, 96) umfassen, wobei die Nasen jeder Gruppe auf der Außenfläche des Steckendes (26A, 26B) radial vorstehen und in einer sich zur Achse (X-X) des Steckendes (26A, 26B) senkrecht erstreckenden Ebene angeordnet sind, wobei die freigebbaren Verbindungsmittel (90A, 90B) außerdem Aussparungen (106, 108) umfassen, die in dem Flansch (20A, 20B) vorgesehen sind und mit den Nasen eine Bajonettverbindung bilden.
Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (20A, 20B) eine erste und eine zweite Gruppe von kreisförmigen zylindrischen durchgehenden Löchern (116, 118) aufweist, die dafür ausgelegt sind, Bolzen (40) aufzunehmen, wobei die Löcher (116) der ersten Gruppe einen kleineren Durchmesser aus die Löcher (118) der zweiten Gruppe besitzen, und dass die Mittelpunkte der Löcher der ersten und der zweiten Gruppe auf einem ersten Teilkreis (C1) und einem zweiten Teilkreis (C2) angeordnet sind, die konzentrisch und auf der Achse (X-X) des Steckendes (26A, 26B) zentriert sind, wobei der erste Teilkreis (C1) einen kleineren Durchmesser als der zweite Teilkreis (C2) besitzt.
Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (20) eine Gruppe von Löchern (38) mit länglichem Querschnitt aufweist, die dafür ausgelegt sind, Bolzen (40) aufzunehmen, wobei jedes Loch (38) sich bezüglich der Achse (X-X) mit einer radialen Komponente erstreckt und zwei Enden mit im wesentlichen Kreisbogenquerschnitt aufweist, wobei der Radius (R) des radial äußeren Endes größer als der Radius (r) des radial inneren Endes ist, wobei die Enden der Kreisbögen auf konzentrischen und auf der Achse (X-X) zentrierten Teilkreisen (C1, C2) angeordnet sind.
Verfahren zur Montage einer Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche auf einem rohrförmigen Element mit einem glatten Ende (6; 6A, 6B), dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte umfasst: – man montiert den Gegenflansch (14; 14A, 14B), die Dichtung (16; 16A, 16B; 84), den Grundkörper (12), die Spannmittel (52, 54; 52A, 52B, 54A, 54B) und die Haltemittel (60; 60A, 60B); – man steckt den Gegenflansch (14; 14A, 14B), die Dichtung (16; 16A, 16B; 84) und den Grundkörper (12) im vormontierten Zustand auf das glatte Ende auf, wobei der Gegenflansch (14; 14A, 14B) durch die Haltemittel (60; 60A, 60B) in seiner Montagestellung gehalten wird; und – man bringt den Gegenflansch (14; 14A, 14B) in seine Spannstellung, wobei die Haltemittel (60; 60A, 60B) bei der Bewegung des Gegenflansches (14; 14A, 14B) auf seine Spannstellung zu nachgeben.