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Biegsame flüssigkeitsdichte Rohrkupplung Zusatz zum Patent 903
767
Die Erfindung betrifft eine biegsame flüssigkeitsdichte Kupplung für die
Verbindung der Enden starrer flüssigkeitsdurchströmter Rohre miteinander, die gewisse
gegenseitige Bewegungen zwischen den miteinander verbundenen Rohren einschließlich
Schwingbewegungen zuläßt und einen seitlichen Versatz der Rohrenden ausgleicht,
dabei aber eine wirksame Flüssigkeitsdichtung der miteinander verbundenen Rohre
gewährleistet. Insbesondere betrifft die Erfindung eine biegsame flüssigkeitsdichte
Rohrkupplung nach dem Hauptpatent 903 767. Nach dem Hauptpatent ist ein Dichtungsring
aus Gummi oder einem anderen elastischen Material über die mit Zwischenraum aneinander
angrenzenden Enden zweier Rohre geschoben, wodurch eine flüssigkeitsdichte Verbindung
der Rohrenden entsteht. Der Dichtungsring bildet dabei innen eine kreisringförmige
Kammer, in welche die durch die Rohre fließende Druckflüssigkeit eintreten kann,
wodurch die radialen Seitenwände des Dichtungsringes gegen radiale Seitenwände eines
Paares manschettenartiger Lager- und Klemmittel angepreßt werden, die außen auf
den Rohren einstellbar
befestigt sind. Diese manschettenartigen
Teile weisen je eine kugelförmig gekrümmte Oberfläche auf; die gegeneinander gerichtet
sind und mit denen entsprechende Oberflächen im Innern einer Verbindungshülse zusammenwirken,
wobei die Verbindungshülse die manschettenartigen Teile und den Dichtungsring übergreift
und damit die so verbundenen Teile untereinander und gegen die Rohre in flüssigkeitsdichter
Verbindung hält,, jedoch sowohl begrenzte Schwingbewegungen der Rohre gegen-. einander
zuläßt, als auch einen -gewissen seitlichen Versatz der Rohre ausgleicht.
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Wie bereits erwähnt, weist der Dichtungsring in der Ausführungsform
nach dem Hauptpatent radiale Seitenwände auf, die mit den radialen Seitenwänden
der Lager- und Klemmittel zusammenwir!ken. Es hat sich in_ der Praxis beim Gebrauch
solcher biegsamer flüs:si@gkeitsdiohter Kupplungen in einem weiten Druck- und Temperaturbereich
gezeigt, daß die unvermeidbaren Toleranzen zwischen den übereinandergeschobenen
Teilen und die verschiedensten Kräfte -Veranlassung zu unerwünschten Bewegungen
des elastischen Dichtungsringes gegenüber den Rohren gaben, derart, daß bei niedrigen
Temperaturen- in der Größenordnung von etwa -55° Undichtheiten auftraten. Das die
Abdichtung der Rohre gewährleistende elastische Material verliert nämlich bei so
niedrigen Temperaturen seine Elastizität soweit, daß es den Bewegungen der Rohre
nicht mehr elastisch nachgeben und daher eine dichte Verbindung mit den Rohren nicht
mehr aufrechterhalten kann. Außerdem ist bei- der bisherigen Kupplung ein Dehnen
des elastischen Ringes die Voraussetzung für die Anpassung an Relativbewegungen
in der Kupplung, und diese Anpassung würde schwer beeinträchtigt, wenn. der elastische
Werkstoff seine Elastizität verlöre.
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Ein wichtiger Zweck der Erfindung ist daher, eine biegsame flüssigkeitsdichte
Kupplung der beschriebenen Art zu schaffen, bei welcher der elastische Dichtungsring
in der Lage ist, eine dichte Verbindung mit den Rohren innerhalb eines größtmöglichen
Druck- und Temperaturbereiches einschließlich Temperaturen in der Größenordnung
von - 55° sicherzustellen. Weiterhin soll durch die Erfindung eine biegsame flüssigkeitsdichte
Kupplung der oben beschriebenen Art geschaffen werden, bei der das Ansteigen des
axialen Druckes innerhalb des elastischen Dichtungsringes durch die eingeschlossene
Flüssigkeit die Sicherheit der mechanischen Verbindung sowöhl, zwischen dem Dichtungsring
und den Rohrenden als auch zwischen dem Dichtungsring und den manschettenartigen
Lager- und Klemmitteln steigert, so daß dadurch eine Aufhebung des flüssigkeitsdichten
Verschlusses zwischen dem Dichtungsring und den Rohrenden bei allen Betriebsbedingungen
verhindert wird. Demgemäß soll durch die Erfindung weiterhin erreicht werden, daß
die- mechanische Verbindung zwischen den Kupplungsteilen und den Rohrenden bei Druckanstieg
fester wird, so daß dadurch die Bewegungsmöglichkeit zwischen den- Kupplungsteilen
und den, Rohrenden so weit vermindert wird, daß der elastische Dichtungsring den
gewünschten flüssigkeitsdichten Abschluß aufrechterhalten kann.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung wird eine verbesserte Bauart
des Dichtungsringes vorgesehen, bei der der Dichtungsring besondere Dichtflächen
für die flüssigkeitsdichte Anlage an den Rohren aufweist und bei der Winkelbewegungen
innerhalb der Kupplung durch Verbiegen des Dichtungsri:nges ermöglicht werden, ohne
daß der Dichtungsring eine Zugbeanspruchung erfährt. Erfindungsgemäß weist der elastische
Dichtungsring starre Teile mit eingelegten Dichtringen auf und ist wie ein Faltenbalg
'geformt, der beim Einbau so zusammengedrückt wird, so daß Relativbewegungen der
Kupplung durch Winkelbewegungen der Seitenwände des Faltenbalgs aufgenommen werden.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und- zwar zeigt Fig. i eine erfindungsgemäße Kupplung in zusammengebautem Zustand,
wobei die obere Hälfte in Ansicht, die untere im Schnitt dargestellt ist und die
Rohre abgebrochen sind, Fig. 2 die Kupplung nach Fig. i im nicht zusammengebauten
Zustand mit - aus einlandergezogenen Einzelteilen, Fig.3 einen Längsschnitt durch
einen Teil des erfindungsgemäßen Dichtungsringes mit den Klemm- und Halteteilen
in größerem Maßstab und Fig. 4 einen Fig. 3 entsprechenden Schnitt durch eine andere
Ausführungsform des Dichtungsringes. In der Zeichnung sind mit io und 12 zwei einander
gegenüberliegende Enden zweier Rohre bezeichnet; die durch eine lösbare Kupplung
nachgiebig aber dicht für den Flüssigkeitsdurchfluß miteinander verbunden sind:
Die Kupplung weist eine Dichtung 14, ein Paar einander ähnlicher Halte-und Klemmringe
16 und 16a, eine Verbindungshülse i8 und eine Klemmhülse 2o auf.
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Die Bauart und der Zusammenbau dieser Kupplungsteile ist im wesentlichen
der gleiche wie bei der Kupplung nach dem Hauptpatent 903 767, weist jedoch
wesentliche Unterschiede und Verbesserungen in bezug auf die Bauart der Dichtung
14 und der Halte- und Klemmteile 16 und 16a auf. Die Dichtung 14 ist mehrteilig
ausgebildet und umfaßt einen hülsenartigen Hauptteil 22 aus Gummi oder einem anderen
geeigneten elastischen Material, an deren Enden innerhalb der Gummihülse 22 je ein
metallener Einsatzring 24 bzw. 24a befestigt ist. Die Einsatzringe 24 und 24" weisen
je einen inneren Ringteil- 26 bzw. 26" mir kanalartigem Querschnitt und einen
daran anschließendien Nabenteil :28 bzw. 28" mit konischer Außenfläche 3o bzw. 30,
auf, der zur Klemmverbindung mit den in entsprechender Weise konisch ausgebildeten
Enden 32, 32" der radialen Seitenwände*34, 34" der Halte-und Klemmteile 16, 16"
bestimmt ist: Die Ringteile 26, 26a können mit dem Werkstoff der Hülse 22 fest verbunden
sein, welche die Form einen Faltenbalges mit einer äußeren ringförmigen Einbuchtung
25 aufweist, die von den geneigten
Wandteilen 27 gebildet wird.
Die Wandteile 27 sind dem Druck der durch die miteinander verbundenen Rohre fließenden
Flüssigkeit unterworfen, die durch einen zwischen: den Rohrenden vorgesehenen. Spalt
38 zu dem von der Hülse 22 umschlossenen Hohlraum 36 Zutritt hat.
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In die kanalartigen Aussparungen der Ringteile 26 bzw. 26a ist je
ein Dichtring 40 mit O-förmigem Querschnitt eingelegt, der zur Abdichtung gegenüber
der Oberfläche der Rohre io und 12 dient.
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Zwischen den radialen Seitenwänden 34, 34, der Teile 16, 16, und den
radialen Seitenwänden 44, 44" des Dichtungsringes 14 ist ein Spalt vorgesehen. Dadurch
können die konischen Nabenteile 28, 28a in festere Klemmverbindung mit den konischen
Oberflächen 32, 32a treten, wenn der Druck in dem von dem Dichtungsring umschlossenen
Hohlraum 36 ansteigt und damit einen axialen Druck auf die radialen Seitenwände
44, 44" ausübt. Der Winkel des Außenkonus 30, 36a und des Innenkonus 32,
32, liegt in der Größenordnung von i5°.
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Bei der geänderten Ausführungsform des Dichtungsringes 14 gemäß Fig.
4 weist der metallene Einsatzring 24 im Bereich der inneren Kanalseitenwand einen
auswärts gerichteten Flansch auf, wodurch eine vergrößerte Oberfläche zur Befestigung
des Gummi-Dichtungsringes 14 auf dem Einsatzring 24 zur Verfügung steht.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird nicht nur eine Klemmverbindung
zwischen dem konischen Nabenteil 28 des Dichtungsringes 14 und den manschettenartigen
Halte- und Klemmteilen 16, 16" erzielt, vielmehr wird durch den konischen Nabenteil
auch eine in axialer Richtung sich erstreckende Abstützung auf den Rohren io und
12 und dadurch. eine praktisch unnachgiebige Verbindung mit diesen geschaffen, wodurch
die Möglichkeit von Relativbewegungen zwischen dem Dichtungsring und den Rohren
auf ein Mindestmaß vermindert wird.
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Von Bedeutung ist es auch, daß das Abstandsmaß a (Fig. 2) im Innern
der Verbindungshülse i8 mit ihren als Kugelzonen ausgebildeten Anlageflächen 18"
so gewählt ist, daß, wenn der Dichtungsring 14 und die Halte- und Klemmteile 16,
16" zunächst auf die Enden der Rohre aufgeschoben und die konischen Oberflächen
30 und 32 sowie 36a und 32" im wesentlichen in die Stellung nach Fig. i irneinandergeschoben
werden., dann das Anlegen der Verbindungshülse 18 über die zusammengebauten Teile
ein Zusammendrücken der Faltenteile 27, 25, 27 des elastischen Dichtungsringes 14
bewirkt und dadurch die Seitenwände 27, 27 eine Vorspannung erhalten.
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Dadurch nehmen diese Seitenwände 27, 27 im zusammengebauten Zustand
der Teile gemäß Fig. i eine Lage ein, bei der der Faltenwinkel 25 kleiner is,t als
in Fig.2. Diese Eigentümlichkeit ist wichtig, weil nunmehr die geneigten Seitenwände
27, 27 des elastischen Dichtungsringes bei Winkelbewegungen der so verbundenen Teile
gegeneinander so gebogen werden, daß sie während dieser Winkelbewegungen ihren spannungslosen
Zustand zu erreichen suchen. Weiterhin werden dadurch die in den starren Ringen
26, 26" angeordneten Dichtringe 4o nicht nachteilig durch die Biegebewegung der
Seitenwände 27, 27 des elastischen Dichtringes 14 beeinflußt.