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Die Erfindung bezieht sich auf ein Rohrverbindungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Rohrverbindungssysteme werden zum Verbinden von Rohren eingesetzt.
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Rohrleitungen müssen in vielen Bereichen der Technik zuverlässig miteinander verbunden werden und ihre Dichtheit auch bei mechanischen und thermischen Belastungen garantieren.
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Dazu sind verschiedenartige Rohrverbindungssysteme bekannt, deren Einsatz sich hauptsächlich nach ihrem Anwendungsgebiet richtet. So werden beispielsweise in der Großchemie hauptsächlich Schweißverbindungen und Flanschverbindungen, in der MSR-Technik häufig Schneidringverschraubungen sowie in der Analyse- und Labortechnik vor allem Lötverbindungen und Klemmverbindungen verwendet.
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Dabei haben Schweiß- und Lötverbindungen zunächst den Nachteil, dass zur Montage der Schweiß- und Lötverbindungen spezielle Schweiß- bzw. Lötgeräte sowie entsprechende handwerkliche Fertigkeiten notwendig sind. Außerdem sind die Montagen von Schweiß- und Lötverbindungen mit einem hohen Aufwand verbunden und nur schwer wieder lösbar. Zudem sind diese Montagen in explosionsgefährdeter Umgebung nicht durchführbar.
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Flanschverbindungen, welche die zuvor genannten Nachteile nicht aufweisen, sind nur bei größeren Rohrdurchmessern anwendbar. Zudem muss jeweils ein Flansch mit einem der zu verbindenden Rohrenden angeschweißt sein, was die Herstellungskosten derartiger Rohre erhöht.
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Schneidringverschraubungen hingegen können nur einmal verwendet werden, da beim erstmaligen Verschrauben dieser Schneidringverschraubungen die Schneidringe auf das jeweilige Rohrende formschlüssige befestigt werden, wobei die Oberfläche der Rohrenden beschädigt wird. Zudem lassen sich die Überwurfmuttern nach der erstmaligen Benutzung der Schneidringverschraubungen nicht über die jeweiligen Rohrenden abziehen, da der Scheidring formschlüssige mit dem Rohrende verbunden ist. Bei Schneidringverschraubungen ist aber vor allem von Nachteil, dass zwischen den Schneidringen und der Rohinnenseite ein zu großer Totraum ausgebildet ist.
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Aus der
DE 196 64 652 A1 ist auch ein Rohrverbindungssystem bekannt, welches aus einem Doppelgewindestutzen, der über die Lücke zwischen zwei Rohrenden geschoben wird und auf beiden Seiten ein Außengewinde und eine glatte Stirnfläche aufweist, zwei Überwurfmutter und zwei Dichtringen besteht. Dabei besitzen die beiden Überwurfmuttern innen einen Konus, welcher einen Dichtring gegen die Stirnfläche und die Oberfläche der Rohrenden presst und diese dadurch mechanisch stabil und hydraulisch dicht verbinden soll.
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Von Nachteil an diesem Rohrverbindungssystem ist aber, dass sich bei einer axialen Zugbelastung die Rohrenden leicht aus dem Doppelgewindestutzen herausziehen lassen, so dass dieses Rohrverbindungssystem nicht sicher ist.
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Weiterhin ist aus der
DE 201 19 672 U1 ein Rohrverbindungssystem zur Verbindung zweier baugleicher mit Rohrmuffen ausgestatteter Rohrkupplungsteile bekannt, welches aus einem Verbindungsnippel, wenigsten zwei Dichtungselementen und einer Rohrkupplungsschelle besteht, bei der die Geometrie und der Außendurchmesser des Verbindungsnippels auf die Rohrmuffen abgestimmt sind und die Rohrkupplungsschelle die Rohrkupplungsteile an Flanschen umgreift sowie der Verbindungsnippel und/ oder die Rohrenden rohrinnenseitig und/ oder stirnseitig wenigstens eine Hintergreifung aufweisen, die ein zuverlässiges Abziehen des Verbindungsnippels aus der Rohrmuffe gestatten sollen.
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Nachteilig an diesem Rohrverbindungssystem ist aber, dass mit dem Verbindungsnippel ein zusätzliches Bauteil benötigt wird, was die Herstellungskosten dieses Rohrverbindungssystem erhöht. Zudem wird bei der Montage der Rohrkupplungsschelle eine größere Arbeitsfreiheit benötigt, weshalb dieses Rohrverbindungssystem nur begrenzt eingesetzt werden können. Von entscheidendem Nachteil ist aber, dass zwischen dem Verbindungsnippel und der Stirnflächen der Rohrenden von der Rohrinnenseite bis zum jeweiligen Dichtelement ein relativ großer Totraum vorhanden ist, in dem es bei Förderung von chemisch reaktiven Medien in den Rohren zu ungewollten Ablagerungen und chemischen Reaktionen in diesen Totraum kommen kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein gattungsgemäßes Rohrverbindungssystem zu entwickeln, dass einerseits auch bei axialen Zugbelastung der Rohrenden zuverlässig abdichtet und andererseits klein und handlich ist, einen einfachen Aufbau besitzt, eine geringe Montagefreiheit bedarf sowie nahezu keinen Totraum zwischen Rohrinnenseite und Dichtelement aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 10.
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Das neue Rohrverbindungssystem beseitigen die genannten Nachteile des Standes der Technik.
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Vorteilhaft bei der Anwendung des neuen Rohrverbindungssystems ist es, dass ein Nutklemmstutzen und ein Bundklemmstutzen jeweils eine über ihren jeweiligen Umfang verlaufende Druckauflage aufweisen sowie ein Presselement zwei Pressauflagen aufweist und äußerlich um den Nutklemmstutzen und den Bundklemmstutzen verläuft, weil dadurch die Pressauflagen planflächig auf der jeweiligen Druckauflage aufliegen und zur Kraftübertragung einer von dem Presselement ausgehenden Zugkraft in zwei aufeinander zugerichtete Druckkräfte geeignet sind.
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Von Vorteil ist es, wenn das Presselement aus zwei Pressschalen und mehreren Verbindungselementen besteht, wobei die Verbindungselemente insbesondere Schrauben sind. Dadurch wird eine einfache Montage des Rohrverbindungssystems ermöglicht.
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Von besonderem Vorteil ist dann, wenn die Pressschalen durch die Verbindungselemente zusammenpressbar sind, wozu die Pressschale mehrere Durchgangsbohrungen und die Pressschale mehrere Gewindebohrungen aufweisen. Dadurch dichtet das Rohrverbindungssystem auch bei axialer Zugbelastung der Rohrenden zuverlässig ab.
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Vorteilhaft ist auch, wenn das Presselement aus einer Pressschale, einer Presshalterung und mehreren Verbindungselementen besteht, wobei die Presshalterung einen Stützarm mit einer Durchgangsbohrung aufweist, weil damit das Rohrverbindungssystem zur Befestigung und/ oder Abstützung der zu verbindenden Rohre gegenüber einer Wand und/ oder eines Bodens nutzbar ist. Dabei ist es auch denkbar, diese Durchgangsbohrung mit einem Innengewinde zum Einschrauben einer Befestigungsschraube zu versehen.
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Von Vorteil ist weiter, wenn der Nutklemmstutzen und/ oder der Bundklemmstutzen jeweils an einem Rohrende, an einem Rohranschlussstutzen oder an einem Rohranschlusssensorstutzen angeordnet sind, weil dadurch das Rohrverbindungssystem flexibel einsetzbar ist.
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Dabei ist es von Vorteil, wenn der Rohranschlussstutzen und der Rohranschlusssensorstutzen in ihren jeweiligen Abmaßen derart ausgebildet sind, dass sie Einspannflächen zur Befestigung an Halteelementen besitzen. Dabei gestattet die im Querschnitt des Rohranschlussstutzens bzw. des Rohranschlusssensorstutzens kreisrunden Formen in Rotationsrichtung ein beliebiges Einspannen der Einspannfläche zwischen 0 bis 360° bieten.
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Auch ist von Vorteil, wenn der Rohranschlusssensorstutzen einen Strömungskanal und eine Sensoreinheit aufweist, bei dem der Strömungskanal einerseits in den Bundklemmstutzen und andererseits in eine Anschlussöffnung mündet, wobei die Anschlussöffnung ein Innengewinde zum Befestigen geeigneter Zuleitungen aufweist und durch die Sensoreinheit hindurchführt und gleichzeitig in mindestens eine weitere Anschlussöffnung mündet, wobei in einer Anschlussöffnung ein Sensor befestigt ist.
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Das neue Rohrverbindungssystem soll nun an zwei Ausführungsbeispielen erläutert werden.
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Dazu zeigen:
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1: Explosivdarstellung des Rohrverbindungssystems in einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2: Explosivdarstellung des Rohrverbindungssystems in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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3: Schematische Darstellung eines Rohranschlussstutzens mit einem Nutklemmstutzen,
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4: Schematische Darstellung eines Rohranschlussstutzens mit einem Bundklemmstutzen,
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5: Schnittdarstellung des Rohranschlussstutzens mit dem Nutklemmstutzen,
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6: Schnittdarstellung des Rohranschlussstutzens mit dem Bundklemmstutzen,
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7: Schematische Darstellung eines Rohranschlusssensorstutzens,
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8: Schnittdarstellung des Rohranschlusssensorstutzens,
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9: Schematische Darstellung einer Anwendung des Rohrverbindungssystems in einer Seitenansicht und
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10: Schematische Darstellung der Anwendung des Rohrverbindungssystems in einer räumlichen Ansicht.
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Das neue Rohrverbindungssystem besteht in einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 1 aus einem an einem Rohrende 1 kraft- und formschlüssig befestigten Nutklemmstutzen 2 und einem an einem zweiten Rohrende 1 ebenfalls kraft- und formschlüssig befestigten Bundklemmstutzen 3, einem zwischen dem Nutklemmstutzen 2 und dem Bundklemmstutzen 3 angeordneten Dichtring 4 sowie ein äußerlich um den Nutklemmstutzen 2 und den Bundklemmstutzen 3 angeordnetes Presselement 5, wobei sich das Presselement 5 wiederum aus zwei Pressschalen 6, 6’ und Verbindungselementen 7 zusammensetzt.
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Dabei besitzen der Nutklemmstutzen 2 und der Bundklemmstutzen 3 jeweils eine an die Außenform des Dichtringes 4 angepasste Dichtringaufnahme 8, wobei der Nutklemmstutzen 2 ca. 80 % und der Bundklemmstutzen 3 ca. 20 % des Dichtringes 4 aufnehmen. Die äußeren Abmaße des Nutklemmstutzens 2 und des Bundklemmstutzens 3 sind zudem derart aufeinander abgestimmt, dass sie im zusammengesteckten Zustand eine formschlüssige Nut-/ Bundverbindung bilden. Des Weiteren weisen der Nutklemmstutzen 2 und der Bundklemmstutzens 3 jeweils eine über den jeweiligen Umfang der Rohrenden 1 verlaufende Druckauflage 9 auf.
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Die beiden Pressschalen 6, 6’ des Presselementes 5 weisen jeweils eine Klemmstutzenaufnahme 10 mit jeweils einer Pressauflage 11 auf, wobei die Klemmstutzenaufnahmen 10 derart ausgeformt sind, dass der Nutklemmstutzen 2 und der Bundklemmstutzen 3 im zusammengesteckten Zustand vollständig und formschlüssig in die Klemmstutzenaufnahmen 10 passen. Dabei liegen die Pressauflagen 11 auf der jeweilig gegenüberliegenden Druckauflage 9 planflächig auf.
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Außerdem besitzen die Pressschale 6 mindestens zwei Durchgangsbohrungen 12 mit jeweils einer weiteren Druckauflage 13 sowie die Pressschale 6’ mindestens zwei Gewindebohrungen 14, wobei die Durchmesser der Durchgangsbohrungen 12 geringfügig größer als die Außendurchmesser der Verbindungselemente 7 ist und die Gewindegröße der Gewindebohrungen 14 dem Außengewinde des Verbindungselementes 7 entspricht.
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In der Handhabung des neuen Rohrverbindungssystems nach dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Dichtring 4 in eine Dichtringaufnahme 8 des Nutklemmstutzens 2 oder des Bundklemmstutzen 3 gelegt. Danach werden der Nutklemmstutzen 2 und der Bundklemmstutzen 3 zusammengesteckten, so dass sie eine formschlüssige Nut-/Bundverbindung ausbilden. Anschließend werden die beiden Pressschalen 6, 6’ des Presselementes 5 derart um den Nutklemmstutzen 2 und den Bundklemmstutzen 3 gelegt, dass sie vollständig und formschlüssig in die Klemmstutzenaufnahmen 10 passen. Zuletzt werden die Verbindungselemente 7 durch die Durchgangsbohrungen 12 der Pressschale 6 geschoben und in die Gewindebohrungen 14 der Pressschale 6’ gedreht, bis die Verbindungselemente 7 über die Druckauflage 13 und der Gewindebohrungen 14 die Pressschalen 6, 6’ zusammenziehen. Dabei drücken die Pressschalen 6, 6’ über ihre Pressauflagen 11 auf die jeweils gegenüberliegende Druckauflage 13 des Nutklemmstutzen 2 und des Bundklemmstutzen 3, wodurch auch der Nutklemmstutzen 2 und der Bundklemmstutzen 3 gegeneinander gedrückt werden. Gleichzeitig wird dabei der Dichtring 4 zusammengepresst, so dass eine wirksame Abdichtung zwischen den Nutklemmstutzen 2 und den Bundklemmstutzen 3 der Rohrenden 1 erreicht wird, wobei nahezu kein Totraum zwischen Rohrinnenseite und Dichtring 4 entsteht.
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Das neue Rohrverbindungssystem besitzt in einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der 2 anstelle der Pressschale 6’ des Presselementes 5 eine Presshalterung 15. Dabei weist die Presshalterung 15 eine wie bei der Pressschale 6’ ausgestaltete Klemmstutzenaufnahme 10 mit der Pressauflage 11 sowie zwei Gewindebohrungen 14 auf. Zusätzlich besitzt die Presshalterung 15 einen Stützarm 16 mit einer Durchgangsbohrung 17, wobei die Durchgangsbohrung 17 zur Befestigung an einem in der 2 nicht dargestellten Rahmen dient.
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Alternativ ist es auch denkbar, die Presshalterung 15 anstelle des Stützarmes 16 mit einer Abhängspindel zur Deckenabhängung auszustatten.
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Alternativ kann im neue Rohrverbindungssystem gemäß der 3 und 4 ein Rohrende 1 durch einem Rohranschlussstutzen 18, 18’ ersetzt werden, wobei der Rohranschlussstutzen 18 in der 3 den Nutklemmstutzen 2 und der Rohranschlussstutzen 18’ in der 4 den Bundklemmstutzen 3 aufweisen.
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Innerhalb des Rohranschlussstutzens 18, 18’ befindet sich gemäß der 5 und 6 ein Strömungskanal 19, der einerseits in den Nutklemmstutzen 2 (5) bzw. Bundklemmstutzen 3 (6) und andererseits in eine Anschlussöffnung 20 mündet. Dabei weist die Anschlussöffnung 20 ein Innengewinde zum Befestigen geeigneter Zu- oder Ableitungen auf.
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Alternativ kann im neue Rohrverbindungssystem gemäß der 7 und 8 ein Rohrende 1 auch durch einem Rohranschlusssensorstutzen 21 ausgetauscht werden, wobei der Rohranschlusssensorstutzen 21 ebenfalls den Bundklemmstutzen 3, den Strömungskanal 19 und die Anschlussöffnung 20 aufweist. Zusätzlich besitzt der Rohranschlusssensorstutzen 21 eine Sensoreinheit 22, durch die der Strömungskanal 19 hindurchführt und gleichzeitig in vier weitere Anschlussöffnung 20’ mündet, wobei in diese Anschlussöffnung 20’ jeweils ein Sensor 23 befestigt ist.
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Als Sensor 23 sind jegliche geeignete Sensortypen, wie beispielsweise ein Druck-, Temperatur-, pH-Wert- oder Konzentrationssensor einsetzbar.
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Alternativ kann der Rohranschlusssensorstutzen 21 anstelle des Bundklemmstutzens 3 auch mit einem Nutklemmstutzen 2 ausgeführt werden.
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Die Anwendung des neuen Rohrverbindungssystems soll gemäß der 9 und 10 an einer Dosiervorrichtung 24 erläutert werden.
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Die Dosiervorrichtung 24 umfasst einen Rohrrahmen 25, der auf einer Profilschiene 26 aufgestellt ist. Der Rohrrahmen 25 besteht wiederum aus mehreren vertikalen und horizontal angeordneten Tragrohren 27, die mittels Winkelrohrschellen 28 aneinander kraftschlüssig befestigt sind.
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An den vertikalen Tragrohren 27 sind derart jeweils eine weitere Winkelrohrschelle 28 befestigt, dass das jeweilige Tragrohr 27 jeweils einen Rohranschlussstutzen 18, 18’ abstützt. Zwischen diesen Rohranschlussstutzen 18, 18’ sind in Flussrichtung nacheinander ein Filter 29, eine Dosierpumpe 30 und ein Volumenstrommesser 31 angeordnet, wobei die Rohrenden 1 zwischen dem Rohranschlussstutzen 18, 18’ und dem Filter 29 bzw. dem Volumenstrommesser 31 sowie zwischen dem Filter 29 und der Dosierpumpe 30 jeweils mittels Pressschalen 6, 6’ gemäß der 1 miteinander verbunden sind.
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Die Rohrenden 1 zwischen der Dosierpumpe 30 und dem Volumenstrommesser 31 sind mittels dem Rohrverbindungssystems 6’ gemäß der 2 miteinander verbunden, wobei sich der Stützarm 16 über eine Stütze 32 gegenüber der Profilschiene 26 abstützt. An dem horizontalen Tragrohr 27 ist über eine weitere Winkelrohrschelle 28 einen Regler 33 abgehängt, der sowohl mit der Dosierpumpe 30 als auch mit dem Volumenstrommesser 31 elektrisch verbunden ist.
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In Funktion der Dosiervorrichtung 24 wird durch die Dosierpumpe 30 saugseitig über Rohranschlussstutzen 18 und den Filter 29 angesaugt und druckseitig über den Volumenstrommesser 31 und den weitere Rohranschlussstutzen 18 aus der Dosiervorrichtung 24 gedrückt. Dabei wird die Fördermenge der Dosierpumpe 30 über den Volumenstrommesser 31 und den Regler 33 geregelt. Da das Rohrverbindungssystem nahezu kein Totraum zwischen Rohrinnenseite und Dichtring 4 aufweist, ist Reglung der Fördermenge der Dosierpumpe 30 schnell und dynamisch.
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Von besonderem Vorteil bei der Kombination des neuen Rohrverbindungssystems mit dem Rohrrahmen 25 ist es, dass durch die Verwendung der im Querschnitt kreisrunden Tragrohren 27, Rohranschlussstutzen 18, 18’ oder auch Rohranschlusssensorstutzen 21 in Verbindung mit den Winkelrohrschellen 28, im Gegensatz zu einem kartesisch Verbindungssystem, jeder Raumpunkt erreichbar ist. Dadurch ist das neue Rohrverbindungssystem in Kombination mit dem Rohrrahmen 25 besonders flexibel einsetzbar.
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Denkbar ist es auch, zwischen den beiden Pressschalen 6, 6’ und/ oder zwischen der Pressschale 6’ und der Presshalterung 15 ein Gelenk anzuordnen, wodurch beiden Pressschalen 6, 6’ bzw. die Pressschale 6’ und die Presshalterung 15 miteinander schwenkbar verbunden sind. Durch eine einteilige Ausführung des Presselementes 5 wird die Montage des Rohrverbindungssystems weiter vereinfacht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rohrende
- 2
- Nutklemmstutzen
- 3
- Bundklemmstutzen
- 4
- Dichtring
- 5
- Presselement
- 6, 6’
- Pressschale
- 7
- Verbindungselement
- 8
- Dichtringaufnahme
- 9
- Druckauflage
- 10
- Klemmstutzenaufnahme
- 11
- Pressauflage
- 12
- Durchgangsbohrung
- 13
- Druckauflage
- 14
- Gewindebohrung
- 15
- Presshalterung
- 16
- Stützarm
- 17
- Durchgangsbohrung
- 18, 18’
- Rohranschlussstutzen
- 19
- Strömungskanal
- 20, 20’
- Anschlussöffnung
- 21
- Rohranschlusssensorstutzen
- 22
- Sensoreinheit
- 23
- Sensor
- 24
- Dosiervorrichtung
- 25
- Rohrrahmen
- 26
- Profilschiene
- 27
- Tragrohr
- 28
- Winkelrohrschelle
- 29
- Filter
- 30
- Dosierpumpe
- 31
- Volumenstrommesser
- 32
- Stütze
- 33
- Regler
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19664652 A1 [0007]
- DE 20119672 U1 [0009]
