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Gelenkige Rohrverbindung Die Erfindung bezieht sich auf die ,gelenkige
Verbindung von Rohren aus Stahl, Stahlguß oder Grauguß.
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Die in einer Vielzahl von Bauarten bekannten Mwffenverbindungen für
Rohre, Rohrkrümmer oder andere Rohrform.s.tücke, wie beispielsweise die Schraub-,
Stemm- oder Schweißmuffen, haben den. Nachteil, daß sie innerhalb der eigentlichen
Verbindungsstelle keine oder nur eine verschwindend geringe Abweichung der Rohrachse
von der Geraden zulassen. Man mußdaher für jede Nennweite eine ganze Anzahl von
Formstücken mit verschiedener Winkelstellung der Rohrschenkel auf Lager halten,
um den vielseitigen Anforderungen der Praxis einigermaßen gerecht werden zu können.
Trotzdem ergeben sich immer wieder Fälle, in denen man die Regelausführungen nicht
verwenden kann, so daß dann eine 'kostspielige, zeitraubende Sonderanfertigung der
betreffenden abnormalen Formstücke erfolgen muß.
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Zur Erleichterung der Trassierwngsarbeiten und Verminderung der Typenzahl
von Krürnmerformstücken wurden auch schon Rohrverbindungen, und zwar die sogenannten
Kwgelschweißmuffen, entwickelt, die eine in gewissem Sinne gelenkige Verbindung
der Rohrstränge bei der Verlegung ermöglichen. Bei diesen bekannten Kugelschweißmuffen
sind die miteinander zu verbindenden Rdihrenden durch entsprechende Verformung des
Rohrwerkstoffes als Kugelschalen-Segmente ausgebildet. Der Zusammenbau dieser Verbindung
ist umständlich, da die Außenmuffe nach dem Einstecken der
Innenmuffe
in rotwarmem Zustand- auf der Baustelle durch Anrichten sorgfältig der Innenmuffe
angepaßt und daran anschließend an ihrer Stirnfläche mit der Innenmuffe verschweißt
werden muß. Abgesehen davon lassen sieh die Rohre in der Muffe nur um einen vergleichsweise
geringen Betrag gegeneinander abwickeln.
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Nun ist zwar schon der - allerdings nicht zum Stande der Technik gehörige
- Vorschlag gemacht worden, an ihren Enden mit sich übergreifenden Kugelschalen
versehene dünnwandige Blechrohre .geringer Weite unter eines Dichtungsringes gelenkig
miteinander zu verbinden:. Mit der Anwendung derartiger Rohrverbindungen auf dickwandige
Stahl- oder Gußrohre großen Querschnitts wären. jedoch die aufgezeigten-Schwierigkeiten
nicht zu beheben, da der Zusammenbau mit solchen Verbindungselementen ausgestatteter
Rohre keine-geringeren Umstände bereitem würde als das bekannte Verschweißen von
Kugelmuffen. und außerdem der Einbau von Dichtungen größerer Abmessungen auf offenen
Baustellen besondere Vorkehrungen erfordert, wenn nicht ihre Dichtwirkung dadurch
gefährdet werden soll, daß Sand oder andere Fremdkörper zwischen die gegeneinander
abzudichtenden Teile gelangt.
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Alle diese Übelstände werden. aber .restlos beseitigt, wenn man. -
wie mit der Erfindung vorgeschlagen: wird - zwischen die miteinander zu verbindenden
Röhrenden als selbständiges Bauelement eine Gelenkmuffe einschaltet, deren in an
sieh bekannter Weise als Kugelschalen ausgebildete und einander über den. Kugelgroßkreis
hinaus übergreifenden Teile je mit einem 'kurzen Ans.chweiß-oder Flanschstutzen
versehen sind.
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Dadurch, daß das Verbindungsgelenk zwischen den Rohrenden nicht mehr
unmittelbarer Bestandteil der Rohre, sondern erfindungsgemäß vielmehr ein selbständiges
Bauelement ist, kann man- die Gelenkverbindung in der Werkstatt einbaufertig herstellen.
Es ergibt sich daher eine besonders einfache Montage auf der Baustelle, weil ja
zur Verbindung der Rohrenden nur die Gelenkmuffe auf den Verlegungswinkel ausgerichtet
und durch lediglich zwei Schweißnähte oder durch Verschrauben der Flansche mit den
Rohrenden verbunden zu werden braucht. Außerdem :läßt sich die Überlappeng der Kugelschalen
der Gelenkmuffe ohne Schwierigkeit so weit treiben, daß bei entsprechender Dimensionierung
der Innen- und Außenmuffe Ausschläge des Rohrgelenks bis zu etwa 9o° erhalten werden
können, so daß man für jede Rohrdimension praktisch, immer. mit einem Gelenkmuffentyp
auskommt.
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Eine zweckmäßige Verbindung der Muffenteile ergibt sich, -wenn die
Teilstücke der in einem Kugel;großkreis geteilten Außenmuffe über Randflansche miteinander
verbunden werden, und zwar unter Zwischenlage einer ringförmigen, zugleich die Flansche
gegeneinander als auch gegen. die Innenmuffen abdichtende Ringdichtung. Bei Verwendung
von in: einem Großkreis geteilten Kugelschalen ist es jedoch empfehlenswert, auch
an der freien Stirnkante der Außenmuffe eine zwischen ihr und der Innenmuffe wirkende
Dichtung vorzu. sehen, die das Eindringen von Fremdkörpern zwi. sehen die Kugelschalen
verhindert. Unter Umständen reicht die Dichtwirkung einer solchen, an dei freien
Stirnkante der Außenmuffe angeordneter. Dichtung überhaupt aus, so daß auf eine
lösbare Verbindung zwischen den: äußeren Kugelschalenteilen verzichtet und diese
Teile .durch Verschweißen dauernd miteinander verbunden werden können. Sollen die
Dichtungen zwischen den Kugelschalen gegen besonders hohe Drücke wirken, oder ist
ein Eindringen von Fremdkörpern zwischen die Kugelschalen auch von innen !her zu
besorgen, dann kann, auch am Stirnende der Innenmuffe eine gegen die Innenwand der
Außenmuffe wirkende Dichtung vorgesehen, sein. Um die einzelnen Dichtungen recht
wirksam zu machen, empfiehlt es sich, sie aus jeweils zwei Gummiringen, die den
gegeneinander verspannbaren Teilen der Verbindung unmittelbar anliegen und einem
zwischen ihnen liegenden starren Ring aufzubauen, .der trapezförmigen Querschnitt
besitzt und mit seiner schmaleren Grundfläche der Innenmuffe zugekehrt ist. Beim
Verspannen der Muffenteile werden .dann. die Dichtungsringe nicht nur fest gegen
die ihnen anliegenden Teile der einen Muffe, sondern über die Schrägflächen des
starren Ringes zugleich an die Gegenfläche der anderen Muffe gepreßt.
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Die nähere Ausgestaltung der den. Gegenstand der Erfindung bildenden
Rohrverbindung sei im übrigen an Hand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben,
die in .der Zeichnung veranschaulicht sind.
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Fig. i zeigt einen in einen Rohrstrang eingebaute Gelenkmuffe im Längsschnitt,
Fig. 2 eine andere Ausführungsform der Gelenkmufe.in Ansicht in der Strecklage,
Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt durch. die Gelenkmuffe nach Fig. 2 in größerem
Maßstabe, Fig. 4 eine Einzelheit zu Fig. 3, Fig. 5 eine Doppelgelenkmuffe im Längsschnitt
im Einbauzustand in Strecklage, Fig. 6 eine Gelenkmuffe ähnlich der Ausführung mach
Fig. 2, jedoch in Verbindung mit Rohren mit Kugelschweißmuffen, ebenfalls im Längsschnitt,
Fig. 7 und 8 Beispiele für die Verwendung von Gelenkmuffen bei Formstücken in Ansicht
und Fig.9 eine Doppelgelenlamuffe in Ansicht mit parallel versetzt zueinander eingestellten
Endmuffen.
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In denn Ausführungsbeispiel naeh Fig. i sind die miteinander -gelenkig
zu verbindenden Rohrstränge mit i und 2 bezeichnet. Zwischen diesen Rohrsträngen
und mit innen über die Schweißmuffen 3 , und 4 verbunden sitzt erfindungsgemäß eine
als Ganzes mit 5 bezeichnete Gelenkmuffe. Letztere besteht im wesentlichen. aus
der inneren Kugelschale 6 (Innenmuffe) sowie den beiden über .die Flansche 7, 8
und die Verschraubung 9 miteinander verbundenen Kugelschalen io und i i, die ihrerseits
die Außenmuffe des Gelenkes bilden. Die Teilstelle zwischen den Schalen io und ii
liegt in
der Ebene eines Kuigelgroßkreises. Zur Abdichtung der Schalen
io und ii gegeneinander sowie gegen die Innenmuffe 6 sind zwei Dichtungsringe 13,
14 und ein zwischen ihnen liegender Ring 15 von trapezförmigem Querschnitt vorgesehen.
Die Gelenkmuffe, deren Schalen im übrigen je nach Art des Verwendungszweckes und
der Beanspruchung aus Stahl- oder Grau- bzw. Stahlguß durch Gießen, Pressen oder
Walzen hergestellt,sein können, wird in der Werkstatt einbaufertig zusammengebaut.
Hierzu werden die Schalenteile io und ii von rechts bzw. links über die Innenmuffe
6 geschoben, die Dichtungsteile 13, 14, 15 eingelegt und schließlich die über den
Umfang der Flansche 7, 8 gleichmäßig verteilten Schraubenbolzen festgezogen. Auf
der Baustelle brauchen dann nur die Rohrstränge 1,:2 in die Muffen 3, 4 eingeschoben
und mit diesen verschweißt zu werden. Die Überdeckung von Innern- und -Außenmuffe
ist in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i durch entsprechende Wahl des Kugeldurchmessers
so gewählt, daß das Rohr :2 gegenüber dem Rohr i so weit abgewinkelt werden kann,
bis die Flansche 7, 8 die strichpunktiert eingezeichnete Stellung einnehmen. Bei
im Nenndurchmesser großen und damit befahrbaren Rohren kann es zweckmäßig sein,
die Innenmuffe längs der Kante 16 mit dem Schalenteil io dicht zu verschweißen,
nachdem sich die Leitung entsprechend gesetzt hat.
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In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 bis 5 liegt die Teilstelle
der Schalen 17, 18 der Außenmuffe ebenfalls in einem Kugelgroßkreis. Beide Schalenteile
sind hier jedoch längs der Teilfuge dicht miteinander verschweißt, während die zwischen
Außen- und Innenmuffe wirkenden Dichtungsteile bei i9 außen, bei 2o innen an: den
Stirnenden dieser Muffen sitzen. Jede der Dichtungen besteht hier aus einem Dichtungsring
2i von kreisförmigem Querschnitt, zwei Ringflansche 22,23 und Spannschrauben
24. Die Zentrierung des lose die Innenschale umgebenden Ringes 23 erfolgt durch
eine Feder a4, die in der Nut 25 des Ringes 23 geführt ist und zugleich das äußere
Wi.derlager für den Gummiring 2,1 bildet. Letzterer ist zweckmäßig über Mitnehmen,
beispielsweise Drahtstifte 21' (Fig. 4), fixiert, damit er während des Zusammenbaues
der Dichtung nicht in Umfangsrichtung wandern kann. Der Zusammenbau dieser Gelenkmuffe
ist gleichfalls in der Werkstatt vorzunehmen, so daß auf der Baustelle lediglich
die Muffenenden 3, 4 mit den zugehörigen Rohren zu verschweißen sind. Diese Ausführungsform
ist hauptsächlich für solche Betriebsfälle gedacht, bei denen die Leitung, wie beispielsweise
im Bergbaugebiet, in unruhigem Boden liegt und dabei starken Biegun.gsbeanspruchungen
und erheblichen Längenänderungen unterworfen ist.
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Eine noch vielseitigere Verwendbarkeit der den Gegenstand der Erfindung
bildenden Gelenkmuffe erhält man dann, wenn man an Stelle nur eines Kugelgelenkes
deren zwei oder mehrere unmittelbar hintereinanderschaltet. Ein Ausführungsbeispiel
hierfür zeigt Fig.5. Der grundsätzliche Aufbau dieser Doppelgelenkmuffe entspricht
in bezug auf die Ausbildung und Abdichtung der Kugelschalen dem der Gelenkmuffe
nach Fig. i, jedoch sind hier zwei Innenmuffen 26,27 vorgesehen, die über
ein zylindrisches Zwischenstück 28 verbunden sind, das an seinen Enden je eine weitere,
im Großkreis geteilte Außenschale 29 bzw. 30 mit zwischen ihren Teilen liegender
Dichtungseinrichtung 31
bzw. 32 trägt. Wie insbesondere die Fig. 8 und 9 zeigen,
kann man mit derartigen Mehrfachgelenkmuffen alle nur denkbaren, technisch vorkommenden
oder gewünschten Winkelstellungen zwischen i und 9o° und. darüber 'hinaus auch Parallelversetzungen,
(Fig. 9) der Rohrstränge erreichen.
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Fig. 6 zeigt schließlich eine einfache Gelenkmuffe nach der Erfindung
in Verbindung mit Kugelschweißmuffen bekannter Bauart. Hierdurch erhält in-an, wie
aus Fig.6 hervorgeht, eine erweiterte Verstellmöglichkeit, und zwar einmal über
jede der Kugelschweißmuffen 33, 34 bzw. 35, 36 und ferner; wie beschrieben, über
die eigentliche dazwischenliegende Gelenkmuffe. Die Kugelschweißmuffen werden nach
dem Zusammenbau wie üblich längs der Nähte 37, 38 dicht verschweißt. Ebenso kann
man nach dem endgültigen Setzen bei im Durchmesser entsprechend großen Rohren auch
noch die Innenmuffe 39 von innen her mit der Innenwand der Schale 4o der Außenmuffe
.dicht verschweißen.
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Insgesamt betrachtet, bietet demnach die ein-bzw. mehrfache Gelenkmuffe
nach der Erfindung die Möglichkeit, an Stelle der zahlreichen genormten Kniestücke,
Muffenkrümmer und aller Art für jeden Rohr-Nenndure'hmesser mit einer einzigen Gelenkmuffentype
auszukommen. Dadurch wird nicht nur die Lagerhaltung außerordentlich vereinfacht,
sondern auch die Trassierung und die Montage ungewöhnlich erleichtert. Wesentlich
ist dabei, daß Störungen oder Unterbrechungen der Verlegungsarbeiten, beispielsweise
wenn bei der Verlegung auf bisher unbekannte Leitungen od. dgl. gestoßen wird, leicht
und ohne jeden Verzug .durch entsprechende Änderung der Trassierung behoben werden
können, ohne daß 'hierzu besondere Formstücke od. dg1. bereitgestellt werden müssen.
Ebenso ergeben sich besondere Vorteile beim Dükerbau durch Flüsse oder andere Gewässer,
da in diesen Fällen d-ie Rohrstränge fortlaufend hintereinander und infolgedessen
ohne Störung des Schiffsverkehrs verlegt werden können.