DE2731242C2

DE2731242C2 - Verbindungsanordnung für zwei Rohre mit Blockierung bei Zugbeanspruchung

Info

Publication number: DE2731242C2
Application number: DE2731242A
Authority: DE
Inventors: Georges Eugéne Pont-à-Mousson Bram
Original assignee: Pont-A-Mousson Sa 54017 Nancy Fr
Current assignee: Pont-A-Mousson Sa 54017 Nancy Fr
Priority date: 1976-07-13
Filing date: 1977-07-11
Publication date: 1983-07-14
Also published as: AU2696477A; FR2358610A1; IT1083545B; FR2358610B1; US4194769A; JPS538818A; AU509131B2; CA1076162A; DE2731242A1; IN148593B; JPS5728831B2; DD131404A5; GB1573363A

Description

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindebohrungen (14c,) in Muttern (24) vorgeseher· sind, die sich in Ausschnit- ,5 ten (25) befinden, die im Raiid der Muffenschulter (llcjausgebildet sind.

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsanordnung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch S.

Eine Verbindungsanordnung dieser Art ist bekannt (DE-Gbm 18 88 837). Das eine Rohr besitzt hierbei ein glattes Endstück und das andere eine Muffe, wobei zwischen dem glatten Endstück und der Muffe ein Dichtungsring angeordnet ist Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß beim Verlegen der Rohre häufig auftretende Winkelabweichungen aufgenommen wer* den können. Die bei Zugbeanspruchungen auf die Verbindungsanordnung wirksame Blockiereinrichtung besitzt am glatten Endstück eine Schulter zwischen dem Eingang der Muffe und dem Dichtungsring. Ferner besitzt die Blockiereinrichtung einen geschlitzten Ring, der das glatte Endstück zwischen dem Muffeneingang und der Schulter des glatten Endstücks festklemmt und am gesamten Umfang der Schulter unter der Wirkung einer durch einen Schraubring gebildeten Halteeinrichtung anliegt. Der Schraubring ist axial in die Muffe 6ο einschraubbar und zwischen dem Muffeneingang und dem geschlitzten Ring angeordnet Der Schraubring stützt sich an dem geschlitzten Ring auf der gegenüber' liegenden Seite der Schulter des glatten Endstücks a.b. Allgemein gilt für Verbindungsanordnungen dieser Art, daß dann, wenn Rohrdichtungen im Betrieb Kräften ausgesetzt sind, die das Bestreben haben, die Rohre zu trennen, wie z. B. in der Nähe von Krümmungen, T-Stücken u, dgl,, insbesondere bei großen Durchmessern und/oder hohen Drücken dieser Kräfte auf den gesamten Umfang der Muffe verteilt werden sollten. Deshalb muß der geschlitzte Ring, der zwangsläufig zum glatten Endstück koaxial ist und sich daher auf dem gesamten Umfang der Schulter des glatten Endstücks stützt, auch am gesamten Umfang der Muffe anliegen, die hierzu nicht parallel verläuft Ferner hat eine derartige Verbindungsanordnung dem Umstand Rechnung zu tragen, daß eine absolute Koaxialität aufeinanderfolgender Rohre beim Verlegen nicht erreicht wird, vielmehr an jeder Verbindungsstelle sich eine nicht vorhersehbare geringe Abweichung ergibt Hierzu sind bei der bekannten Verbindungsanordnung am geschlitzten Ring und an der darauf einwirkenden Halteeinrichtung Kugelflächen vorgesehen, die zwar auch bei Winkelabweichungen während des Betriebs der verlegten Rohre wirksam sind, die jedoch die Herstellung der Verbindungsanordnung verteuern und auch radiale Kraftkomponenten hervorrufen, die mitunter zu einem Platzen der Muffe und/oder zu einem Bruch des glatten Endstücks führen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbindungsanordnung der in der DE-Gbm 18 88 837 beschriebenen Art hinsichtlich der Halteeinrichtung derart zu verbessern, daß eine Kräfteverteilung am Umfang in wirtschaftlicher und einfacher Weise auch dann ermöglicht wird, wenn beim Verlegen der Rohre Winkelabweichungen auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnendes!. Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst, wobei zweckmäßige Ausgestaltungen in den Unteransprüchen angegeben sind.

Nach Maßgabe der Erfindung ist die Halteeinrichtung durch Schraubbolzen gebildet, welche axiale, über den Umfang verteilte Gewindebohrungen einer am Muffeneingang angeordneten, radial nach innen ragenden Muffenschulter durchsetzen. Dadurch können unabhängig von der axialen Lage und der Winkelabweichung des glatten Endstücks alle Schrauber, am Umfang des geschlitzten Rings angreifen, indem sie unterschiedlich eingeschraubt werden. Damit kommt es mit einfachen Maßnahmen zu einer entsprechenden Verteilung der Kräfte über den Umfang.

Zwar ist es in Zusammenhang mit einer Halteeinrichtung an einer Verbindungsanordnung bekannt (FR-PS 13 18 671) Schraubenbolzen zur Festlegung eines Ringes vorzusehen, welcher mit einer radial inneren Fläche mit einer komplementär ausgebildeten Schulter am Übergang zum zylindrisch aufgeweiteten Endstück eines der Rohre so zusammenwirkt, daß eine Trennung der beiden Rohre verhindert ist Allerdings dienen dort die Schraubenbolzen nur dazu, den Ring fest an die Muffen-Stirnfläche anzulegen, sie spielen in Zusammenhang mit einer möglichen Winkelabweichung jedoch keine Rolle.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 im Axialschnitt eine Hälfte einer Ausführungsform einer Verbindungsanordnung vor der Verschraubung,

F i g. 2 eine entsprechende Darstellung in verkleinertem Maßstab bei einer Winkelabweichung,

Fig.3 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausfuhrungsform,

Fig.4 eine Fig.2 entsprechende Darstellung nach der Verschraubung,

Fig.5 eine abgewandelte Ausführungsform der Anschlagschulter des geschlitzten Rings, und

F i g. 6 und 7 in Vorderansicht und im Längsschnitt eine weitere Ausfuhrungsform der Gewindebohrungen des Muffenrings,

Die Verbindungsanordnung der Fig.I und 2 verbindet zwei metallische Kanalisationsrohre, z.B. zwei Gußrohre T₁ und Ti, voü denen das eine 7» mit einem glatten, am Ende 2 abgeschnittenen Endstück 1 versehen ist und das andere 7} eine Muffe 3 hat, deren Boden durch eine innere Schulter 4 gebildet ist, die das to glatte Endstück umgibt

Das glatte Endstück 1 hat einen erhabenen Anschlag 5, der bei diesem Beispiel in bekannter Weise eine einfache, in der Fabrik angebrachte Schweißraupe ist

Die Muffe 3 hat einen einzigen Hohlraum mit einem nach innen fortschreitend abnehmenden Durchmesser. Eine erste zylindrische Kammer 6 mit einem ausreichend großen Durchmesser, der etwa gleich dem Außendurchmesser der Dichtung im Ruhezustand, d. h. im umkomprimierten Zustand ist, ist durch eine kegelstumpfförmige Schrägfläche mit einer zweiten zylindrischen Kammer 8 verbünden, die mit dem Boden 4 der Muffe verbunden ist Diese Ausbildung ersiöglicnt bei radialer Kompression die Anordnung eines Dichtungsrings G aus elastischem Material, z. B. aus Kautschuk oder einem anderen Elastomer, wenn das glatte Endstück 1 in die Muffe 3 eingesetzt ist Der äußere Halbquerschnitt des Dichtungsrings ist halbkreisförmig, während der innere Halbquerschnitt zwei radiale Flanken hat, die durch eine innere Kante verbunden sind, so daß ein Winkel von etwa 140° gebildet ist Der minimale Innendurchmesser des Dichtungsrings entsprechend der Kante ist größer als der Außendurchmesser des glatten Endstücks 1, und zwar entsprechend der Größenordnung des Außendurchmessen; des Anschlags 5. Der Dichtungsring wird in der Bereitstellung im umkomprimierten Zustand (Fig. 1) in der Kammer 6 in einer später beschriebenen Weise längs der Schrägfläche 7 gedrückt, so daß er radial komprimiert wird, bis er völlig in der Kammer 8 im radial komprimierten Zustand zwischen der Muffe 3 und dem glatten Endstück 1 (F i g. 2) angeordnet ist

Der erhabene Anschlag 5 ist um eine Strecke von dem Ende 2 des glatten Endstücks 1 entfernt daß ersieh nach Herstellung der Verbindung (Fig.2) völlig hinter der 4j Schrägfläche 7 der Muffe zu deren Boden hin befindet, unabhängig davon, welche Winkelabltnkung die Rohre innerhalb der zulässigen Grenzen haben.

Außerdem ist ein Metallring 9 vorgesehen, dessen Querschnitt etwa rechteckig ist eine später erläuterte >u Abschrägung hat in der a;.ialen Richtung eben ist der das glatte Endstück 1 umgibt und es elastisch festhält, da sein Innendurchmesser etwas geringer als der Außendurchmesser des glatten Endes ist und er axial geschlitzt ist so daß sein Innendurchmesser erweitert werden r~> kann, um den Durchgang des Anschlags 5 beim Einführen des glatten Endstücks in die Muffe zu ermöglichen. In der erweiterten Stellung des Ringes hält ein nicht gezeigter Keil die Ränder des Schlitzes auseinander. Der Außendurchmesser des Ringes ist im Klemmzustand auf dem glatten Endstück etwas geringer als der Innendurchmesser der Kammer 8, um in diese eindringen zu können, wie später erläutert wird. Die zum Eingang der Muffe gerichtete Stirnfläche 10 des Ringes ist um etwa 5 bis 10° leicht abgeschrägtes wobei die Spitze der Abschrägung zur Achse des Ringes gerichtet ist.

Die Muffe hat an ihren Eingang einen erhabenen

Anschlag, der durch eine radial nach innen ragende Schulter ti gebildet ist, die die Ausnehmung der Muffe schließt und deren Innendurchmesser etwa in der Mitte zwischen dem Innendurchmesser und dem Außendurchmesser des Ringes 9 liegt Die innere Stirnseite 12 der Schulter hat eine leichte Abschrägung entsprechend der der Stirnseite des Ringes 9. An der Außenkante der Schulter begünstigt eine Abschrägung 13 die Zentrierung des glatten Endstücks beim Einsetzen. Die Schulter 11 ist von axialen Gewindebohrungen 14 durchsetzt deren Achsen gegenüber der Achse der Muffe um eine Strecke entsprechend etwa dem Außendurchmesser des Ringes 9 versetzt sind. Für das Einbringen des Dichtungsringes ist es notwendig, daß wenigstens drei Bohrungen vorhanden sind, wie später beschrieben wird. Zur Verbindung werden diese drei Bohrungen durch eine Anzahl von Bohrungen entsprechend dem axialen Druck, den man ausgleichen will, ergänzt In diesen Gewindebohrungen befinden sich Schraubenbolzen, deren Einsetzen die Verschiebung des geschlitzten Ringes 9 ermöglicht Die Spitze 16 diey-r Schraubenbolzen ist kegelförmig entsprechend der Abschrägung des geschlitzten Ringes 9 ausgebildet Diese Berührung entsprechend den Schrägfischer, bewirkt eine radiale Reaktion, die, wenn der Keil zur Erweiterung des Ringes 9 herausgenommen ist den Ring auf dem gesamten Umfang des glatten Endstücks zur Auflage bringt und eine gleichmäßige Verschiebung des Dichtungsringes G in deren Aufnahme ermöglicht

Im folgenden wird die Montage der Verbindung beschrieben: Der Ring 9 wird zunächst spiralförmig verformt, um hinter die Schulter 11 zu gelangen, dann mittels eines Keils erweitert um in die erste Kammer 6 der Muffe zu gelangen. Der Dichtungsring G ist eingesetzt und befindet sich in Bereitstellung in der Kammer 6 nahe der Schrägfläche 7. Das glatte Endstück 1 wird in die Anordnung eingesetzt und sein Anschlag 5 gelangt leicht in den Ring 9 und den Dichtungsring G. Der Keil zur Erweiterung des geschlitzten Ringes 9 wird nun herausgezogen, so daß der Ring wieder das glatte Endstück 1 berührt. Mittels der Schraubenbolzen 15 wird auf den Ring 9 ein Druck ausgeübt, der auf den Dichtungsring G einen Druck ausübt Dieser wird längs der Schrägfläche 7 zusammengedrückt und nähert sich dem ringförmigen Raum der Kammer 8 hinter dem Anschlag 5. Die Blockierung der Verbindung beginnt, sobald der Ring 9 den Anschlag berührt

Fig.2 zeigt, daß selbst bei einer Winkelabweichung der geschlitzte Ring 9 den Eingang der Kammer 8 derart schließt, daß der Dichtungsring G nicht in die Kammer 6, die druckfrei ist durch den Druck des Strömungsmittels in dem Leitungssystem zurückgeschoben werden kann. Die Länge der Kammer 8 ist ausreichend groß, damit sie nicht nur den Dichtungsring G und den Anschlag 5, sondern auch einen beträchtlichen Teil des Ringes 9 entsprechend dessen Eindringtiefe im Falle der maximal zulässigen Winkelabweichung aufnehmen kann. Außerdem muß die axiale Abmessung des geschlitzten Ringes 9 ausreichend sein, damit in der gleichen, der maximalen Abweichung entsprechenden Lage sein am meisten in die Kammer 8 eingedrungener Teil ausreichend aus dieser vorsteht, damit die Schraubenbolzen 15, die sich in diesem Bereich befinden, trotz des Vorhandenseins der Schrägfläche 7 stets an seiner Stirnseite 16 anliegen.

Um den regelmäßigen Vorrchub des Dichtungsringes G sicherzustellen, um jedoch auch die Blockierung unter günstigen Bedingungen zu verwirklichen ist es zweck-

mäßig am Anfang nur drei, am Umfang der Muffenschulter 11 regelmäßig entfernte Schraubenbolzen 15 zu verwenden. Am Beginn der Blockierung tritt daher eine gleichmäßige Berührung zwischen dem geschlitzten Ring 9 und dem Anschlag 5 unabhängig von der i Winkelabweichung zwischen den Rohren auf. Diese Abweichung liegt selbstverständlich innerhalb bestimmter zulässiger Grenzen. Eine derartige Abweichung führt nur dazu, daß die drei Schraubenbolzen unterschiedlich vorstehen, um auf den geschlitzten Ring 9 bis in zu seiner Berührung mit dem Anschlag 5 einen Druck auszuüben. Wenn die Berührung erreicht ist, vervollständigt man diese durch zusätzliche Schraubenbolzen, die notwendig sind, damit der Materialquerschnitt bei einer evtl. Rückbewegung des glatten Endstücks ü ausreichend ist, um den Betriebsdruck auszugleichen, der in dem Leitungssystem herrscht.

Die Fig.3 und 4 zeigen die Anwendung der Halteeinrichtung auf eine Verbindung mit einer Dichtung mit radialer Kompression bei unabhängiger 2<> Anordnung. Der Dichtungsring G, nimmt sofort seine Endstellung in der Muffe 3a ein. Diese hat zwei Kammern, eine Blockierungskammer 17 und eine Dichtungskammer 18, die durch einen radialen inneren Ring 19 getrennt sind, der das glatte Endstück 1 umgibt. Die Kammer 18 nimmt die Dichtung G₁ auf und hat nahe dem Ring 19 eine Nut 20, die einen Absatz 21 des Dichtungsringes aufnimmt, der diese hält und verhindert, daß er beim Eindringen des glatten Endstücks in die Muffe mitgenommen wird, wobei er einen inneren jo breiten Abschnitt aufweist, dessen Durchmesser kleiner als der Außendurchmesser des glatten Endstücks ist. Der Ring 19 hält den Dichtungsring G, fest, wenn das Leitungssystem in Betrieb ist, und hindert ihn daran, unter der Wirkung des in dem Ringraum, der am Boden der Muffe verbleibt, herrschenden Druckes herausgeschoben zu werden.

Die Kammer 17 der Muffe ist auch in diesem Falle durch eine Schulter 11a geschlossen, die mit drei Gewindebohrungen 14a versehen ist, in die Schraubenbolzen 15a eingreifen. Der axiale Abstand zwischen der Muffenschulter lla und dem Ring 19 ist ausreichend, damit der Ring 9a eine Neigung entsprechend der maximal zulässigen Winkelabweichung durchführen kann. Die axiale Abmessung des Ringes 9a kann wesentlich kleiner als die des Ringes 9 sein, der in diesem Falle nicht in eine zweite Kammer eindringt, weshalb dieser Ring einen etwa quadratischen Querschnitt mit Ausnahme einer Abschrägung hat.

Die Anbringung der Anordnung wird nur insoweit beschrieben, als sie Vorgänge betrifft, die sich von den vorherigen unterscheiden:

Das Vordringen des glatten Endstücks 1 hört auf, wenn der Anschlag 5 an einem Punkt seines Umfanges auf den Ring 19 trifft, der einen Innendurchmesser hat, der geringer als der Außendurchmesser des Anschlages ist. Das weitere Vordringen des Ringes 9a entspricht nurmehr einer durch die Schraubenbolzen 15a ausgeübten Klemmwirkung zur Blockierung Dieses Vorrücken erfolgt ebenfalls mittels drei Schraubenbolzen, und sobald eine gleichmäßige Umfangsberührung zwischen dem Ring 9a und dem Anschlag 5 erreicht ist. vervollständigt man den Vorgang durch Hinzufügen einer bestimmten Anzahl von Schraubenbolzen.

Bei den beiden vorherigen Ausführungsformen erhält man unabhängig von der Winkelabweichung zwischen den Rohren eine gleichmäßige Blockierung.

Die Durchführung ist besonders einfach, da die ringförmigen Teile in der Muffe vor dem Eindringen des glatten Endstückes eingesetzt werden, und es dann nurmehr notwendig ist, Schraubvorgänge über den Ring am Ende der Muffe durchzuführen.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform ist der erhabene: Anschlag für den geschlitzten Ring 9 in bekannte r Weise durch eine der Flanken 5b einer Nut 22 ersetzt, die in der Außenseite des glatten Endstücks ausgebildet und ausreichend breit ist, damit der Ring 9 darin einrasten und an dieser Flanke 5b zur Anlage kommen kann.

Bei der Ausführungsform der Fig.6 und 7 sind die Gewindebohrungen 14cnicht direkt in der Muffenschulter 11 c ausgebildet, sondern in Muttern 23, die an einem Ende einen äußeren quadratischen Ring 24 haben und die in Ausschnitte 25 eingesetzt sind, die beim Gießen an den Rändern der Schulter lic gebildet werden und eine Form entsprechend den Muttern haben, d. h. einen quadratischen Einschnitt 26 zur Aufnahme des Ringes 24 am einen Ende auf der Seite der Kammer 6 bzw. 17.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verbindungsanordnung for zwei Rohre mit Blockierung bei Zugbeanspruchung, wobei das eine Rohr ein glattes Endstück und das andere eine Muffe _s hat, zwischen denen ein Dichtungsring angeordnet ist und eine Winlcelabweichung auftreten kann, und die Blockiereinrichtung eine Schulter an dem glatten Endstück aufweist, die zwischen dem Eingang der Muffe und dem Dichtungsring angeordnet ist, und einen geschlitzten Ring, der das glatte Endstück zwischen dem Muffeneingang und der Schulter des glatten Endstücks festklemmt und an dem gesamten Umfang der Schulter unter der Wirkung einer axial

in die Muffe einschraubbaren Halteeinrichtung _;5 anliegt, die zwischen dem Muffeneingang und dem geschlitzten Ring angeordnet ist und sich an dem geschlitzten Ring auf der gegenüberliegenden Seite der Schulter des glatten Endes abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung durch Schraubenbolzen (15, \5a) gebildet ist, die axiale, über den Umfang verteilte Gewindebohrengen (14, 14a, t4c) einer am Muffeneingang angeordneten, radial nach innen ragenden Muffenschulter(ll,lla,llc^durchsetzen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Stirnseite (12) der Muffenschulter (11, Ua, Uc) und die äußere Stirnseite (SO) des geschlitzten Rings (9, 9a) in derselben Weise abgeschrägt sind, und daß die Enden (16) der Schraubenbolzen (15, \5a) mit entsprechender Neigung kegelig geformt sind.