DE2510962C3 - Rohrverbindung für teleskopartig ineinandergeführte Rohre eines Antennenmastes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrverbindung für teleskopartig ineinandergeführte Rohre eines Antennenmastes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Rohrverbindung für (Jen angegebenen Zweck ist durch offenkundige Vorbenutzung bekanntgeworden. Zur Verbindung des äußeren Unterrohres mit dem inneren Oberrohr dient ein einteiliger rohrschellenart'ger Baukörper aus Leichtmetall, der aus zwei miteinander verbundenen Rohrschellenabschnitten besteht, deren einer auf den Außendurchmesser des äußeren Rohres und dessen anderer auf den Außendurchmesser des inneren Rohres abgestimmt ist. Beide Rohrschellenabschnitte weisen je radial nach außen gerichtete Flansche zur Aufnahme je einer zu den Rohren etwa tangential ausgerichteten Klemmschraube auf. Zumindest im Bereich dieser radialen Flansche sind beide RohrschellenabschnitU: in Radialebene geschlitzt.

Zur Verbindung der beiden Mastabschnitte wird der Rohrschellenabschnitt größeren Durchmessers endstirnseitig axial auf das Unterrohr aufsetzt, welches innerhalb des im Durchmesser größeren Rohrschellenabschnitts an einer radial einwärts gerichteten Ringstüfe axial arretiert wird. Zwischen dieser Ringstufe und der freien Endstirnkante des im Durchmesser größeren Unterrohres ist ein elastischer Dichtungsring vorgesehen. Durch Anziehen der Spannschraube wird das Kupplungsbauteil klemmend auf dem Unterrohr gehalten. Nachdem man dann das Oberrohr in gewünschter Auszugslänge axial aus dem Unterrohr herausgezogen hat, zieht man auch die Befestigungsschraube in den radialen Flanschen des im Durchmesser kleineren rohrschellenförmigen Abschnitts des Rohrschellenbauteils an, so daß auch das Oberrohr klemmend gehalten wird.

Bedingt dadurch, daß beide rohrschellenförmige Abschnitte je durch ein Schraubelement radial zusammengedrückt werden müssen, um eine Klemmwirkung

2u _zu erzielen, tritt zwangsläufig eine einseitige Direktklemmung zwischen dem Kupplungsbauteil und dem Umfang der Rohrabschnitte ein, wodurch die beiden Rohrendabschnitte im wesentlichen lediglich in einer Linienberührung an zwei gegenüberliegenden Um-

-⁵ fangssteilen geklemmt werden. Dieses unvermeidbare einseitige Klemmen kann nur mit hohem Kraftaufwand erfolgen, so daß die Flansche im höchsten Maße beansprucht werden. Überdies wird durch die einseitig wirkenden Klemmkräfte der Dichtungsring ebenfalls ungleichmäßig auf seinem gesamten Umfang belastet, so daß er derart deformiert werden kann, daß er eine im wesentlichen ovale Gestalt einnimmt. Dies hat zur Folge, daß keine ordnungsgemäße Abdichtung zwischen dem Kupplungsbauteil und dem Unterrohr

^r> möglich ist. Außerdem entsteht hier eine nachteilige Metall-auf-Metall-Reibung zwischen der Kupplungseinheit und den Rohrabschnitten. Und letzlich ist hierbei trotz aller Anstrengungen nur eine unzureichende Klemmung möglich, weil kein völliger Form-Klemm-Schluß zwischen der Kupplungseinheit und den Rohrabschnitten erzielbar ist.

Ausgehend von einer Rohrverbindung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese in einer solchen Weise zu verbessern, daß sie bei einfacher Ausbildung rasch und zuverlässig montierbar ist und ein hohes Maß an Verdrehsicherheit der Rohre gegeneinander und an Dichtigkeit im Rohrkupplungsbereich gewährleistet. Die Verdrehsicherheit ist bei der

™ gattungsgemäßen Rohrverbindung ein besonderes Erfordernis, weil z. B. infolge von Windkräften verdrehte Antennen zu verschlechterten Empfangsbedingungen führen. Die Dichtigkeit der teleskopierbaren Rohrverbindung ist unabdingbar, weil ansonsten Regen oder

^r>5 Kondensat durch das Unterrohr ins Gebäude eindringen kann.

Nach der Erfindung besteht die Lösung dieser Aufgabe in einer Rohrverbindung mit den im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Im Gegensatz zum Stand der Technik wirken die Klemmkräfte der Kupplungseinheit im wesentlichen axial zu den Rohren, nicht tangential oder radial. Der wesentliche Vorteil dieser erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß nicht nur an einzelnen Umfangsstellen der Rohre Klemmzonen erzeugt werden, sondern gleichmäßige und damit besser wirkende Klemmkräfte etwa in Radialrichtung auf die Rohrendabschnitte übertragen werden, so daß durch umfangs-

verteilte radiale Belastung der vorgesehenen Dichtmanschette eine zuverlässige Ringsumdichtung erfolgt. Dies wird beim Erfindungsgegenstand dadurch erreicht, daß die vorgesehenen Ringflanschteile — in Axialrichtung des Antennenschiebemastes betrachtet — aufeinanderzubewegbar und verspannbar sind und daß die zwischen ihnen angeordnete Dichtmanschette axial zusammengepreßt wird, wobei durch die Verformungseigenschaften der Dichti.ianschette die axial aufgebrachten Spannkräfte in eine radial über den Umfang der Rohrteile verteilt einwirkende Klemmkraft umgesetzt wird. Die Dichtmanschette liegt umfangsseitig an den Rohrteilen vollflächig an, so daß die Rohre absolut sicher durch Klemmschluß gehaltert werden. Infolge der erzielbaren »satten« Umfangsanlage an den Rohrabschnitten übt die Dichtmanschette zusätzlich die gewünschte — ebenfalls vollflächige — Dichtwirkung aus. Außerdem kann mit geringem Kraftaufwand eine besonders feste Verbindung erzielt werden, weil die vorgesehenen konischen Kraftübertragungsflächen kraftuntersetzend wirken. Die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung schließt außerdem eine korrosionsbegünstigende Direktanlage von Metallteilen der Kupplungseinheit und der Rohrendabschnitte aus.

Außerdem besteht durch die gezielte Umfangsverteilung und der Klemm- und Haltekräfte keine Gefahr einer Deformierung der Rohrabschnitte. Durch den Klemmschluß über die Dichtmanschette wird ein optimaler Verdrehschutz gewährleistet. Dadurch, daß die Ringflansche in sich rundum geschlossene Bauteile sind, ist zusätzlich ein hohes Maß an Stabilität gegeben. Durch die Ringsumabstützung der Dichtmanschette kann keine Feuchtigkeit mehr in die Verbindungsstelle der Rohrabschnitte eindringen. Und letzlich ist die Montagebedienung dieser neuen Rohrverbindung auch deshalb erleichtert, weil bereits die Dichtmanschette eine Selbstheminwirkung auf den Umfang der Rohre ausübt, mit dem Vorteil, daß eine gewisse Vorfixierung zwischen den Rohrteilen eintritt, so daß ungewolltes axiales Verrutschen der Rohrteile bei der Montage verhindert wird. Bereits geringfügiges Anziehen der Spannschrauben der beiden Ringflansche bewirkt eine derartige radiale Verformung der Dichtmanschette, daß bereits ein gewisser Klemmschluß und damit eine gewisse Halterung in axialer Richtung eintritt, der aber noch eine Ausrichtung ermöglicht. Durch festes Anziehen ist ein absolut sicherer Sitz der beiden ausgezogenen Rohrabschnitte untereinander gewährleistet.

Die elastische Dichtmanschette bildet schließlich einen Zwischenkörper, der Herstellungstoleranzen zwischen den Ringflanschen und den Rohrendabschnitten derart auszugleichen in der Lage ist, daß immer und in jedem Falle durch eine radiale Verformung der Dichtmanschette sowohl ein sicherer Klemmhalt, als auch eine ausreichende Abdichtung gewährleistet sind.

Der Einsatz von axial spannbaren Kupplungseinheiten mit Dichtmanschetten ist an sich bei Rohrverbindungen mit einem Innen- und p'ivvr; Außenrohr bekannt — vgl. z.B. CH-PS 5 57 500. Die dort beschriebene bo Anordnung ist aber sehr aufwendig und für Antennenmaste nicht verwendbar. Im einzelnen besitzt diese Rohrverbindung in ihrer einfachsten Ausführung außer zwei Ringflanschen und Spannschrauben zwei elastische Dichtringe und ein Verbindungsstück. Die Ringflansche stehen daher nicht jeweils mit beiden radialen Stirnflächen der Dichtringe in Verbindung, sondern mittelbar nur über das zwischengelagerte Verbindungsstück, welches im wesentlichen stufenförmig abgesetzt ist. Im unmittelbaren Verbindungsbereich zwischen den beiden ineinandergesteckten Rohren findet keint Dichtungsauflage statt; vielmehr steht jeder Dichtring nur mit dem ihm speziell zugeordneten Rohr in Verbindung. Hierdurch entsteht eine große Anzahl von Dichtflächen einerseits zwischen den getrennten Dichtungen und den Rohren, ferner zwischen den Dichtringen und dem Verbindungsstück sowie zwischen den Dichtringen und dem jeweils benachbarten Ringflansch. Infolge dieser vielen Dichtflächen ist die Möglichkeit, daß sich die Rohre bei Belastung gegeneinander relativ verdrehen können dann und nur dann in hinreichendem Maße ausgeschaltet, wenn die über die Schrauben eingeleitete Spannkraft beträchtlich ist und sorgfältig aufgebracht wird. Bei vorgegebener Elastizität der Dichtungen wird die maximal aufbringbare Spannkraft durch den jeweiligen Spalt begrenzt, der bei ungespannter Verbindung zwischen den Ringflanschen und dem Stirnende des Verbindungsstücks verbleibt. Ist dieser Spalt zu klein, kann die Spannkraft nicht in genügendem Maße aufgebracht werden, ist er zu groß, besteht die erhebliche Gefahr, daß sich beim Spannen die Dichtringe teilweise in diesen Spalt hineinzwängen, wodurch es zu Verklemmungen kommen kann, die Undichtigkeiten bedingen.

Die bekannte Rohrverbindung soll bei industriellen Anlagen verwendet werden, die Medien unter hohen Drücken fördern. Bei Antennenschiebemasten der anmeldungsgemäßen Art stellen sich jedoch ganz andere Probleme. Außer einer zufriedenstellenden Abdichtung gegen Feuchtigkeit, die nicht in das Unterrohr und somit in das Gebäude hineingelangen darf, ist die Verdrehsicherung der teleskopartig ineinandergesteckten Rohre gegeneinander von erhöhter Bedeutung. Bei Antennen kommt es sehr genau darauf an, daß diese exakt in Richtung des besten Empfangs ausgerichtet sind. Diese exakt ausgerichtete Montagelage muß auch beibehalten bleiben, wenn erhebliche Windkräfte auf die nicht unerheblich ausladende Antenne einwirken.

Außerdem muß in besonderer Weise auch einer sehr einfachen Möglichkeit der Montage und Ausrichtung der Antenne Rechnung getragen werden. Hierzu gehört es, daß die Rohrverbindung rasch und dennoch exakt durchgeführt werden kann, wobei insbesondere auch die feste Kupplung rasch erreicht werden soll. Den bei Antennenschiebemasten vorherrschenden speziellen Problemen wird die Rohrverbindung nach der CH-PS 5 57 500 nicht gerecht, denn sie verfügt über erheblich zu viele Bauteile, die dementsprechend nur umständlich in der korrekten Weise miteinander verbunden werden können, wobei — wie oben dargestellt — die Erzielung einer Verdrehsicherung zwischen den beiden Rohren im gewünschten Umfange kaum oder allenfalls mit erheblichem Aufwand bewirkt werden kann.

Außerdem lassen sich sämtliche Montagearbeiten von nur einer Person ausführen. Dies ist nicht möglich beim Gegenstand gemäß CH-PS 5 57 500, bei dem während der Montage eine Vielzahl von Einzelteilen mühsam zueinander ausgerichtet gehalten werden müssen und wobei eine einigermaßen haltbare Verbindung erst nach beträchtlichem Anzug der Spannschrauben erzielt werden kann.

Eine Weiterbildung der Rohrverbindung sieht vor, daß die außenseitigen gegenläufig gerichteten, kegeligen Außenmantelflächen der Dichtmanschette unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen, wobei die

Neigung der dem erweiterten Abschnitt der Innenbohrung der Dichtmanschette zugeordneten Fläche gegenüber der dem engeren Abschnitt der Dichtmanschette zugeordneten Fläche flacher ist und die Innenmantelfläche innerhalb der Bohrungen der Ringflansche entsprechende Neigungen aufweisen, wobei sich jede kegelige Außenmantelfläche der Dichtmanschette etwa über ihre halbe axiale Länge erstreckt. Mit Hilfe dieser Merkmale wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß eine unverwechselbare Einbaulage der Dichtmanschette bewirkt wird und daß eine verstärkte Klemmkraftübertragung auf den Außenmantel des besonders verdrehgefährdeten im Durchmesser kleineren Oberrohres erfolgt.

Eine weitere Ausgestaltung im Sinne geringen baulichen und montagetechnischen Aufwands besteht darin, daß die Spannschrauben am einen Ende fest im einen Ringflansch verankert sind, während sie mit ihren Schraubenschäften den anderen Ringflansch durchgreifen.

Im übrigen ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Explosionsdarstellung einer Rohrverbindung für Antennenmaste mit den dazugehörigen Mastabschnitten und

Fi g. 2 eine Kupplungseinheit in montiertem Zustand, wobei das Oberrohr im ausgezogenen Zustand wiedergegeben ist.

Eine Rohrverbindung nach der Erfindung umfaßt ein äußeres oder Unterrohr 10 und ein inneres oder Oberrohr 11 eines teleskopierbar verschieblichen Antennenmastes. Die beiden Rohre 10 und 11 sind hinsichtlich ihrer Durchmesser so ausgelegt, daß das Oberrohr 11 in dem Unterrohr 10 teleskopartig geführt ist. Das Unterrohr 10 und das Oberrohr 11 können mit Hilfe einer Kupplungseinheit 12 in jeder ausgezogenen Verstell-Lage axial arretiert und gegeneinander abgedichtet werden. Zu diesem Zwecke weist die Kupplungseinheit 12 zwei Ringflansche 13 und 14 auf, die im wesentlichen als kreisrunde Bauteile mit seitlich an gegenüberliegenden Stellen vorstehenden Flansche 15 ausgebildet sind. Die Flansche 15 dienen zur Halterung von Spannschrauben 16. Der obere Ringflansch 14 weist in der Mitte einen kreisrunden axialen Durchlaß 17 auf, der eine den Durchmesser des Oberrohres 11 überschreitende lichte Weite aufweist. Außerdem ist innerhalb des Ringflansches 14 eine Bohrung 18 vorgesehen, welche seitlich durch eine konische Mantelfläche 19 begrenzt ist. Die Aussparung ist hinsichtlich ihres Durchmessers so °τοβ ^ehalten, daß im Aussparungsgrund ein Ringkragen 20 gebildet wird und somit eine Absatzstufe zwischen der Bohrung 18 und dem Durchlaß 17 entsteht Die Spannschrauben 16 sind im Ringflansch 14 fest verankert und ihr Schraubenschaft 21 steht gegenüber dem Ringflansch 14 axial vor. Der Ringflansch 14 kann ein Spritzgußtefl aus Leichtmetall sein.

Der untere Ringflansch 13 weist ebenfalls einen Durchlaß 22 auf, dessen Durchmesser größer ist als der des unteren Rohres 10. Ebenfalls ist in diesem Ringflansch 13 eine durch eine konische Mantelfläche 24 begrenzte Bohrung 23 angeordnet Auch hier wird durch einen radial nach innen gerichteten Ringkragen 25 eine Absatzstufe gebildet. In seitlichen Flanschen 15 sind Durchgangslöcher 26 vorgesehen, durch die die Schraubenschäfte 21 der Spannschrauben 16 frei hindurchgreifen können. Mittels Unterlegscheiben 27 und Muttern 28, die auf die Schraubenschäfte 21 aufbringbar sind, wird die Kupplungseinheit 12 zusammengehalten.

Zu der Kupplungseinheit 12 gehört ferner eine elastische Dichtmanschette 29, insbesondere aus Gum-

If) mi. Diese weist im Innern stufenförmig abgesetzte Abschnitte 30 und 31 auf, deren engerer Abschnitt 30 auf den Außendurchmesser des Oberrohres 11 und deren erweiterter Abschnitt 31 auf den Durchmesser des Unterrohres i0 abgestimmt ist. Dadurch entsinnt im Inneren der Dichtmanschette 29 eine Anschlagschulter 32. Die Dichtmanschette 29 bildet einen Kreisringkörper, der außenseitig durch kegelige Flächen 33 und 34 begrenzt ist. Diese Flächen 33 und 34 sind so angeordnet, daß ihre Neigungen gegenläufig ausgerichtet sind, so daß sich der Körper zu beiden Endstirnflächen 35 und 36 hin verjüngt. Die untere Fläche 34 ist dabei flacher gehalten als die obere Fläche 33. Entsprechend den unterschiedlichen Neigungen der Flächen 33 und 34 sind auch die konischen Mantelflächen 19 und 24 in den Ringflanschen 13 und 14 so ausgeführt, daß die Dichtmanschette 29 auf Teilen ihrer axialen Länge formschlüssig innerhalb der Bohrungen 18 und 23 der beiden Ringflansche 13 und 14 aufgenommen werden kann. Dadurch wird eine satte

JO und vollflächige Anlage zwischen den ringflanschseitigen konischen Mantelflächen 19 und 24 und den dichtmanschettenseitigen kegeligen Flächen 33 und 34 erzielt.

In der in Fig.2 dargestellten Gebrauchslage stützt sich das untere Rohr 10 über seine Endstirnfläche 37 an der Anschlagschulter 32 im Innern der Dichtmanschette 29 ab, welche vom Ringflansch 13 auf Teilen ihrer Länge umgriffen ist. Der zweite Ringflansch 14 umgreift die Dichtmanschette 29 von der Gegenseite her. Nach

"to Aufschrauben der Muttern 28 auf die Schraubenschäfte 21 bildet die Kupplungseinheit 12 eine zusammenhängende Baugruppe. Vor Inbetriebnahme des Antennenmastes sitzt das Oberrohr 11 im Unterrohr 10. Soll nun der Antennenmast an seinem Bestimmungsort gebrauchsfertig montiert werden, ist es lediglich erforderlich, das Oberrohr 11 bis auf die geeignete Auszugshöhe aus dem Unterrohr 10 axial herauszuziehen. Die Sicherung erfolgt durch Anziehen der Muttern 28 wodurch die beiden Ringflansche 13 und 14 axia

so gegeneinander bewegt werden und infolgedesser aufgrund der axialen Abstützung der Endstirnflächen 35 und 36 der Dichtmanschette an den Ringkragen 20 unc 25 der Ringflansche 13 und 14 einerseits und aufgrüne der Abstützung der Außenmantelflächen 33 und 34 ar den konischen Mantelflächen 19 und 24 andererseits eine derartige Verpressung der Dichtmanschette 2£ herbeigeführt wird, daß diese sich auf ihrem gesamter Umfang an den Mantelflächen sowohl des Oberrohre! 11 als auch des Unterrohres 10 vollständig abstützt unc hier nicht nur einen verdrehstabilen Reibschluß bewirkt sondern auch eine ringsherum verlaufende Ringdich tung entstehen läßt, die kein Eindringen von Feuchtig keit mehr zuläßt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Rohrverbindung für teleskopartig ineinandergeführte Rohre eines Antennenmastes, bestehend aus einer das äußere und das innere Rohr im Verbindungsbereich umfassenden und durch Umfangsklemmung gegeneinander arretierbaren muffenartigen, eine elastische Dichtung aufweisenden Kupplungseinheit, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinheit (12) aus zwei im Abstand voneinander angeordneten einteiligen Ringflanschen (13, 14) besteht die mittels axial gerichteter Spannschrauben (16) gegeneinander verspannbar sind und die jeweils eine sich konisch zum Verbindungsbereich erweiternde Bohrung (18) aufweisen, welche durch einen nach innen vorspringenden Ringkragen (20) begrenzt ist, und daß die Dichtung aus einer innerhalb der Bohrung (18) angeordneten, sich gegen die konischen Mantelflächen (19,24) und den Ringkragen (20) abstützenden, einteiligen Dichtmanschette (29) besteht, deren Innenbohrung entsprechend den Außendurchmessern der Rohre (10, 11) stufenförmig abgesetzte Abschnitte (30,31) aufweist.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die außenseitigen gegenläufig gerichteten, kegeligen Außenmantelflächen (33, 34) der Dichtmanschette (29) unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen, wobei die Neigung der dem erweiterten Abschnitt (31) der Innenbohrung der Dichtmanschette (29) zugeordneten Fläche (34) gegenüber der dem engeren Abschnitt (30) der Dichtmanschette (29) zugeordneten Fläche (33) flacher ist und die Innenmantelfläche (19, 24) innerhalb der Bohrungen (18, 23) der Ringflansche (13, 14) entsprechende Neigungen aufweisen, wobei sich jede kegelige Außenmantelfläche (33, 34) der Dichtmanschette (29) etwa über ihre halbe axiale Länge erstreckt.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannschrauben (16) am einen Ende fest im einen Ringflansch (14) verankert sind, während sie mit ihren Schraubenschäften (21) den anderen Ringflansch (13) durchgreifen.