DE3148997A1

DE3148997A1 - Flexible rohrkupplung

Info

Publication number: DE3148997A1
Application number: DE19813148997
Authority: DE
Inventors: William Thomas Ponca City Okla. Sweeney
Original assignee: Conoco Inc
Current assignee: ConocoPhillips Co
Priority date: 1981-02-12
Filing date: 1981-12-10
Publication date: 1982-08-19
Also published as: CA1166284A; FR2499668A1; PL234724A1; AU533011B2; GB2093137B; AU7814381A; DE3148997C2; GB2093137A; ZA818574B; FR2499668B1; US4487438A

Description

11152 Dr.ν.Β/Ε

CONOCO INC.
Ponca City, Oklahoma, V.St.A.

Flexible Rohrkupplung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine flexible Rohrkupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Röhren werden miteinander oder mit einer Armatur gewöhnlich durch eine Flanschkupplung mit zwei zusammenpassenden Flanschen verbunden. Zwischen die Flansche wird normalerweise eine Dichtung eingesetzt, um eine druckfeste Fluidabdichtung zu gewährleisten. Die Flansche

«c werden üblicherweise mit Schraubenbolzen verbunden, die sich deckende Löcher durchsetzen. Bei diesen bekannten Rohrkupplungen besteht das Problem, daß Kräfte, die durch eine von außen bewirkte Änderung der Position der Röhren erzeugt werden, zu einer sehr starken Beanspruchung der Flansche, der sie verbindenden Bolzen sowie einer

2Q mit den Röhren über einen Flansch verbundenen Einrichtung, wie eine Reihe von Schlamm- oder Suspensionspumpen führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrkupplung anzugeben, die einen gewissen Bewegungsspielraum zuläßt, pc also in Grenzen flexibel ist, so daß das Auftreten von starken Beanspruchungen der Verbindung vermieden oder zumindest stark herabgesetzt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete 2Q Erfindung gelöst.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind

-6-
] Gegenstand von Unteransprüchen.

Durch die Erfindung wird also eine zum Verbinden zweier Röhren oder einer Röhre mit einer Armatur oder anderen Anschlußvorrichtung geeignete flexible Rohrkupplung angegeben, welche einer !torsion sowie einem vertikalen oder horizontalen Moment der Achse der angeschlossenen Röhre ausgesetzt werden kann, ohne daß eine übermäßige Beanspruchung des anschließenden Rohrflansches und der angeschlossenen Einrichtung auftritt. Dies wird im wesentlichen durch ein Rohrteil erreicht, welches-bezüglich des Flansches abgedichtet ist, sich jedoch trotzdem frei um seine Achse drehen kann. Das Rohrteil ist nicht an seiner Befestigungsvorrichtung mit dem Flansch gekoppelt, sondern durch lange Bolzen im Abstand vom Flansch. Die Bolzen ermöglichen eine vertikale oder horizontale Bewegung sowie eine Rotationsbewegung, außerdem verringern die Bolzen die Beanspruchung in einem gewissen Maße, wenn ein Zug auf die Kupplung ausgeübt wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:

Fig. 1 eine geschnittene Ansicht eines Teiles einer flexiblen Rohrkupplung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; 25

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Reihe von Suspensionspumpen, die unter Verwendung einer Rohrkupplung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verbunden sind;

Fig. 3 eine Stirnansicht eines Teiles einer Rückhaltevorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine Schnittansicht eines Teiles einer anderen Ausführungsform einer Rückhaltevorrichtung für eine Rohrkupplung der in Fig. 1 dargestellten Art und

Fig. 5 eine Stirnansicht einer abgewandelten Ausführungform eines Teiles einer Rückhaltevorrichtung für eine Rohrkupplung gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine flexible Rohrkupplung dargestellt, welche als wesentlichen Bestandteil ein Rohrstück 10 enthält, das ein erstes Ende 11, ein zweites Ende 12 und eine strichpunktiert dargestellte Achse 13 aufweist. Das Rohrteil 10 ist so ausgebildet, daß es zu einer üblichen Röhre paßt, welche einen geeigneten, passenden Flansch oder eine andere ßefestigungs- oder Anschlußvorrichtung hat. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dient die Rohrkupplung zum Anschluß einer Röhre an den Einlaß einer Suspensionspumpe, der eine Düse oder einen Rohrstutzen 14 enthält, welcher am Ende mit einem Flansch 15 versehen ist. Der Einlaß der Suspensionspumpe ist ferner mit einer Verschleiß- Auskleidung 16 versehen. Die Verschleißauskleidung 16 ist im allgemeinen nur bei solchen Anlagen vorgesehen, bei denen der Verschleiß einen wesentlichen Faktor darstellt und sie muß periodisch ausgewechselt werden, um eine Erosion der Hauptdüse oder des Hauptrohrstutzens 14 zu vermeiden. Die Verschleiß-Auskleidung ist für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich, sondern nur als Beispiel für die Anwendung der vorliegenden flexiblen Flanschverbindungskupplung dargestellt. Zwischen einem flanschartigen Ende der Verschleiß-Auskleidung 16 und einer Ausnehmung im Flansch des Rohrstutzens 14 ist eine elastische Zwischenlage 17 vorgesehen, um die zwischen diesen Bauteilen entstehenden Beanspruchungen möglichst klein zu halten.

Durch die vorliegende Erfindung wird im wesentlichen eine lösbare flexible Verbindung oder Kopplung mit dem Flansch 15 geschaffen.

Hierzu ist ein Ausrichtflansch oder -ring 18 durch Bolzen 19 und Muttern 20, 21 am Flansch 15 befestigt. Selbstverständlich sind mehrere Bolzen 19 in Abständen um den Flansch 15 und den Ausrichtring 18 angeordnet, um den Ring 18 fest am Flansch 15 zu befestigen. Zwischen dem Ausrichtring 18 und der rohrartigen Auskleidung

16 befindet sich eine als Ganzes mit 22 bezeichnete Dichtungsvorrichtung. Die Dichtungsvorrichtung 22 besteht aus zwei Teilen, einem Stahl ring 23 und einem flexiblen, elastischen Teil 24. Das elastische Teil 24 kann aus irgend einem geeigneten Kunststoff oder Gummi bestehen, je nach den Drücken und den durch die Rohre geförderten Stoffen. Das flexible Teil ist normalerweise mit dem Metallring 23 verbunden.

Der Ausrichtring 18 weist ferner einen leichten Konus oder eine leichte Abschrägung 25 auf, welche dazu dient, das Einsetzen des Endes 11 in den Ausrichtring 18 zu erleichtern. Das Rohrteil 10 ist mit einer Rückhaltevorrichtung versehen, die sich an einer vom Ende 11 beabstandeten Stelle befindet. Die Rückhaltevorrichtung enthält im wesentlichen einen erhabenen Teil, wie einen Flansch 26, der an der Außenwand des Rohrstückes gebildet ist und sich bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel vollständig um das Rohrstück 10 erstreckt. Der Flansch 26 liegt im wesentlichen in einer zur Achse 13 des Rohrstückes 10 senkrechten Ebene. Ferner enthält die Rückhaltevorrichtung einen Rückhaltering 27, dessen Innenseite 28 einen Innendurchmesser hat, der größer als der Außendurchmesser des Rohrteiles 10 und kleiner als die maximale Höhe des Flansches 26, so daß der Rückhaltering 27 am Flansch 26 angreift und sich nicht zum Ende 11 bewegen kann, wenn auf dem Rohrteil 10 eine Kraft oder ein Druck über eine noch zu beschreibende Befestigungs- oder An-Schlußvorrichtung ausgeübt wird. Der Rückhaltering 27 ist mit dem Flansch 15 über eine Verlängerung 19a der Schraubenbolzen 19 gekoppelt und zusätzlich durch Schraubenmuttern 29 und 30 in seiner Bewegung eingeschränkt oder fixiert. Das andere Endteil 12 des Rohrstückes 10 ist mit einer Schweißfase dargestellt und im allgemeinen auf übliche Weise, z.B. durch eine Schweißnaht, mit einer anschließenden Röhre verbunden. Selbstverständlich können auch andere Mittel zum Anschließen des Rohrstückes 10 verwendet werden, wie beispielsweise ein Flansch.

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Das Rohrstück 10 weist eine Kerbe oder Ringnut 31 mit einer Kante

32 auf, auf deren Zweck noch eingegangen wird.

Arbeitsweise: Die beschriebene flexible Flansch- oder Rohrkupplung arbeitet folgendermaßen:

Bei der Montage wird die Dichtungsanordnung 22 in eine Aussparung am Ende der Auskleidung 16 eingesetzt. Dann wird der Ausrichtring 18 auf einen Teil der Dichtungsanordnung 22 gelegt und die Bolzen 19 mit lose aufgeschraubten Muttern 20 und 29 werden durch die Löcher

33 im Ausrichtring 18 und die Löcher 34 im Flansch 15 gesteckt. Nach dem Einsetzen der Bolzen 19 in die Löcher 33 und 34 werden die Muttern 20 und 21 angezogen, bis der flansch- oder ringscheibenartige Ausrichtring 18 sicher am Flansch 15 befestigt ist. Die Bolzen 19 werden in alle Löcher des Ringes 18 und des Flansches 19 eingesetzt. Wenn die anschließende Röhre schon am Rohrstück 10 angebracht ist, sollte der Rückhaltering 27 schon auf die Röhre bzw. das hintere Ende des Rohrstücks 10 aufgesetzt sein. Falls die Röhre erst später angebracht werden soll, wird nun das Rohrstück 10 in den Ausrichtring 18 gesteckt. Das Einführen des Endes 10 in den Ausrichtring wird durch die Abschrägung 25 erleichtert. Der Außendurchmesser des Rohrstücks 10 soll ziemlich genau mit dem Innendurchmesser des Ausrichtringes 18 übereinstimmen. Nachdem das Rohrstück 10 in den Ausrichtring 18 eingesetzt ist, wird der Rückhaltering 17 über die Verlängerungen 19a der Bolzen 19 geschoben und die Muttern 30 werden gleichmäßig um den Ring 27 angezogen. Die Muttern 30 werden schließlich sorgfältig festgezogen, bis die Kante 32 der Ringnut 31 mit der Kante 35 des Ausrichtringes 18 fluchtet. Hierdurch wird das richtige Ausmaß der Kompression des elastischen Teiles 24 der Dichtungsanordnung bestimmt.

Die Vorteile der vorliegenden flexiblen Rohrkupplung sind z.B. aus Fig. 2 ersichtlich. Hier sind in Draufsicht zwei Pumpen 40 und 41

dargestellt, die normalerweise an einem Fundament 42 bzw. 43 be-35

^:' .:..::.'^:..^: J. 3U8997 -ιοί festigt sind. Zur Vereinfachung der Beschreibung und . Darstellung sind der Antrieb und das Getriebe der Pumpe nicht dargestellt, sie gehören auch nicht zur Erfindung. Die Pumpen 40 und 41 sind an ihren Einlassen mit einer Röhre 45 bzw. 46 gekoppelt, wobei die Röhre 46 durch eine flexible Flansch- oder Rohrkupplung 47 angeschlossen ist. Bei einer Anordnung der in Fig. 2 dargestellten Art tritt am Gehäuse der Pumpe ein Membraneffekt auf, wenn die Pumpe

Druck
oder 41 unter/.gesetzt wird. Die Seiten der Pumpe bewegen sich dabei

in Richtung ^von Pfeilen 43 _und 49 nach außen. Diese nach außen gerichtete Bewegung der Gehäusewand der Pumpe 41 hat eine horizontale Drehung der Achse 13 der Rohrkupplung zur Folge. Eine vertikale Verschiebung oder Änderung der Höhe des Fundaments 43 kann andererseits beispielsweise eine vertikale Schwenkung der Achse 13 um den Flansch 15 bewirken. Wenn sich die Fundamente in Richtung der Pfeile 50 verschieben, tritt an der Rohrkupplung 47 eine Kompressions- oder Druckkraft längs der Achse 13 auf und wenn sich die Fundamente in der Richtung der Pfeile 51 verschieben, resultiert eine Elongation der Rohrkupplung 47. Eine solche Elongation oder ein Zug wird am Flansch 15 und Ausrichtring 18 sowie den Bolzen 19 und den Montage- und Halterungspumpen für die Pumpe selbst eine erhebliche Beanspruchung erzeugen. Diese Beanspruchung kann jedoch durch die Verlängerungen 19a der Bolzen 19 erheblich ' verringert und entschärft werden. Die Verlängerung der Bolzen ergibt daher eine Vergleichmäßigung der Beanspruchung der Kupplung. Rotationskräften wird durch die Sektionen oder Abschnitte der Kupplung ohne weiteres Rechnung getragen. Es besteht keine starre Verbindung zwischen dem Ende 11 und dem Ausrichtring 18 und den langen Verlängerungen 19a der Bolzen 19. Vertikale und horizontale Beanspruchungen werden in entsprechender Weise ebenfalls verarbeitet. Das Fehlen einer starren Verbindung zwischen dem Ende 11 und dem Ausrichtring 18 ermöglicht also sowohl horizontale als auch vertikale Bewegungen sowie Rotationsbewegungen. Durch die oben beschriebene Kopplung in Kombination mit den verlängerten Bolzen ist die Verbindung frei,

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sich nahezu in beliebigen Richtung in begrenztem Maße zu bewegen, ohne daß größere Beanspruchungen auf den vorangehenden Flansch und das zugehörige Gerät ausgeübt werden.

Abwandlungen: Der Rückhalteflansch kann verschiedene Konfigurationen haben. Die bevorzugte Ausführungsform ist in Fig. 1 dargestellt, man erreicht jedoch im wesentlichen das gleiche Ergebnis mit Öhren oder Ansätzen, wie sie in Fig. 3 und 4 dargestellt sind. So können z.B./ radiale Verlängerungen oder Vorsprünge 55, die am Rohrteil 10 angebrachte öhre oder Vorsprünge bilden, soweit verlängert werden, daß man durch die verlängerten Vorsprünge Löcher 56 bohren kann, durch die die Verlängerungen 19a der Schraubenbolzen 19 gesteckt und mit denen sie verschraubt werden könne, so daß diese Abwandlung dann ähnlich arbeitet, wie die Kombination aus dem Flansch 26 und dem Rückhaltering 27, die in Fig. 1 dargestellt sind.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform sind am Rohrteil 10 Winkelstücke 57 befestigt, z.B. durch Schweißen. Wenn die Winkelstücke kurz sind, kann ein Rückhaltering 27 verwendet werden, oder man kann die Winkelstücke soweit vorspringen lassen, daß man Löcher 56 vorsehen kann und die Anordnung dann sowie die in Fig. 3 dargestellte Anordnung arbeitet.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind Ansätze 58 an das Rohrteil 10 angegossen oder angeschmiedet und es wird eine Rückhaltevorrichtung, z.B. ein Ring 27 verwendet, wie es in Fig. 1 erläutert worden ist.

Die vorliegende, lösbare und flexible Rohrkupplung enthält also im wesentlichen ein Rohrstück ohne starre Befestigung am Flansch, so daB/uas Rohrstück im wesentlichen frei drehen sowie horizontal oder vertikal bewegen kann, wie es erforderlich ist, um Beanspruchungen nachzugeben, welche durch eine mit dem Rohrstück verbundene

Röhre zur Einwirkung gebracht werden. Die Rohrkupplung enthält ferner eine flexible Anordnung zum Befestigen des Rohrstückes am
Flansch, so daß das RohrstUck eine fluiddichte Abdichtung aufrechterhält, obwohl es sich längs einer beliebigen Achse in Grenzen frei bewegen kann.

Der Ausrichtring 18 dient zum Zentrieren und Verankern des Rohrstückes 10.

Claims

ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

USSN 233,802

._ , ~ λ * QQ λ MANDATAIRES EN BREVETS EUROP£ENS

Ml· I L. ■ C. . I z/O I

ICR 6731

TELEFON 009/4706006 TLLEX 522 638 TELEGRAMM SOMBEZ

11152 Dr.v.B/E

CONOCO INC., Ponca City, Oklahoma, V.St.A.

Flexible Rohrkupplung Patentansprüche

/Flexible Rohrkupplung zum Verbinden einer Röhre mit einer Anösen! ußvorrichtung, gekennzeichnet durch

a) ein Rohrstück (10);

b) eine Ausrichtringanordnung (18), welche mehrere, zu ihrer Befestigung an der Anschlußvorrichtung (15) dienende, durchgehende Löcher (33) aufweist, die mit entsprechenden durchgehenden Löchern (34) der Anschlußvorrichtung (15) axial fluchten, und welche einen für die Aufnahme eines ersten Endes (11) des Rohrstückes (10) bemessenen Innendurchmesser hat;

c) eine nachgiebige Dichtungsanordnung (22), die derart zwischen einem Teil der Anschlußvorrichtung (15) und der Ausrichtringanordnung (18) angeordnet ist, daß sie abdichtend am ersten Ende (11) des Rohrstückes (10 ) anliegt, und

d) eine Rückhaltevorrichtung (26, 27), die zwischen einer vom ersten Ende (11) beabstandeten Stelle auf dem Rohrstück (10) und den Löchern (34) der Anschlußvorrichtung (15) angebracht ist, das erste

\ Ende (11) des Rohrstückes im wesentlichen axial fluchtend mit der Ausrichtringanordnung (18) sowie in dieser hält und eine vertikale, horizontale und axiale Drehbewegung des Rohrstückes (10) ohne Undichtigkeiten zwischen dem ersten Ende (11) des Rohrstückes und der Anschlußvorrichtung (15) zuläßt.
2. Flexible Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzei chnet, daß die Rückhaltevorrichtung eine auf der Außenwand des Rohrstückes (10) im Abstand von dessen erstem Ende (11) angeordnete und in einer zur Achse des Rohrstückes senkrechten Ebene liegende Flanschanordnung (26), ferner eine an die Flanschanordnung (26) anlegbare Rückhalteringanordnung (27), welche mehrere durchgehende Löcher, die mit den Löchern (34) in der Anschlußvorrichtung (15) axial fluchten, aufweist, und eine Bolzenanordnung (19, 20, 21, 29, 30) zur Kopplung der besagten axial fluchtenden Löcher enthält.
3. Flexible Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhaltevorrichtung mehrere radiale Ansätze (55), die von der Außenseite des Rohrstückes (10) vorspringen, und eine an den Ansätzen (55) angreifende sowie mit den Löchern der Anschlußvorrichtung (15) gekoppelte Anordnung zum Befestigen des Rohrstückes (10) enthält.(Fig. 3 und 4).
4. Flexible Rohrkupplung nach Anspruch 3, dadurch ge kennzei chnet, daß die Befestigungsanordnung Löcher (56) in den Ansätzen, die mit den Löchern in der Anschlußvorrichtung (15) axial fluchten, und eine sich durch die Löcher erstreckende Bolzenanordnung zum Befestigen des Rohrstückes enthält.
5. Flexible Rohrkupplung nach Anspruch 3, dadurch g ekennzei chnet, daß die Befestigungsvorrichtung eine Rückhalteringanordnung mit mehreren durchgehenden Löchern und einem so bemessenen Innendurchmesser, daß das Rohrteil hindurchgeht und die Rückhalteringanordnung an den Ansätzen angreift, und eine Bolzenanordnung, die sich durch die Löcher der Anschlußvorrichtung

und die mit ihr axial fluchtenden Löcher der Rückhalteringanordnung erstreckt und das Rohrstück an der Anschlußvorrichtung befestig^ enthält.
6. Flexible Rohrkupplung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzei chnet, daß die radialen Ansätze L-förmige Bauteile (57) enthalten, welche an der Außenwand des Rohrstückes (10) angebracht sind (Fig. 4).
7. Flexible Rohrkupplung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzei chnet, daß die radialen Ansätze Segmente (58) enthalten, die an der Außenseite des Rohrstücks (10) angebracht sind.
8. Flexible Rohrkupplung zum Verbinden einer Röhre mit einem Flansch, gekennzeichnet durch ein Rohrstück mit einer FTanschbefestigungsvorrichtung an einem ersten Ende und einer sich am verbleibenden Ende befindenden Vorrichtung zum Anbringendes Rohrstückes an einem Rohr für die Verbindung mit einem nachfolgenden Anschluß, einen Ausrichtring, welcher durchgehende Löcher aufweist, die axial mit den Löchern in dem Flansch fluchten und welcher einen Innendurchmesser hat, der so bemessen ist, daß er das erste Ende des Rohrstückes aufzunehmen vermag; einer Ringdichtunganordnung, die zwischen einem Teil des Flansches und einem Teil der . Ausrichtanordnung und dem ersten Ende des Rohrstückes angeordnet ist, eine Rückhaltevorrichtung, die von der ersten Rohranordnung beabstandet ist, sich in einer senkrecht zur Achse des Rohrstückes erstreckenden Ebene befindet und sich radial vom Außendurchmesser des Rohrstückes weg erstreckt, wobei die Rückhalteanordnung mehrere Löcher aufweist, die axial mit den Löchern durch den Flansch und den Ausrichtring fluchten, und eine justierbare Befestigungsanordnung, die sich durch die axial ausgerichteten öffnungen des Flansches, des Ausrichtringes sowie der Rückhaltevorrichtung erstrecken und den Ausrichtring starr mit dem Flansch und die Rückhaltevorrichtung einstellbar mit dem Ausrichtring verbinden, wobei das Rohrstück gegen die Dichtungsanordnung gedruckt wird und die Verbindung gegen ein Lecken abdichtet und wobei die beabstandete Befestigung der

Rückhaltevorrichtung vertikale, horizontale und Dreh-Bewegungen der Achse des Rohrstückes zuläßt.
9. Flexible Rohrkupplung nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Rückhaltevorrichtung mehrere radiale öhre aufweist, die vom Außendurchmesser des Rohrteiles vorspringen und mit der Achse des Flanschloches fluchtet.
10. Flexible Rohrkupplung nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Rückhaltevorrichtung einen vom

Rohrteil (10) vorspringenden Flanschteil (26) und einen Ringflansch (27) enthält, dessen Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des Rohrteiles und kleiner als der Außendurchmesser des Flanschteiles ist.
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11. Flexible Rohrkupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzei chnet, daß die Rückhaltevorrichtung mehrere L-förmige Winkelstützen enthält, die an der Außenseite des Rohrteiles befestigt sind.