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Flanschlose Rohrverbindung zum dichten Verbinden der Enden
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von Rohrleitungen Die Erfindung betrifft eine flanschlose Rohrverbindung
zum dichten Verbinden der Enden von Rohrleitungen, die die übliche Verbindung über
Druckflansche ersetzen soll. Solche llallscllvtlbincluncaell erfordern beim Verlegen
von Rohrleitungen aus Blech aufwendige Schweißarbeiten an der Baustelle, wie auch
aer Platzbedarf für die Flansche ein Verlegen von Rohrleitungen beispielsweise im
Eckbereich zwischen der Wand und der Decke eines Raumes behindert.
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Flanschlose Rohrverbindungen sind bekannt, beispielsweise solche mit
Explosivverformung zwischen übergreifenden Rohrteilen (DE-OS 24 08 801), Zum Verbinden
von Rohren als Konstruxtionselemente, die nicht der Weiterleitung von irgendwelchen
Stoffen dienen, ist auch eine Innenklemm-Spreizverbindung mittels Keilwirkung bekannt
(DE-OS 23 26 640).
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flanschlose Rohrverbindung
für Rohrleitungen insbesondere aus Stahlblech im Durchmesser von über 100 mm zu
schaffen, die gegenüber der flanschlosen Rohrverbindung durch Explosivverformung
sich nur mechanischer Mittel bedient, demontierbar ist und keiner besonderen Herrichtung
der zu verbindenden Rohrleitunys-Enden bedarf. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalsverbindung
nach Patentanspruch 1 gelöst.
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Wesentlichstes Element der Erfindung ist ein lnnenspannring in der
Art einer dliederkette mit sowohl radialer als auch axialer Spannkomponente, von
dem lediglich zwei abgekröpfte Endglieder nach außen geführt zu werden brauchen,
um durch Anziehen einer Spannschraube den Spannring unter Zugspannung zu setzen,
wobei die radiale Spannkomponente der zugfesten Verbindung zwischen Rohrleitungsende
und einem gemeinsamen äußeren Hohlkörper dient und die resultierende axiale Spannkomponente
für das Zusamlel(lrücken e es L)ichCungsrinrJcs ausnutzt wird.
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Die axiale Spannkomponente eines jeden Spannringes wird durch eine
zugfeste Verbindung der Glieder des Spannringes erhalten, indem unter Benutzung
der Keilwirkung durch die Zugspannung im Spannring Teile von Spannringgliedern elastisch
aufspreiz-Dar gemacht sind. Eine besondere Ausführungsform der zugfesten Verbindung
von Gliedern der Spannringe ist im Patentanspruch 2 angegeben.
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Wenn auch die radiale Spannungskomponente der Spannringe ausreichen
kann, um eine zugfeste Verbindung der Rohrleitungsenden zu erhalten, so ist es im
Rahmen der Erfindung möglich und zu empfehlen, die axiale Spannungskomponente der
Spannringe nicht nur zum Zusammendrücken eines Dichtungsringes zu nutzen, sondern
über Keilwirkungen heranzuziehen zur Verstärkung der Wirkung der radialen Spannungskomponente,
wie es in den Patentansprüchen 3 und 4 angegeben ist.
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Zur Verbindung von Rohren großen Durchmessers ist eine Mehrfachanordnung
von Spannringen für jedes Rohrleitungsende nach Patentanspruch 5 angezeigt, wobei
zwischen benachbarten Spannringen lose Zwischenringe vorzusehen sind, sofern die
Spannringe mit seitlichen Keilflächen versehen sind.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Rohrverbindung dargestellt, und zwar zeigen
Fig. 1 ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel einer Rohrverbindung, in der oberen Hälfte im Axialschnitt und
in der unteren Hälfte in Ansicht, links im entspannten und rechtem gespannten Zustand,
Fix3. 2 einen senkrechten Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 zur Darstellung
eines Spannringes, in der unteren Hälfte im entspannten und in der oberen Hälfte
im gespannten Zustand, Fig. 3 eine teilweise Ansicht auf die Verbindung zweier Glieder
des Spannringes in Pfeilricntung B in Fig. 2, die linke Hälfte im ent-#1#;#nnten
und die rechte Hälfte irn qespannten Zustand, Fig. 4 den linken Bereich einer Rohrverbindung
nach Fig. 1 mit zwei Spannringen, Fig. 5 eine Variante zur Rohrverbindung gemäß
Fig.1, in der linken Hälfte im entspannten und in der rechten Hälfte im gespannten
Zustand und Fig. 6 eine Variante einer Rohrverbindung mit Spannringen, die gerade
Seitenflächen haben, links im entspannten und rechts im gespannten Zustand.
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Zur flanschlosen Verbindung der aus Fig. 1 ersichtlichen Rohrleitungs-Enden
1 und 2 dient zunächst ein beide Rohrleitungs-Enden übergreifender starrer Hohlkörper
3, der im Ausführungsbeispiel eine gerade Hülse ist, möglicherweise aber auch zum
Verbinden von zwei im Winkel zueinander verlaufenden Rohrleitungen als Winkelstück
ausgeführt sein könnte.
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Der hülsenartige Hohlkörper 3 ist im Bereich eines jeden Rohrleitungs-Endes
1 bzw. 2 mit länglichen inneren zylindrischen Ausnehmungen 4 und 5 zur Aufnahme
von och zu beschreibenden Innen-Spannelementen versehen. Die Ausnehmungen 4, 5 erstrecken
sich beiderseits eines die Stoßstelle der Rohrleitungs-Enden übergreifenden mittleren
Bereichs 3a des Hohlkörpers 3, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser der
Rohrleitungs-Enden entspricht bzw. etwas größer ist als dieser Außendurchmesser.
Als Anschlagbegrenzung für die in den Hohlkörper 3 einschiebbaren Rohrleitungs-Enden
1, 2 hat der mittlere Bereich 3a einen inneren Bund 3b.
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Die länglichen Ausnehmungen 4,5 sind aussen durch Stützringe 6,7 begrenzt,
die mittels eines Schwerspannstiftes 16 oder durch Schrauben lösbar befestigt sind,
aber auch angekönnten./ schweiet sei / Beiderseits des mittleren Bereichs 3a des
Hohlkörpers 3 sind innere Klemmrinyc 8 und 9 eingesetzt, die mit einer dem mittleren
Bereich zugewandten Schrägfläche 8a bzw. 9a versehen sind, wobei im Bereich der
Schrägflächen Dichtungsringe 10 und 11 eingesetzt sind, die bei einer axialen Verstellung
der Klemmringe 8, 9 nach innen hin zusammengedrückt werden und die Rohrverbindung
druckdicht machen.
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Als Innen-Spannelemente dienen Spannringe 12 und 13 in der Art von
Gliederketten, die durch eine innere Ringfeder 14 bzw. 15 nachgiebig nach außen
gedrückt werden. Beide Spannringe 12, 13 sind im Aufbau gleich.
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Der in Fig. 2 im Querschnitt dargestellte Spannring 12 hat Endglieder
12a, die zu einander gegenüberliegenden Augen 17 abgekröpft sind und zur Aufnahme
einer Spannschraube 18 dienen. Die zu Augen 17 abgekröpften Enden der Endglieder
12a treten durch je einen Querschlitz 19 des Hohlkörpers 3 nach außen und stellen
die einzigen Teile der Rohrverbindung dar, die den Außenumfang des Hohlkörpers 3
überragen. Da der Spannring in der Art einer Gliederkette mit gebogenen Einzel-
gliedern
ausgebildet ist, legt sich der Spannring unter Zugspannung an der Oberfläche des
Rohrleitungs-Endes 1 an, wenn die Spannschraube 18 angezogen wird, wie die obere
Hälfte von Fig. 2 zeigt. Die Zugspannung in dem Spannring 12 ist hier durch tangential
zum Rohrleitungs-Ende 1 verlaufende Pfeile angedeutet. Die radiale Verspannung zwischen
Spannring und Rohrleitungs-Ende ist durch radial gerichtete Pfeile angedeutet.
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Ein Spannrin.cj yemäS der Erfindung hat nicht nur eine radiale Spannungskomponente,
wenn die Druckschraube 18 angezogen wird, sondern auch eine axiale Spannungskomponente,
wie anhand von Fig. 3 näher erläutert wird. Hier erkennt man die zugfeste Verbindung
von zwei Gliedern 12b und 12c des Spannringes 12 dergestalt, daß Teile dieser Spannringglieder
unter Zugspannung durch Keilwirkung in axialer Richtung, d.'h. in Längsrichtung
der zylindrischen Ausnehmungen 4 bzw. 5 im Hohlkörper 3, elastisch aufspreizbar
sind. Im Ausführungsbeispiel einer zugfesten Verbindung von Spannkettengliedern
nach Fig. 3 hat das Glied 12c an einem Ende einen schwalbenschwanz ähnlichen Doppelkeil-20,
der in eine gabelförmige Ausnehriiung 21 mit keilförmigen Gegenflächen am gegenüberliegenden
Ende des Gliedes 12b eingreift. Die Ausnehmung 21 ist so gestaltet, daß die keilförmigen
Gegenflächen 21a der gabelförmigen Ausnehmung 21 an elastisch biegbaren Wangen 22
angeformt sind, die seitlich der gabelförmigen Ausnehmung 21 verlaufen. Die rechte
Hälfte in Fig. 3 zeigt zwei benachbarte Glieder des Spannringes 12 unter Zugspannung
im Spannring, durch die aufgrund des Doppelkeils 20 und der Gegenflächen 21a die
Wangen 22 in axialer Richtung auseinander gespreizt werden, wodurch axiale Spannkräfte
des Spannringes 12 wirksam werden, wie durch die Pfeile 23 angedeutet ist. Da diesen
axialen Spannkräften 23 die Seitenwände der Spannringglieder 12b zugeordnet sind,
verdeutlichen in Fig. 1 rechte Hälfte die Pfeile 23 die axiale Spannungskomponente
eines jeden gespannten
Spannringes 12 bzw. 13.
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Bevor das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 weiter erläutert wird, wird
auf das im Aufbau einfachste Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 verwiesen, in der ebenfalls
die Pfeile 23 die axiale Spannungskomponente eines Spannringes 13 andeuten.
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Für dieses Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 wird lediglich die rechte
Aufnahme des Hohlkörpers 3 für das Rohrleitungs-Ende 2 beschrieben, da die Anordnung
auf der linken Zeichnungshälfte spiegelbildlich gleich ist. Wie ersichtlich, hat
der Spannring 13 bzw. seine Einzelglieder gerade Seitenflächen, die bei der axialen
Aufspreizung der Wangen 22 (Fig.3) an einem äußeren lösbaren Stützring 7' einerseit:
und einem inneren Klemmring 9' verspannend angreifen. Durch die axiale Spannungskomponente
(Pfeile 23) wird der Klemmring 9' unter Abstützung der gesamten Anordnung an dem
äußeren Stützring 7' bis zur Anlage am mittleren Bereich 3a des Hohlkörpers 3 nach
links verschoben, wobei der Dichtungsring 11 zusammengedrückt wird. Da durch die
radiale Spannungskomponente des unter Zugspannung stehenden Spannringes 13 die Spannringglieder
mit großer Druckkraft an dem Umfang des Rohrleitungs-Endes 2 zur Anlage kommen und
gegenüber dem Hohlkörper 3 über die Ringe 7' und 9' ein Reibungsschluß zwischen
dem 1#ohlkörper 3 und dem Spannring 13 besteht, ist das Rohrleitungs-Ende 2 zugfest
in dem Ilohlkörper 3 eingespannt, und zwar unter Abdichtung der Rohrverbindung durch
den zusammengedrückten Dichtungsring 11.
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Zurückkommend zum bevorzugten Ausführungsbeispiel nach Fig.1 ist erkannbar,
daß die äußeren Stützringe 6 bzw. 7 und die inneren Klemmringe 8 bzw. 9 paarweise
konvergierende Keilflächen 6a bzw. 8b und 7a bzw. 9b aufweisen. Die Seitenwände
der Glieder der Spannringe 12 und 13 haben dementsprechend Gegenkeilflächen, sodaß
unter der Einwirkung der axialen Spannungskomponente (Pfeile 23) beim Spannen der
Spannringe die Ringe 6 und 8 bzw. 7 und 9 aufgrund der Keilwirkung außer
der
radialen Spannungskomponente auch einen Teil der axialen Spannungskomponente in
radiale Richtung abzweigen, wodurch die Anpressung der Spannringe an die Außenflächen
der Rohrleitungs-Enden 1, 2 vergrößert wird. Außerdem geht ein verbleibender Teil
der axialen Spannungskomponente als radiale Spannkraft in die beweglichen Klemmringe
8 und 9, wodurch ein gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 verbesserter
eibusschluß zwischen den Spannringen einerseits und dem liohlkörper 3 andererseits
hervorgerufen wird.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist eine Anordnung nach Fig. 1
linke Hälfte ergänzt durch einen weiteren Spannring 12 mit einem losen Zwischenring
24 mit zwei nach außen divergierenden Keilflächen, durch welche zusätzliche Elemente
zur Verbindung von Großrohren beliebig viele Spannringe 12(bzw.13) zum Einsatz gebracht
werden können, um die Einspannung der kohr#eiLunjs-L'tiden zur Vermeidung zu hoher
radialer Verspannunyxkräfte auf längere Rohrleitungsabschnitte zu verteilen.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 sind gegenüber dem Beispiel nach
Fig.1 die zusammenwirkenden Keilflächen umgekehrt, sodaß die axiale Spannkomponente
(Pfeile 23) hinsichtlich eines inneren Klemmringes 9" teilweise in eine radiale
Verspannung dieses Ringes gegenüber dem Umfang des Rohrleitungs-Endes 2 resultiert.
Die radiale Spannungskomponente des Spannringes 13 unter Zugspannung wird hier unter
Abbiegung der elastischen Wangen 22 (Fig. 3) nach außen wirksam.