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Biegsame, flüssigkeitsdichte Rohrkupplung , Die Erfindung betrifft
eine biegsame, flüssigkeitsdichte Kupplung für die Verbindung starrer Rohre miteinander
oder mit anstoßenden Teilen, wie mit Flanschen oder Verschraubungen versehenen Sockelköpfen,
und im besonderen solche biegsame, flüssigkeitsdichte Kupplungen, die eine wirksame
Flüssigkeitsabdichtung der verbundenen Teile gewährleisten und in der Lage sind,
Schwingungen und Torsionsbewegungen zu widerstehen oder- sich solchen anzupassen,
die in einer anschließenden Rohrleitung durch hohen inneren Flüssigkeitsdruck entstehen
oder auch äußerlich erzeugt sein können und die die Rohrverbindung wirksam gegen
axiale Trennung zusammenhalten. Es sind viele biegsame, flüssigkeitsdichte Anschlüsse
für starre Rohre, die inneren oder äußeren Einflüssen, wie oben angeführt, unterworfen
sind, vorgeschlagen worden, u. a. auch solche, bei denen die Rohre mit Erhebungen
oder Nuten versehen werden, um dadurch für die Kupplungsteile Angriffsstellen zu
bilden, sowie Ausführungen, die zur Verbindung und Lösung der zu vereinigenden Teile
verhältnismäßig große Anstrengungen und Raum und auch Sonderwerkzeuge erfordern.
Es besteht in vielen Anwendungsfällen von Rohrverbindungen, z. B. in Flugzeugen
und an anderen Stellen, wo starre Rohre für die Beförderung von Flüssigkeiten hohen
Drucks benutzt werden, die Notwendigkeit, die Verbindung leicht und schnell an Ort
und Stelle herzustellen und zu lösen. Diese Anforderung ist nicht voll erfüllt,
wenn es notwendig wird, die Rohrenden besonders auszubilden oder beim Aufsetzen
oder
Abnehmen der Kupplung verhältnismäßig große Anstrengungen von
Hand aufzuwenden und Sonderwerkzeuge zu benutzen.
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Gemäß der Erfindung soll eine biegsame, flüssigkeitsdichte Kupplung
geschaffen werden, die leicht und schnell mit einem Mindestmaß an Anstrengung von
Hand unter Benutzung einfacher Werkzeuge, wie einem kleinen Taschenschraubenschlüssel
oder Schraubenzieher, aufgesetzt oder abgenommen werden kann. Durch die Erfindung
soll weiter eine biegsame; flüssigkeitsdichte Kupplung geschaffen werden, die leicht
und schnell an zu verbindenden Rohren angebracht und von ihnen abgenommen werden
kann, ohne daß die Rohre zur Aufnahme der Kupplungsteile besonders ausgebildet zu
werden brauchen.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine Ansicht einer ersten Ausführungsform einer
Kupplung, teilweise geschnitten, Fig. 2 die linke Stirnansicht der Fig. i mit einem
Schnitt durch das verbundene Rohr, Fig. 3 eine Ansicht des rechten Teiles der Fig.
i bei weggelassenen Kupplungsteilen, aus welcher der vereinigte Halte- und Klemmteil
mit seiner kugelförmigen Lagerfläche auf das rechte Rohr aufgeschoben zu ersehen
ist, Fig. 4 eine auseinandergezogene Ansicht der Kupplungsteile gemäß Fig. i, wobei
die untere Hälfte im Längsschnitt dargestellt ist, Fig. 5 einen teilweisen Schnitt
durch eine Ausführungsform der Erfindung in Anwendung auf ein Kopfanschlußstück
mit Flansch, Fig. 6 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform einer Druckklemme
zum axialen Festlegen der Kupplung auf einem Rohrstück unter Benutzung eines besonderen
gehärteten Sperringes.
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Fig. 7 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform einer flüssigkeitsdichten
Verbindung zum Gebrauch in der erfindungsgemäßen Kupplung.
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Fig. 8 eine Ansicht ähnlich wie Fig. i einer abgeänderten Ausführungsform,
Fig.9 eine Stirnansicht der Fig.8 mit einem Schnitt durch das linke Rohr, Fig. io
eine Ansicht ähnlich wie- Fig, fl' einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
Fig. i i eine Ansicht ähnlich wie Fig. i, jedoch mit einer geänderten Ausführungsforrn
der Glieder mit kugelförmiger Oberfläche auf den Rohrenden, die sowohl seitliche
Verlagerungen als auch Winkelbewegungen der Rohre ermöglicht, Fig. 12, einen Querschnitt
durch die obere Hälfte einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und Fig. 13
eine Teilansicht, teilweise geschnitten, eines abgeänderten Rohrklemmittels.
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In der Zeichnung, in der gleiche Teile mit den gleichen Bezugszahlen
versehen sind, sind in den Fig. i bis 4, mit io und i11 die Enden der starren Rohre
bezeichnet, die in der Richtung der axial fließenden Flüssigkeit durch eine flüssigkeitsdichte
Kupplung zusammengehalten werden. Die Kupplung umfaßt einen Dichtungsring i4., zum
Festlegen und Festklemmen dienende Teile 16 und 1611, eine Verbindungshülse i8 und
eine Klemmhülse 2o, wobei diese Kupplungsteile immer allgemein mit den genannten
Bezugszahlen bezeichnet sind. Der Dichtungsring ii: zeigt einen hohlen Kanalquerschnitt
mit einer geschlossenen äußeren Umfangswand 22 und mit einer Innenwand, die durch
in axialem Abstand voneinander verlaufende Ringflansche 2¢ gebildet ist, die Lias
Innere 26 des Dichtungsringes mit dem Innern der verbundenen Rohre io, und 12 über
den Spalt 28 (Fig. i) verbinden, der zwischen den beiden Rohren beim Zusammenschluß
und Kuppeln gelassen wird. Im normalen unverbundenen Zustand sind die Flansche 24
aufwärts gebogen (Fig.2), aber bei dem Zusammenschluß werden sie einwärts gegen
den hohlen Innenraum des Dichtungsringes gedrückt und legen sich dichtend fest an
die Oberfläche der Rohre io und i2 an. Die Flüssigkeitsabdichtung wird im verbundenen
Zustand, wenn Flüssigkeit unter Druck in den verbundenen Rohren fließt, weiter dadurch
verbessert, daß der Hohlraum 26 des Dichtungsringes über den Spalt 28' zwischen
den Rohren für den Flüssigkeitsdruck offen ist. Der Dichtungsring kann aus einem
Stück aus Gummi oder einem gummiähnlichen Werkstoff hergestellt sein. Die vereinigten
Lager- und Klemmittel 16, 1611 sind in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Zeichnung
durch ein Paar ähnlicher Metallteile gebildet, von denen je einer auf einem der
Rohre io und 12 angebracht ist. Jeder der Teile umfaßt in einstückiger Ausführung
einen Manschettenteil 3,0 und einen Endteil 3@zmit:einer äußeren ringförmigen kugeligen
Oberfläche 34. Der Manschettenteil weist eine Reihe relativ biegsamer Finger 36
auf, die voneinander durch axiale Schlitze 38 getrennt sind, die, wie in der Zeichnung
dargestellt, bis in den Endteil 32 ragen. Ebenso sind mit dem Manschettenteil 3o
aus einem Stück an einem Ende ein äußerer Flansch 4o und auf seiner inneren Oberfläche
mit axialem Zwischenraum scharfe Rippen 42 gebildet, die sich in kreisförmiger Anordnung
über die Finger 36 erstrecken. Die Teile 16 können, während für die Rohre Aluminium
verwendet wird, aus einem härteren Metall, z. B. Stahl. bestehen, wodurch erreicht
wird, daß die scharfen Rippen 4.2, ,die an einzelnen Stellen auch fortfallen können,
damit sie an gegeneinander versetzten Stellen zur Wirkung kommen, sich in die entsprechende
Rohroberfläche eindrücken, wenn auf den Manschettenteil 30 ein Druck ausgeübt
wird, so daß die Finger 36 zusammengedrückt werden und der Manschettenteil sich
dadurch verengt. Ein solches Zusammendrücken kann durch eine einfache Stiftschraube
44 bewirkt werden, welche die Enden eines Klemmringes 46 zusammenzieht, der den
Teil i611 bildet. Der Klemmring 46 wird auf den Manschettenteil 3o geschoben und
sitzt zwischen dem Flansch 4o und der kugeligen Oberfläche des Endteiles 34. Die
Stiftschraube 44 kann eine Sockelkopfschraube sein, die durch einen einfachen Taschenschraubenschlüssel
angezogen werden kann. Die Verbindungshülse i$ hat in der Ausführungsform der Fig.
i
bis 4 Manschettenform und besteht aus zwei getrennten Hälften
48, deren Enden mit kugelförmig gekrümmter innerer Oberfläche 5,0i zur Aufnahme
der kugelförmigen Oberflächen 3;4 ausgebildet sind. Die Klemmhülse 2o besteht aus
einer Muffe, die so ausgebildet ist, daß sie mit festem Sitz über die zusammengefügten
Verbindungshälften 48 geschoben werden kann und diese einschließt, wobei die Hülse
2o gegen Verschiebung durch eine Drahtverbindung 52 zwischen Löchern 54 in den Hülsenenden
gesichert werden kann. Die Kupplung nach den Fig. i bis 4 läßt sich -leicht anlegen
und handhaben und kann mit verhältnismäßig geringer Anstrengung von Hand befestigt
und bedient werden. Dabei wird nur ein kleiner Schraubenschlüssel oder ein kleines
Werkzeug für die Betätigung der Stiftschrauben 44 gebraucht, und es ist nicht. nötig,
die Rohre für die Festlegung und Lagerung der Lager- und Klemmittel 16, 16a besonders
vorzubereiten oder große Kräfte und Anstrengungen von Hand aufzubringen, um die
verbundenen Teile in ihrer Lage zu sichern.
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Um die Kupplung anzubringen, ist es nur notwendig, die Teile 16 unter
Berücksichtigung der axialen Länge des Dichtungsringes 14 auf die zylindrischen
Endender Rohre zu schieben und die Rohrenden unter Belassung des Spaltes z8 zwischen
den Enden von beiden Seiten her in den Dichtungsring 14 so weit einzuführen, daß
die Endteile 32 der Teile 16 gegen die anliegenden Enden des Dichtungsringes stoßen
(Fig. i). Dabei kann die Größe des Spaltes 28 willkürlich in gewissen Grenzen gewählt
werden, so daß sie nicht festgelegt werden muß. Der Spalt muß nur stets so groß
sein, daß die Kupplungsteile 16 und 18: Winkelbewegungen ausführen können, welche
durch die scharnierartige Verbindung der aneinanderliegenden, kugelförmig ausgebildeten
Oberflächen 34 und So, ermöglicht sind. Die erlaubte winklige Abweichung ist in
der Größenordnung von 5° und ist ausreichend, Bewegungen der Rohre wegen ungenauen
Zusammenbaus, wie sie in der Praxis auftreten, auszugleichen, so daß eine biegsame,
jedoch dichte Kupplung geschaffen ist. Wenn die Teile 16 auf den Rohrenden in die
richtige Stellung geschoben sind, ist es nur nötig, die Ringe 46 mit den Stiftschrauben
44 anzuziehen. Dadurch werden die Finger 36 auf den Rohren zusammengedrückt, so
daß sich die scharfen Rippen 4i2 in das: Rohrmaterial eindrücken und so die verbundenen
Teile 1,6 gegen axiale Verschiebung auf den entsprechenden Rohren festhalten. Die
beiden getrennten Hälften 418 der Verbindungshülse 18 werden danach über die zusammengefügten
Teile 16 und den Dichtungsring 14 gelegt und schließen letzteren ein, wobei die
kugelförmig ausgebildeten Flächen 314 und 5(o übereinandergreifen. Dann wird die
Klemmhülse 2o über die zusammengelegte Verbindungshülse i.8 geschoben und die Drahtverbindung
52' angelegt, um die Hülse 2o gegen axiale Verschiebung zu sichern.
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In den Fig. i bis 4 ist die Anwendung der Erfindung auf die Verbindung
aneinanderstoßender Rohre gezeigt, wie sie bei der Herstellung einer Rohrleitung
aus einzelnen Rohrteilen gebraucht wird. Die Erfindung kann auch für die Verbindung
eines Rohrendes mit einem Anschlußstück oder einem ähnlichenBauteil benutzt werden.
Eine solche Anwendung der Erfindung zeigt Fig.5;. Ein mit einem Flansch versehenes
Kopfanschlußstück 56 weist einen mit ihm aus einem Stück bestehenden Teil 6o mit
ringförmiger kugeliger Oberfläche auf, ,der an die Stelle eines der beiden mit kugeliger
Oberfläche ausgebildeten Teile 16 der Kupplung gemäß den Fig. i bis 4 treten kann,
wobei das Kopfanschlußstück 56 die Stelle eines der Rohrenden, z. B. des Rohres
io, einnimmt. Im übrigen kann die Kupplung die gleiche sein, weshalb :n Fig. 5 die
entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszahlen versehen sind.
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Fig. 6 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des Klemmittels für
das Rohr, wobei an Stelle der scharfen Rippen 4.2, ein besonderer Sprengring 62
von rhombischem Querschnitt vorgesehen ist. Dieser Ring wird in der angebrachten
Kupplung in einer Nut 64 des Endteiles 30 des Teiles 16 gehalten, wobei der letztere
aus einem weicheren Material als der Sprengring 62, z. B. aus Aluminium wie das
Rohr 12 in dieser Figur, besteht. Bei dieser Ausführungsform können die Rippen 42
des Teiles 30 fortfallen. Der Druck auf die Finger 36 durch Anziehen des Klemmringes
46 wird auf den Sprengring 62 übertragen, der in die Rohroberfläche und noch tiefer
in die Finger 36 hineingedrückt wird, sofern diese aus weicherem Material sind.
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Während der Dichtungsring 1.4 gemäß den Fig. i bis 4 praktisch so
ausgebildet ist, daß er sowohl negativem wie auch positivem Flüssigkeitsdruck widersteht,
da er ja zum Flüssigkeitsdruck hin offen ist, wird unbedingte Sicherheit dagegen,
daß solche Drücke zu keinem Lecken an den Dichtungsflächen führen, durch Benutzung
einer abgeänderten Dichtungsringausführung nach Fig. 7 gewährleistet. In dieser
Ausführungsform besteht die Dichtung aus einem Paar mit axialem Abstand angeordneten
Dichtungsringen 66, die in kanalartigen Ringen 68
gehalten werden, welche
auf einen Stützring 7o aus einem flüssigkeitsdichten Werkstoff, wie Gummi; gekittet
sind.
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Die Fig. 8 bis io zeigen geänderte Ausführungsformen der Erfindung,
bei denen die Verwendung der besonderen Klemmhülse 2o überflüssig wird, indem die
innere Verbindungshülse 1g so ausgebildet wird, daß sie sich selbst festklemmt.
So besteht in den Fig. 8 und 9 die Verbindungshülse 18 aus besonderen halbzylindrischen
Teilen 72, die bei 74 aneinandergelenkt sind und von einem Sperrbolzen 76
geschlossen gehalten werden, der leicht entfernt werden kann, so daß die Teile
72 um die Gelenkverbindung 74 aufgeklappt werden können, um die Verbindungshülse
i& abzunehmen oder anzubringen.
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In Fig. io ist die Verbindungshülse 18, aus zwei ringförmigen Gliedern
78, 7I8,1 gebildet, wobei das eine Ringglied mit einem Bajonettschlitz 8o@ und das
andere Ringglied mit einem Stift 82 versehen ist, der zur Herstellung einer lösbaren
Verbindung in den Schlitz 8'ia nach Art einer BajonettveTbindung
t-ingeführt
werden kann. Die mit der Ausführung nach -den Fig. i bis q, gleichen Teile sind
in den Fig. 8 bis io. mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet.
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Es ist ersichtlich, daß die Bauart der Kupplung derart ist, daß es
nicht erforderlich ist, die Teile 16, 169 beim Entkuppeln zu entfernen. Dies ist
insofern ein Vorteil, als es häufig vorkommt, daß lediglich ein Zugang zum Innern
der Kupplung verlangt wird; gemäß den Fig. i bis 6 ist es dann nur erforderlich,
die äußere Hülse 2a und die zweiteilige Verbindungshülse i,8 zu entfernen, wogegen
es im Beispiel nach den Fig. 8, 9 und io nur nötig ist, die halbzylindrischen Teile
72 zu öffnen bzw. die Bajonettverbindüng So, 82 zu lösen, wobei .der oder die Teile
16, 1611 -auf dem oder den Rohren bleiben können.
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Die kugelförmig ausgebildeten Oberflächen der Kupplungsteile können-
einen gemeinsamen Mittel-, punkt haben, der in der Mitte des Spaltes 28 liegt.
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Bei einer solchen Form und Anordnung können die Rohre Winkelbewegungen
gegeneinander ausführen, aber nicht seitlich gegeneinander verschoben werden.
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Fig. i i zeigt eine Ausführungsform, die sowohl eine seitliche als
auch eine winklige Verlagerung .der Rohre gestattet. Bei dieser Ausführungsform
der Erfindung sind die beiden Klemmteile 16 mit kugelförmiger Oberfläche auf den
Rohrenden so angeordnet, daß ihre Mittelpunkte getrennt liegen, z. B. in den in
Achsrichtung voneinander entfernten Punkten 84.. Während es mit der gemeinsamen
Mittelpunktsanordnung bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen möglich ist,
die Gesamtlänge der Kupplung in geringen Grenzen zu halten, wird die Länge bei der
Anordnung nach Fig. i i größer und somit die Benutzung einer entsprechend längeren
Verbindungshülse i8 notwendig: In Fig. 12 ist eine Ausführungsform der Erfindung
dargestellt, die dazu verwendet werden kann, ein Rohrende mit einem festgelagerten
Anschlußstutzen 86 zu verbinden. Der Anschlußstutzen weist einen äußeren Gewindeteil
818i und einen zylindrischen Endteil 9o von kleinerem Durchmesser auf, der einen
Sitz für einen der inneren Flansche des Dichtungsringes 14 bildet. Dieser sitzt
außerdem auf dem Rohrende 92, das durch den Teil mit kugelförmiger Oberfläche begrenzt
ist und auf dem Rohr in der in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen
Art befestigt ist. Die Verbindungshülse wird durch eine Muffe 94. gebildet, die
einen Gewindeendteil 96 und eine innere kugelförmige Oberfläche98 aufweist. Sie
umschließt den Dichtungsring 14 und legt sich eng an den Teil 16 an, wenn die Muffe
94 auf den Anschlußstutzen 86 geschraubt ist.
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Fig. i3i zeigt eine geänderte Klemmverbindung, welche die scharfkantigen
Rippen 42 am Teil 16 entbehrlich macht. In dieser geänderten Ausführungsform ist
der Manschettenteil 301 des Klemmteiles 16, der durch die Finger 36 und die dazwischenliegenden
axialen Schlitze 38 gebildet ist, auch mit in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitzen
ioo versehen, durch welche scharfkantige Rippen oder Zähne zog, die auf dem Klemmring
16,1 angebracht sind, in das Rohrmaterial eindringen können.