Vorrichtung zur Herstellung einer Leitungsrohrverbindung Device for producing a conduit connection
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung von Rohrstücken gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a device for connecting pieces of pipe according to the preamble of claim 1.
Rohrleitungen dienen zum Transport von Flüssigkeiten, Dämpfen, Gasen, aber auch von festen Gütern wie Getreide, Beton oder Spänen. Rohrleitungen werden normalerweise aus einer Vielzahl von Rohrstücken zusammengesetzt. Zur Bildung einer Rohrleitung müssen die Rohrstucke miteinander verbunden werden.Pipelines are used to transport liquids, vapors, gases, but also solid goods such as grain, concrete or chips. Pipes are usually composed of a large number of pieces of pipe. To form a pipeline, the pipe pieces must be connected to each other.
Gemäss dem heutigen Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen und Verfahren zur Verbindung von Rohrstücken bekannt. Sie sind aber alle mit gewissen Nachteilen behaftet.According to the current state of the art, various devices and methods for connecting pipe sections are known. But they all have certain disadvantages.
Eine bekannte Möglichkeit besteht darin, die Rohrstücke durch Schweissen miteinander zu verbinden. Hier stellt sich das Problem, dass Schweissarbeiten nur von geprüften Spezialisten durchgeführt werden dürfen. Solche Spezialisten sind nicht nur teuer, sie sind auch immer schwieriger zu finden. Ferner haben die Schweissverbindungen den Nachteil, dass bei rostfreien Rohren die Schweissstelle nachbearbeitet werden muss, z.B. durch Beizen, damit die Verbindung im Bereich der Schweissnaht nicht rostet.A known possibility is to connect the pipe sections to one another by welding. The problem here is that welding work may only be carried out by certified specialists. Such specialists are not only expensive, they are also increasingly difficult to find. Furthermore, the welded joints have the disadvantage that the weld point has to be reworked on stainless pipes, e.g. by pickling so that the connection does not rust in the area of the weld seam.
Für den Einsatz besser geeignet sind Verbindungsvorrichtungen, bei denen die Endabschnitte der beiden zu verbindenden Rohrstucke durch Verpressen miteinander verbunden werden. Solche Verbindungsvorrichtungen weisen mindestens eine rohrformige Hülse auf, welche auf die miteinander zu verbindenden Rohrendabschnitte auf- bzw. in diese eingesteckt wird. Die Hülsen werden zusammen mit den Rohrendabschnitten durch
zonenweises Kaltformen zu einer formschlüssigen, dichten Verbindung verpresst.Connection devices in which the end sections of the two pipe pieces to be connected are connected to one another by pressing are more suitable for use. Such connecting devices have at least one tubular sleeve which is fitted onto or inserted into the pipe end sections to be connected to one another. The sleeves are passed through together with the pipe end sections Zone-wise cold forming into a form-fitting, tight connection.
Die bekannten Vorrichtungen zur Preεsverbindung von Rohrstücken sind jedoch mit erheblichen Nachteilen behaftet. Auf dem Markt sind beispielsweise Pressverbindungen bekannt, welche zur Abdichtung Dichtungsringe verwenden.The known devices for press connection of pipe sections, however, have considerable disadvantages. For example, press connections are known on the market, which use sealing rings for sealing.
Aus DE-A-2725280 ist eine Rohrverbindung bekannt, die aus einer einzelnen Hülse besteht, welche auf die miteinander zu verbindenden Rohrendabschnitte aufgeschoben wird. Die Hülse weist an beiden Enden je eine ringförmige, umlaufende Ausweitung auf, welche je einen Dichtungsring aufnimmt. Die Pressverbindungsvorrichtung wird mit einem speziellen Presswerkzeug verpresst. Um eine mechanische Kraftschlüssigkeit zu erreichen, wird die Hülse und das Rohr derart verformt, dass ihr Querschnitt eine achteckige Form, sowie eineFrom DE-A-2725280 a pipe connection is known which consists of a single sleeve which is pushed onto the pipe end sections to be connected to one another. The sleeve has an annular circumferential widening at each end, which receives a sealing ring. The press connection device is pressed with a special pressing tool. In order to achieve a mechanical frictional connection, the sleeve and the tube are deformed in such a way that their cross section has an octagonal shape, as well as a
Durchmesserverengung annimmt. Dichtungsringe haben den Nachteil, dass sie durch hohe Temperaturen und durch chemische aggressive Fördergüter wie z.B. Säuren, Laugen oder ätzende Chemikalien angegriffen oder sogar zerstört werden, sofern sie mit diesen in Kontakt kommen. Ausserdem besteht ein Alterungsproblem. Ferner gibt es auch bei der Reinigung der Rohrleitungen Probleme, da die Dichtungsringe durch übliche Reinigungsmittel, wie z.B. Seifenlaugen, ebenfalls angegriffen werden. Bekannte Pressverbindungen mit Dichtungsringen eignen sich daher nur für Rohrleitungen in ganz bestimmten Anwendungsbereichen, z.B. in der Haustechnik. Für industrielle Rohrleitungen, welche hohen Belastungen ausgesetzt sind, ist diese Art von Pressvorrichtungen ungeeignet.Narrowing diameter assumes. Sealing rings have the disadvantage that they are exposed to high temperatures and chemical aggressive materials such as Acids, alkalis or caustic chemicals are attacked or even destroyed if they come into contact with them. There is also an aging problem. Furthermore, there are also problems with the cleaning of the pipelines, since the sealing rings can be cleaned with common cleaning agents, e.g. Soapy water can also be attacked. Known press connections with sealing rings are therefore only suitable for pipelines in very specific areas of application, e.g. in home automation. This type of press device is unsuitable for industrial pipelines which are exposed to high loads.
Bei solchen Pressverbindungsvorrichtungen stellen sich noch weitere Probleme:There are further problems with such press connection devices:
Da sich die Rohrenden innerhalb der Hülse befinden, entstehen bei hoher Fliessgeschwindigkeit des durch die Rohrleitung strömende Mediums an den Stirnseiten der Rohrstücke Turbulenzen. Solche Turbulenzen können auch entstehen, wenn Bereiche der Pressverbindungen an der Innenseite der Rohrleitungen Rillen,
Absätze oder unstetige Querschnittsänderungen auftreten. Dies ist beispielsweise beim Übergang Rohrleitungsabschnitt-Hülse- Rohrleitungsabschnitt der Fall.Since the pipe ends are inside the sleeve, turbulence occurs on the end faces of the pipe sections when the medium flowing through the pipe flows at high speed. Such turbulence can also arise if areas of the press connections on the inside of the pipes have grooves, Paragraphs or discontinuous changes in cross-section occur. This is the case, for example, in the transition from pipe section-sleeve-pipe section.
Die Turbulenzen bewirken an der Innenseite der Hülse Errosionseffekte, was mit der Zeit zum Bruch der Hülse führt. Ferner kann flüssiges Fördergut in den Spalt zwischen der Hülse und den Rohrabschnitten eindringen. Es besteht dann die Gefahr, dass im Bereich der Hülse an der Innenseite der Rohrwandung Spaltkorrosion auftritt, wodurch die Rohrstücke allmählich zerstört werden.The turbulence causes erosion effects on the inside of the sleeve, which over time leads to the sleeve breaking. Furthermore, liquid material can penetrate into the gap between the sleeve and the pipe sections. There is then a risk of crevice corrosion occurring in the area of the sleeve on the inside of the pipe wall, as a result of which the pipe sections are gradually destroyed.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Pressverbindung von Rührstücken zu schaffen, welche einfach aufgebaut und anzubringen ist und die eine sichere und dichte Rohrverbindung unter Verwendung von Dichtungsringen gewährleistet. Insbesondere soll die Vorrichtung so ausgebildet sein, dass die Dichtungsringe nicht mit dem Fördergut oder mit Reinigungsmitteln in Kontakt kommen und eine gute mechanische Festigkeit erreicht wird, ohne dass die Innenseite der Rohrleitung mit Kanten, Ecken und strömungstechnisch ungünstigen Veränderungen aufweist. Das Verfahren soll ein einfaches aber trotzdem zuverlässiges Anbringen der Vorrichtung ermöglichen.The present invention has for its object to provide a device for press connection of stirrers, which is simple to set up and attach and which ensures a safe and tight pipe connection using sealing rings. In particular, the device should be designed in such a way that the sealing rings do not come into contact with the material to be conveyed or with cleaning agents and good mechanical strength is achieved without the inside of the pipeline having edges, corners and changes that are unfavorable in terms of flow technology. The method is intended to enable simple but nevertheless reliable attachment of the device.
Die Aufgabe wird mit Hilfe der erfindungsgemässen Merkmale nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche.The object is achieved with the aid of the features according to the invention according to the characterizing part of patent claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of the claims.
Im folgenden sind anhand der beiliegenden Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigenExemplary embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings. Show it
Fig. 1 eine Rohrverbindung nach der Erfindung a) im unverpressten Zustand,1 shows a pipe connection according to the invention a) in the unpressed state,
Fig. 2 die Rohrverbindung nach Fig. 1 im verpressten Zustand.Fig. 2 shows the pipe connection according to Fig. 1 in the compressed state.
Die in den Figuren im Schnitt gezeigten Rohrverbindungen verbinden jeweils zwei Rohre 1, 2 gleichen Querschnitts koaxial
miteinander. Die Vorrichtung zur Verbindung der Rohre besteht aus einer Verbindungsmuffe 3, in welche die Enden der Rohre l, 2 von beiden Seiten hineingesteckt werden und auf beiden Seiten im Inneren der Muffe 3 angeordnete Dichtungs-O-Ringe 4, 5 und Pressringe 16, 17, 18, 19 und 20.The pipe connections shown in section in the figures each connect two pipes 1, 2 of the same cross section coaxially together. The device for connecting the pipes consists of a connecting sleeve 3, into which the ends of the pipes 1, 2 are inserted from both sides and sealing O-rings 4, 5 and press rings 16, 17 arranged on both sides inside the sleeve 3 18, 19 and 20.
Die Muffe 3 besitzt eine in ihren Endabschnitten zylindrische Aussenflache, die von einem Bereich mit zweifach reduziertem Querschnitt in ihrer Mitte unterbrochen ist. Die Innenfläche weist entsprechend mehrere zylindrische und konische Flächen auf, die von der Mitte in beide Richtungen nach aussen, wie folgt, abgestuft sind: Im mittleren Bereich 7 ist die Innenfläche zylindrisch und hat einen dem Aussendurchmesser der zu verbindenden Rohrstücke entsprechenden Innendurchmesser. Von der Innenfläche 7 erweitert sich die Innenfläche stufenförmig nach beiden Seiten zu den Muffenenden hin. Anschliessend an die mittlere Innenfläche 7 erweitert sich der Durchmesser über eine konische Fläche 8 und setzt sich in einer zylindrischen Fläche 9 mit einem etwa um die doppelte Rohrwandstärke erweiterten Innendurchmesser fort.The sleeve 3 has a cylindrical outer surface in its end sections, which is interrupted in the middle by an area with a twice reduced cross section. The inner surface accordingly has a plurality of cylindrical and conical surfaces which are graduated from the center in both directions outwards as follows: in the central region 7, the inner surface is cylindrical and has an inner diameter corresponding to the outer diameter of the pipe pieces to be connected. From the inner surface 7, the inner surface widens step-wise towards both sides towards the socket ends. Adjoining the central inner surface 7, the diameter widens over a conical surface 8 and continues in a cylindrical surface 9 with an inner diameter which is approximately twice the tube wall thickness.
An die erweiterte Zylinderinnenfläche 9 schliesst sich eine weitere Konusflache 10 an. Die Konusfläche 10 geht in eine weitere zum Muffenende führende, äussere zylindrische Innenfläche 11 über. Die Innenfläche der Muffe 3 hat also zu beiden Seiten der mittleren Zylinderfläche 7 jeweils zwei innenzylindrische Flächen 9 und 11 mit zu den Muffenenden hin zunehmenden Durchmessern, wobei die Übergänge von innen nach aussen innenkonusförmig sind.Another conical surface 10 adjoins the enlarged inner cylinder surface 9. The conical surface 10 merges into a further outer cylindrical inner surface 11 leading to the socket end. The inner surface of the sleeve 3 thus has two inner cylindrical surfaces 9 and 11 on both sides of the central cylindrical surface 7, with diameters increasing toward the sleeve ends, the transitions from the inside to the outside being cone-shaped.
Im Inneren der mittleren Zylinderfläche 7 ist eine zylindrische Hülse 12 angebracht, deren Aussenfläche mit der Zylinderfläche 7 übereinstimmt. An die Enden der Hülsenaussenflache schliesst sich jeweils ein kegelförmiger Übergang 14 an, der sich wiederum in einem kurzen zylindrischen Absatz 15 gegenüber der inneren Zylinderfläche 9 der Muffe fortsetzt. Zwischen den Konusflächen der Muffe 3 und der Hülse 12 und deren zylindrischen Fortsetzung ergibt sich eine umlaufende Nische, die einen O-Ring 4 aufnimmt.
Der Innendurchmesser der Hülse 12 ist identisch mit dem Innendurchmesser der zu verbindenden Rohrstücke.A cylindrical sleeve 12 is attached in the interior of the central cylinder surface 7, the outer surface of which coincides with the cylinder surface 7. At the ends of the outer sleeve surface there is a conical transition 14, which in turn continues in a short cylindrical shoulder 15 opposite the inner cylindrical surface 9 of the sleeve. Between the conical surfaces of the sleeve 3 and the sleeve 12 and their cylindrical continuation there is a circumferential niche which receives an O-ring 4. The inner diameter of the sleeve 12 is identical to the inner diameter of the pipe pieces to be connected.
Im Inneren der beiden an die Muffenenden anschliessenden äusseren zylindrischen Innenflächen 11 sind jeweils vier der erwähnten Pressringe 16, 17, 18, 19 angeordnet.Inside the two outer cylindrical inner surfaces 11 adjoining the sleeve ends, four of the press rings 16, 17, 18, 19 mentioned are each arranged.
Zwei Pressringe 16, 17 sind verhältnismässig dünnwandige rohrformige Hülsen. Der äussere Pressring 16 von beiden hat einen Aussendurchmesser, der dem Innendurchmesser der äusseren zylindrischen Innenfläche 11 der Muffe entspricht und eine axiale Ausdehnung von etwa der halben axialen Länge der Fläche 11. Der innere Pressring 17 hat einen Innendurchmesser, der dem Rohraussendurchmesser entspricht und erstreckt sich axial weiter als der äussere Ring 16.Two press rings 16, 17 are relatively thin-walled tubular sleeves. The outer press ring 16 of both has an outer diameter which corresponds to the inner diameter of the outer cylindrical inner surface 11 of the sleeve and an axial extension of approximately half the axial length of the surface 11. The inner press ring 17 has an inner diameter which corresponds to the pipe outer diameter and extends axially wider than the outer ring 16.
Zwischen den beiden Ringen 16 und 17 ist ein weiterer Pressring 18 mit einem im wesentlichen keilförmigen Querschnitt angeordnet. Der Ring 18 besitzt auf seiner der Muffenmitte zugewandten Seite aussen und innen zylindrische Flächen. Die äussere Zylinderfläche 21 passt ins Innere des Ringes 16 und reicht etwa ein Drittel seiner axialen Ausdehnung in diesen hinein. Die innere Zylinderfläche 22 des Ringes 18 passt über den Ring 17 und erstreckt sich axial etwas weiter als bis zu dessen Mitte.Between the two rings 16 and 17, a further press ring 18 with an essentially wedge-shaped cross section is arranged. The ring 18 has on its side facing the middle of the sleeve outside and inside cylindrical surfaces. The outer cylinder surface 21 fits into the interior of the ring 16 and extends approximately one third of its axial extent into the latter. The inner cylindrical surface 22 of the ring 18 fits over the ring 17 and extends axially somewhat further than to the center thereof.
An die zylindrischen Flächen 21 und 22 anschliessend erweitert sich der Ring konisch bis zu einer Dicke, die der gesamten Spaltbreite zwischen Rohr und Muffe entspricht.Following the cylindrical surfaces 21 and 22, the ring widens conically to a thickness that corresponds to the entire gap width between the pipe and the sleeve.
Die beiden Ringe 16 und 17 enden zur Muffenmitte hin auf gleicher Höhe an der Stirnfläche eines Ringes 19, der sich radial zwischen Rohr 1, 2 und Muffe 3 erstreckt. Ein weiterer Ring 20 befindet sich im Inneren der um eine Stufe erweiterten Innenfläche 9 der Muffe und füllt dort den Zwischenraum zwischen der Muffe 3 und dem Rohr l, 2.The two rings 16 and 17 end towards the middle of the sleeve at the same height on the end face of a ring 19 which extends radially between pipe 1, 2 and sleeve 3. A further ring 20 is located in the interior of the inner surface 9 of the sleeve, which step has been expanded, and fills the space between the sleeve 3 and the pipe 1, 2 there.
Zwischen den Ringen 19 und 20 befindet sich ein weiterer Dichtungs-O-Ring 5.
Zur Verbindung der Rohrstucke 1 und 2 werden diese von beiden Seiten in die Muffe eingeschoben. Anschliessend werden die Pressringe mit einem geeigneten Werkzeug in die Muffe hineingepresst. Dabei werden die Pressringe zusammen mit den Rohrstücken zunächst ohne relative Verschiebung zwischen inneren und äusseren Pressringen gemeinsam gegen die Muffenmitte geschoben. Dabei werden die Rohrstücke noch ganz bis zum Anschlag an der Hülse 12 eingeschoben. Dabei wird die Stirnseite des Rührstückes in den O-Ring 4 hineingedrückt. Durch diese stirnseitige Abdichtung wird Spaltkorrosion vermieden. Der 0- Ring 4 wird gleichzeitig in die Nische zwischen Muffe 3 und Hülse 12 gepresst. Danach werden die beiden dünnwandigen Ringe 16 und 17 zusammen mit dem Ring 19 zur Muffenmitte hin verschoben, wobei der O-Ring 5 so in den verkleinerten verbleibenden Hohlraum gepresst wird, dass er diesen Raum vollständig ausfüllt. Schliesslich wird der Ring 19 mit der keilförmigen Querschnittsfläche zwischen die beiden dünnwandigen Ringe 16 und 17 gepresst, so dass diese verformt werden und sich ihrerseits in die Muffenwand und die Rohrwand eindrücken, die dabei ebenfalls verformt werden.Another seal O-ring 5 is located between the rings 19 and 20. To connect the pipe pieces 1 and 2, they are inserted into the socket from both sides. The press rings are then pressed into the socket using a suitable tool. The press rings together with the pipe sections are first pushed together against the middle of the socket without relative displacement between the inner and outer press rings. The pipe sections are pushed all the way to the sleeve 12. The face of the stirrer is pressed into the O-ring 4. Crevice corrosion is avoided by this sealing on the end face. The 0-ring 4 is pressed simultaneously into the recess between the sleeve 3 and the sleeve 12. Then the two thin-walled rings 16 and 17 are moved together with the ring 19 towards the middle of the sleeve, the O-ring 5 being pressed into the reduced remaining cavity in such a way that it completely fills this space. Finally, the ring 19 with the wedge-shaped cross-sectional area is pressed between the two thin-walled rings 16 and 17, so that they are deformed and in turn are pressed into the sleeve wall and the pipe wall, which are also deformed in the process.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich sind im verpressten Zustand die 0- Ringe sowohl gegen die Rohrinnenseite als auch nach aussen durch metallisches Material geschützt, so dass die eingangs genannten Probleme mit O-Ringen nicht auftreten. Der Übergang zwischen den Rohrstücken und der Hülse 12 ist glatt. Es besteht nur eine sehr geringfügige Querschnittsverengung durch die Einbuchtungen.As can be seen from FIG. 2, the 0-rings are protected both against the inside of the tube and towards the outside by metallic material in the compressed state, so that the problems mentioned above with O-rings do not occur. The transition between the pipe sections and the sleeve 12 is smooth. There is only a very slight cross-sectional narrowing due to the indentations.
Es hat sich gezeigt, dass die Verbindung höchsten Ansprüchen hinsichtlich mechanischer Festigkeit und Dichtigkeit genügt und dass sie sehr leicht und ohne spezielle Fachkenntnisse vor Ort hergestellt werden kann.It has been shown that the connection meets the highest demands in terms of mechanical strength and tightness and that it can be manufactured very easily and without special specialist knowledge on site.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die Pressringe 16, 17 und 19, 20 einfache Rohrabschnitte sind und deshalb einfach und kostengünstig hergestellt werden können. Lediglich der Pressring 18 mit keilförmiger Querschnittsflache bedingt ein aufwendigeres Herstellungsverfahren.
It is particularly advantageous that the compression rings 16, 17 and 19, 20 are simple pipe sections and can therefore be manufactured simply and inexpensively. Only the press ring 18 with a wedge-shaped cross-sectional area requires a more complex manufacturing process.