-
-
Universalrohrverbindungsanordnung
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Universalrohrverbindungsanordnung
und mehr insbesondere auf Verbesserungen der Anordnung des Typs, die insbesondere
dann vorteilhaft ist, wenn sie für zu verbindende Rohre als Flüssigkeitsleitungen
Verwendung findet, deren Innendurchmesser im Bereich von 20 bis 100 mm liegt.
-
Ein typisches Beispiel unter den verschiedenen bekannten Ausführungsformen
einer Universalrohrverbindung ist in Fig. 1 der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung
55-187689 (Offenlegungsschrift 57-112191) offenbart und außerdem in Fig. 11 der
beigefügten Zeichnungen dargestellt. Diese bekannte Lösung kennzeichnet sich aus
durch ein Verbindergehäuse CH mit einer sphärischen, konkaven Wand SP1, die innerhalb
des Gehäuses ausgebildet ist, und ein kugelförmiges Teil BM mit einer sphärischen,
konvexen Wand SP2, welche in relativer Gleitberührung der vorgenannten sphärischen
konkaven Wand SP1 steht, so daß ein eingesetztes Rohr P winkelmäßig in allen Richtungen
relativ zum Verbindergehäuse CH bewegbar ist.
-
Bei solch einer bekannten Konstruktion ist es unbedingt notwendig,
das Verbindergehäuse CH in zwei Teile zu teilen, d.h. in einen Verbinderkörper CB
und eine kappenförmige Mutter CN, damit das kugelförmige Teil BM in das Verbindergehäuse
CH eingebracht werden kann. Eine derartige zweistückige Konstruktion des Verbindergehäuses
CH ist jedoch vom Gesichtspunkt einer möglichen Flüssigkeitsleckage am Gewinde TH
nachteilig. Außerdem erhöhen sich dadurch die Herstellungskosten. Der Gleitberührungsbereich
zwischen den sphärischen Wänden SP1, SP2 ist relativ groß, so daß eine extrem hohe
Genauigkeit bei der ~ Oberflächenherstellung der sphärischen Wände SP1, SP2 erforderlich
ist, damit ein weiches, glattes Gleitverhältnis zwischen den Wänden SP1, SP2 besteht.
Eine derartige Bearbeitung erfordert sehr viel Erfahrung und erhöht die Herstellungskosten.
Weiterhin sind zumindest zwei Dichtungsringe SR1, SR2 zusammen mit den diese aufnehmende
Nuten unbedingt erforderlich, was ebenfalls die Herstellungskosten erhöht und das
Herstellungsverfahren erschwert.
-
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Nachteile zu
vermeiden. Im Zusammenhang damit soll eine verbesserte Universalrohrverbindungsanordnung
geschaffen werden, die im Vergleich zur bekannten Anordnung bei geringeren Herstellungskosten
einfacher montiert werden kann.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Universalrohrverbindungsanordnung
geschaffen, die umfaßt: ein Verbindergehäuse mit einem in dessen Körper ausgebildeten
Haupthohlraum, welcher sich zwischen einer Mündungsöffnung und einem Nebenhohlraum
befindet, welcher Nebenhohlraum mit dem Haupthohlraum in Verbindung steht. Der Haupthohlraum
wird durch eine innere, sphärische, konkave Wand des Verbindergehäusekörpers begrenzt.
Ein Paar von axial beabstandeten, geteilten
Ringen ist symmetrisch
innerhalb des Haupthohlraumes angeordnet, wobei deren schräge oder geneigte Außenumfangswände
in relativer Gleitberührung mit der inneren, sphärischen, konkaven Wand des Haupthohlraumes
stehen. Jede der schrägen, äußeren Umfangswände hat vorzugsweise die Form eines
Teils einer sphärischen konvexen Wand. Jeder der geteilten Ringe ist für die Reduzierung
der Durchmesserdimension deformierbar, damit die geteilten Ringe durch die Mündungsöffnung
in den Haupthohlraum eingesetzt werden und sich dort expandieren können, um ihre
Betriebslage einzunehmen. Zwischen dem Paar von geteilten Ringen befindet sich sandwichartig
ein Dichtungsring, welcher neben der Dichtungswirkung als Abstandshalter für das
Paar von geteilten Ringen dient.
-
Durch die Erfindung wird eine verbesserte Universalrohrverbindungsanordnung
geschaffen, welche ein teleskopartiges und flexibles Verhältnis zwischen der Anordnung
und dem zugehörigen Rohr schafft, und zwar unter Aufrechterhaltung einer guten und
wirksamen Dichtungswirkung.
-
Weiterhin erlaubt die verbesserte Universalrohrverbindungsanordnung
eine verbesserte Dichtungswirkung durch Verwendung nur eines Dichtungsringes. Schließlich
ist es durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Universalrohrverbindungsanordnung
möglich, das Verbindergehäuse einstückig auszubilden.
-
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer
Ausführungsform einer Rohrverbindungsanordnung gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine
Längsschnittansicht eines Verbindergehäuses, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht
eines aufgeteilten Ringes in seiner Betriebsstellung, Fig. 4 eine Querschnittsansicht
entlang der Linie 4-4 der Fig. 3, Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des geteilten
Ringes in seiner verformten Stellung, Fig. 6 einen Längsschnitt mit der Darstellung
des teleskopischen Verhältnisses zwischen der Rohrgelenkverbindungsanordnung und
einem zugehörigen Rohr, Fig. 7 eine der Fig. 6 ähnliche Ansicht, jedoch mit der
Darstellung des flexiblen Verhältnisses zwischen der Rohrgelenkverbindung und dem
zugehörigen Rohr, Fig. 8 bis 10 Längsschnitte mit der Darstellung von Anwendungsbeispielen
der Erfindung bei einer Universalrohrverbindung, und Fig. 11 eine Längsschnittansicht
mit der Darstellung eines Beispiels einer bekannten Rohrgelenkverbindungskonstruktion
des Universaltyps.
-
In den beigefügten Zeichnungen ist eine Universalrohrverbindungsanordnung
JA der Erfindung dargestellt. Diese Anordnung umfaßt ein Verbindergehäuse 10, welches
mit einem inneren Hohlraum versehen ist. Dieser Hohlraum ist im Körper des Gehäuses
ausgebildet, um einen Endabschnitt eines Rohres P aufzunehmen, auf welches die Rohrverbindungsanordnung
JA aufgesetzt ist.
-
Mehr insbesondere kann der innere Hohlraum eine öffnungsmündung 11,
einen Haupthohlraum 13 und einen Nebenhohlraum 16 umfassen, die alle axial in Verbindung
miteinander ausgerichtet sind, wie dies am besten der Fig. 2 zu entnehmen ist. Die
öffnungsmündung 11 wird von einer ersten Innenwand 12 gebildet, welche vorzugsweise
eine nach außen hin diametral zunehmende konische Wand ist (zunehmend von links
nach rechts in Fig. 2). Der Haupthohlraum 13 kann neben der öffnungsmündung 11 ausgebildet
sein und wird von einer zweiten Innenwand 14 gebildet, welcher eine sphärische,
konkave Wand ist, so daß der Haupthohlraum diametral in Richtung auf die entgegengesetzten
Enden 15 reduziert ist, wo der minimale Durchmesser D vorhanden ist, wie dies in
Fig. 2 angedeutet ist. Der Nebenhohlraum 16 kann neben dem Haupthohlraum 13 ausgebildet
sein und wird durch eine dritte Innenwand 17 gebildet, die eine konische Wand sein
kann, welche in Richtung auf die Außenseite (in Fig. 2 von rechts nach links) diametral
zunimmt.
-
Die Gestalt der Mündungsöffnung 11 und des Nebenhohlraumes 16 sollte
nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel begrenzt sein, sondern kann auf verschiedene
Weise abgeändert werden, vorausgesetzt, daß eine gewünschte flexible Rohrverbindung
erzielt wird. Beispielsweise kann die erste und dritte Innenwand 12, 17 zylindrisch
sein, um so eine zylindrische Mündungsöffnung (nicht dargestellt) und ebenso
einen
zylindrischen Nebenhohlraum (nicht dargestellt, aber durch Fig. 11 offensichtlich)
vorzusehen. In diesem Fall sollte der Durchmesser der zylindrischen Mündungsöffnung
und ebenso der des zylindrischen Nebenhohlraumes groß genug sein, um eine flexible
Rohrverbindung entsprechend Fig. 7 zu erlauben (Aufschieben der Rohrverbindungsanordnung
JA über das Rohr P mit einer relativen Winkelbeweglichkeit). Ein anderes Beispiel
einer solchen Gestaltung des Nebenhohlraumes 17 ist in Fig. 10 dargestellt, in der
der Nebenhohlraum teilsphärisch ist.
-
Weiterhin kann, wenn dies gewünscht wird, ein durch eine schmale zylindrische
Innenwand 19 gebildeter schmaler Übergangshohlraum 18 zwischen dem Haupthohlraum
13 und dem Nebenhohlraum 17 zwischengeschaltet sein, wie dies in Fig. 2 dargestellt
ist. Ein ähnlicher Ubergangshohlraum (nicht dargestellt) kann ebenso zwischen der
Mündungsöffnung 11 und dem Haupthohlraum 13 vorgesehen sein.
-
Innerhalb des Haupthohlraumes 13 sind ein Paar von axial beabstandeten,
geteilten Ringen 20 symmetrisch angeordnet, von denen jeder eine im wesentlichen
ringförmige, schmale Endwand 21 aufweist, die bei 24 aufgetrennt ist. Außerdem weist
jeder dieser Ringe eine im wesentlichen ringförmige große Endwand 22 auf, welche
ebenfalls bei 24 aufgeteilt ist.
-
Schließlich weist jeder Ring eine geneigte äußere Umfangswand 23 auf,
welche vorzugsweise die Form eines Teils einer konvexen Wand haben kann, deren Kreisradius
im wesentlichen gleich dem der sphärischen, konkaven Wand 14 des Haupthohlraumes
13 ist, so daß eine weiche und glatte Gleitberührung zwischen den Wänden 14 und
23 vorgesehen werden kann. In einem besonderen Fall jedoch, bei dem der Kreisradius
der Wand 14 beträchtlich groß ist, kann die Wand 23 für eine einfachere Herstellung
durch eine sich verjüngende Wand (nicht dargestellt) ersetzt werden. Jeder der aufgeteilten
Ringe
20 ist im Haupthohlraum 13 angeordnet, und zwar ist dabei die kleinere Endwand 21
auf das jeweilige Ende 15 des Haupthohlraumes 13 gerichtet.
-
Jeder der geteilten Ringe 20 kann aus einem geeigneten Kunststoff
hergestellt sein, welcher im wesentlichen steif ist, jedoch dabei noch elastisch
verformbar ist. Ein solcher Kunststoff kann beispielsweise "DULACON" (Warenzeichen)
der Firma Celanese Corporation, USA, sein. Wenn es gewünscht ist, so ist es möglich,
den geteilten Ring 20 aus Metall, wie rostfreien Stahl, herzustellen, ungeachtet
der Tatsache, daß der Ring 20 zu steif ist, d.h. hinsichtlich seiner Wanddicke zu
dick, um zu verhindern, daß der Ring 20 entsprechend der Darstellung in Fig. 5 elastisch
verformt wird.
-
Jeder elastisch verformbare Ring 20 ist bei 24 aufgetrennt, wie dies
Fig. 3 und 4 zu entnehmen ist, um ein Paar von entgegengesetzten Querschnittsendwänden
25, 26 (Fig. 5) zu bilden, die leicht voneinander beabstandet sind, um einen bestimmten
Spalt (nicht dargestellt) dazwischen vorzusehen wenn der Ring 20 frei von jeder
äußeren Druckkraft ist.
-
Wenn andererseits äußere Druckkräfte F1, F2 (Fig. 2) diametral auf
den Ring 20 aufgebracht werden, wird dieser hinsichtlich seines Durchmessers gegen
seine elastische Expansibilität reduziert, bis die gegenüberliegenden Endwände 25,
26 miteinander in Berührung gelangen, wie dies in Fig. 1, 3, 4 dargestellt ist.
-
Wenn so der aufgeteilte Ring 20 sich in seiner Betriebslage befindet,
was in Fig. 1 dargestellt ist, wird die äußere Umfangswand 23 gegen die sphärische,
konkave Wand 14 des Haupthohlraumes 13 gedrückt, was durch das Expansionsbestreben
des geteilten Ringes 20 erfolgt. Daraus resultiert ein
Halten des
Ringes 20 innerhalb des Haupthohlraumes 13, wobei zwischen dem Ring und dem Haupthohlraum
eine Reibberührung besteht.
-
Wenn die äußeren Kräfte F3, F4 (Fig. 4) von entgegengesetzten Richtungen
auf die Endabschnitte 27, 28 des geteilten Ringes 20 aufgebracht werden, so kann
dieser so deformiert werden, daß die Endabschnitte 27, 28 einander überlappen, wie
dies der Fig. 5 zu entnehmen ist. Konsequenterweise kann der maximale Außendurchmesser
des geteilten Ringes 20 von d1 (Fig. 4) auf d2 (Fig. 5) reduziert werden, wobei
d1 größer ist als D (Fig. 2), während d2 kleiner ist als D.
-
So können bei dieser Anordnung die geteilten Ringe 20 durch den öffnungsmund
11 in den Haupthohlraum 13 eingesetzt werden. Nach dem Lösen der von außen aufgebrachten
Kräfte F3, F4 nach dem Einsetzen in den Haupthohlraum expandiert sich jeder geteilte
Ring, um die in Fig. 1 dargestellte Betriebslage einzunehmen. Da die aufgeteilten
Ringe 20 leicht im Verbindergehäuse 10 auf diese Weise untergebracht werden können,
ist es nicht länger notwendig, die bekannte zweistückige Konstruktion des Verbindergehäuses
zu verwenden.
-
Innerhalb des Haupthohlraumes 13 ist ein deformierbarer Abstandshalterungs-
und Dichtungsring 30 als O-Ring angeordnet, welcher sich zwischen einem Paar von
gegenüberliegenden großen Endwänden 22 befindet, wie dies in Fig. 1 dargestellt
ist. Wenn die Rohrverbindungsanordnung JA auf das Rohr P aufgesetzt wird, wird der
Abstandshalterungs- und Dichtungsring 30 kraftmäßig durch eine äußere Umfangswand
des Endabschnittes des eingesetzten Rohres P verformt, wodurch ein bekanntes flüssigkeitsdichtes
Verhältnis zwischen dem Verbindergehäusekörper 10 und dem eingesetzten Rohr P vorgesehen
wird, wie dies in Fig. 6 und 7 dargestellt ist.
-
Es ist leicht verständlich, daß der deformierbare Ring 30
nicht
nur als herkömmlicher Dichtungsring dient, sondern auch als Abstandshalter zur Aufrechterhaltung
eines bestimmten Abstandes zwischen den gegenüberliegenden geteilten Ringen 20.
Ein Querschnittsbereich und eine Gestaltung eines Ringkörpers des Dichtungsringes
30 kann wunschgemäß vorbestimmt sein.
-
Wenn dies gewünscht wird, kann eine deformierbare Ringplatte 29 (Fig.
10), die bevorzugt aus dem vorgenannten ~DULACON" hergestellt ist, zwischen jedem
geteilten Ring 20 und dem Abstandshalterungs- und Dichtungsring 30 angeordnet sein.
Die Ringplatte 29 kann eine Dichtung sein, um die Dichtungswirkung gegenüber einer
Flüssigkeitsleckage aus dem kleinen Spalt zwischen den gegenüberliegenden Querschnittswänden
25, 26 an der Trennstelle 24 des Ringes 20 zu verstärken. Darüber hinaus kann diese
Ringplatte 29 ein Abstandshalter für eine Freiraumeinstellung sein.
-
Der Endabschnitt des Rohres P kann vorzugsweise mit einem Paar von
beabstandeten Stoppern versehen sein, um eine übermäßige Axialbewegung des Rohres
P zu verhindern. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen hat einer dieser Stopper
die Form eines bekannten Sicherungsringes 32, welcher in eine Ringnut eingeschnappt
ist, die in der Außenumfangswand des Rohrendes ausgebildet ist. Ein anderer dieser
Stopper hat die Form eines Ringflansches 33, welcher integriert mit dem Rohr P ausgebildet
ist.
-
Bei der Anordnung wird ein erster geteilter Ring 20 durch eine äußere
Druckkraft deformiert, welche diametral auf diesen aufgebracht wird, wie dies in
Fig. 5 dargestellt ist.
-
Dann wird dieser erste geteilte Ring 20 in seinem deformierten Zustand
eingesetzt, und zwar so, daß die kleine Endwand 21 nach vorne gerichtet ist. Das
Einführen erfolgt durch die Mündungsöffnung 11 in den Haupthohlraum 13. Der
eingesetzte
geteilte Ring 20 wird dann von den aufgebrachten äußeren Kräften befreit, wenn sich
der Ring im Haupthohlraum 13 befindet. Dadurch kann sich der Ring durch seine elastische
Natur deformieren und dann seine Betriebslage einnehmen. Dann wird der eingesetzte
geteilte Ring 20 auf geeignete Weise positioniert, so daß dessen kleine Endwand
21 neben der inneren Endwand 15 des Haupthohlraumes 13 angeordnet ist. Dann wird
der Abstandhalterungs- und Dichtungsring 30 durch die Mündungsöffnung 11 in den
Haupthohlraum 13 eingesetzt, so daß der eingesetzte Abstandshalterungs- und Dichtungsring
30 sich in Berührung mit der großen Endwand 22 des eingesetzten ersten geteilten
Ringes 20 befindet. Schließlich wird ein zweiter geteilter Ring 20 auf dieselbe
Weise in den Haupthohlraum 13 eingeführt, jedoch so, daß dessen große Endwand 22
nach vorne gerichtet ist. So gelangt die große Endwand 22 in Berührung mit dem bereits
eingesetzten Abstandshalterungs- und Dichtungsring 30. Auf diese Weise können der
erste und zweite geteilte Ring 20 und der Abstandshalterungs- und Dichtungsring
30 ganz einfach in einem einstückigen Verbindegehäuse 10 untergebracht werden.
-
Für den Betrieb wird die Rohrverbindungsanordnung JA durch Einsetzen
auf ein zugehöriges Rohr P aufgesetzt, so daß ein freies Ende P' (Fig. 6, 7) des
Rohres P innerhalb des Nebenhohlraumes 16 angeordnet ist. Auf diese Weise wird der
Abstandshalterungs- und Dichtungsring 30 kraftmäßig unter Druck von einer Außenumfangswand
des eingesetzten Rohres in einen Ringraum verformt, welcher durch einen Teil der
sphärischen, konkaven Wand 14, die von einander gegenüberliegenden großen Ringendwänden
22 und der Umfangswand des eingesetzten Rohres begrenzt wird. Ein zu erwartender
Dichtungseffekt kann leicht dadurch erzielt werden, daß eine geeignete Dimension
des Abstandshalterungs- und Dichtungsringes 30 verwendet wird.
-
Das eingesetzte Rohr P ist in beiden Richtungen relativ zur Rohrverbindungsanordnung
JA innerhalb eines begrenzten Bereiches axial bewegbar, und zwar unter Aufrechterhaltung
der gewünschten Dichtungswirkung mit dem Resultat, daß nicht nur eine Längs justierung
bei Rohrleitungen leicht durchgeführt werden kann, sondern auch eine Beschädigung
der Rohrverbindungsanordnung JA verhindert werden kann, welche auftreten könnte,
wenn ein übermäßig hoher Strömungsmitteldruck axial auf das eingesetzte Rohr P ausgeübt
wird.
-
Da weiterhin die Umfangswände 23 des geteilten Ringes 20 in relativer
Gleitberührung mit der inneren sphärischen konkaven Wand 14 des Verbindergehäuses
10 stehen, ist das eingesetzte Rohr P in allen Richtungen relativ zur Rohrverbindungsanordnung
JA winkelmäßig bewegbar, d.h. verschwenkbar, ohne dabei die gewünschte Dichtungswirkung
zu beeinträchtigen. So dient die Rohrverbindungsanordnung JA der Erfindung als Universalrohrverbindung
mit einer gewissen Gelenkwirkung.
-
Fig. 8 zeigt ein Beispiel einer Universalrohrverbindung, bei der die
Rohrverbindungsanordnung JA der Erfindung paarweise verwendet wird, um ein Paar
von gegenüberliegenden Rohren P1 und P2 zu verbinden. Das Paar von Rohrverbindungsanordnungen
JA ist durch Gewinde 31 integriert miteinander verbunden. Jedes der Rohre P1, P2
ist relativ zu den Rohrverbindungsanordnungen JA innerhalb eines bestimmten begrenzten
Bereiches axial bewegbar, wobei dieser begrenzte Bereich durch einen Abstand definiert
ist, der zwischen dem Anschlagring 32 und dem Stopperflansch 33 besteht, und zwar
unter Aufrechterhaltung der gewünschten Flüssigkeitsdichtheit. Weiterhin ist jedes
der Rohre P1 und P2 in allen Richtungen relativ zu den Rohrverbindungsanordnungen
JA winkelmäßig bewegbar, und zwar unter Aufrechterhaltung der ge-
wünschten
Flüssigkeitsdichtheit auf eine Weise, die im wesentlichen dieselbe ist wie in Fig.
7.
-
Fig. 9 zeigt ein anderes Beispiel der Anwendung der Erfindung auf
eine Universalrohrverbindung, bei der ein Paar von beabstandeten Rohrverbindungsanordnungen
JA auf ein verbundenes Rohr P3 aufgesetzt ist. Jedes der Rohrverbindungsanordnungen
JA ist nicht nur axial bewegbar, sondern auch winkelmäßig relativ zum Rohr P3. Das
Bezugszeichen 34 bezeichnet einen bekannten elatischen Balg, welcher über die gegenüberliegenden
Enden der Verbindergehäuse 10 gesetzt ist, um auf bekannte Weise eine Dichtung vorzunehmen.
-
Fig. 10 zeigt ein weiteres Beispiel der Anwendung der Erfindung auf
eine Universalrohrverbindung, bei der Ringdichtungen 29 eingebaut sind, um so die
großen Endwände 22 der geteilten Ringe abzudecken. Außerdem ist eine Dichtungsabdekkung
35 auf jedes der gegenüberliegenden Enden der Verbindergehäuse 10 kappenartig aufgesetzt.
Das Verbindungsrohr P3 ist mit keinen Stopperflanschen 33 ausgebildet, da die gegenüberliegenden
Dichtungsabdeckungen 35 im wesentlichen die Aufgabe derartiger Flansche 33 übernehmen.
Die Nebenhohlräume 16 können durch das bekannte Ausbuchtungsverfahren hergestellt
sein.