DE3833535C2 - Rohrkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrkupplung für die schweißlose Verbindung von Rohren mit glatten Rohrenden und Fertigungstoleranzen nach DIN.

Derartige Rohrkupplungen haben die Aufgabe, Rohre bei Montage auf der Baustelle mit dem geringst möglichen Montageaufwand betriebssicher für höchste Beanspruchungen miteinander zu verbinden.

Es sind Rohrkupplungen bekannt, die auf dem Prinzip der Schlauchklemme die Rohre miteinander verbinden. Derartige Rohrkupplungen sind sehr auf­ wendig und genügen im allgemeinen nicht für höchste Anforderungen.

Aus der US 2,444,380 ist eine Rohrkupplung bekannt, welche durch Schrauben miteinander verspannbare Kupplungshälften sowie darin abge­ stützte Federkegelscheiben aufweist, die durch einen kombinierten Ab­ stands- und Dichtring mit dem Außenumfang der Rohre in Klemmeingriff gebracht werden. Damit der Dichtring seine Abstandshalterfunktion ausüben kann, besteht er vorzugsweise aus Metall und ist so ausgeführt, daß er leicht verformt wird, wenn die Verbindung abgedichtet ist. Die Montage einer der­ artigen Rohrkupplung erweist sich als relativ schwierig zu bewerkstelligen, da darauf geachtet werden muß, daß bei der Montage keine ungleichmäßi­ gen radialen Verspannungen im Kupplungsbereich auftreten. Dies liegt dar­ an, daß gemäß dieser Druckschrift keine Mittel zur Zentrierung der Roh­ renden bezüglich der Kupplungshälften während des Spannvorgangs vorge­ sehen sind.

Aus der DE 32 06 570 A1 ist eine Rohrverbindung zwischen zwei stumpf miteinander zu verbindenden Rohrenden bekannt, bei der auf jedes Roh­ rende ein Flansch, ein Klemmelement sowie ein Klammerteil aufgeschoben sind, während der Verbindungsstoß von einer Dichtung umschlossen ist. Jeder Flansch weist eine zum Verbindungsstoß hin offene Klemmkammer auf, in die das Klemmelement eintaucht, das sich mit einem radial innenlie­ genden Klemmrand auf dem Rohrende abstützt und hinsichtlich eines radial außenliegenden Klemmrandes von einer Klemmfläche der Klemmkammer übergriffen wird und so ausgeformt ist, daß eine das Klemmelement beauf­ schlagende axiale Druckkraft zur Vergrößerung des Außendurchmessers und zu einer Verkleinerung des Innendurchmessers des Klemmelements führt. Jedes Kammerteil weist eine zum Verbindungsstoß hin offene Dich­ tungskammer auf, in die die Dichtung mit ihren beiden axialen Enden ein­ taucht. Zur Montage der Rohrverbindung werden die beiden Flansche über eine Verschraubung gegeneinander verspannt. Diese Rohrkupplung weist den Nachteil auf, daß die Funktionen Abdichtung und kraftschlüssige Ver­ bindung mit den Rohren vorrichtungsmäßig getrennt sind, wodurch die Rohrkupplung insgesamt groß baut.

Aus der DE 84 36 215 ist eine Rohrverbindung zwischen zwei stumpf mit­ einander zu verbindenden Rohrenden, auf die jeweils ein Flansch, zumin­ dest ein Klemmelement und ein Kammerteil lose aufgeschoben sind, die durch Verschraubung gegeneinander verspannbar sind, bekannt, wobei eine aus einem Elastomerring mit lose eingebettetem Innenring bestehende Dichtung den Verbindungsstoß umschließt und mit ihren beiden axialen Enden jeweils in eine Dichtungskammer der beiden Kammerteile ragt, wäh­ rend Flansch und Kammerteil zwischen sich jeweils eine Klemmkammer bilden, in die das Klemmelement eintaucht, das sich mit einem radial in­ nenliegenden Klemmrand auf dem Rohrende abstützt, hinsichtlich eines radial außenliegenden Klemmrandes von einer Klemmfläche der Klemm­ kammer übergriffen wird und in axialer Richtung so aus der Klemmkam­ mer herausragt, daß eine das Klemmelement beaufschlagende axiale Druckkraft zu einer Vergrößerung des Außendurchmessers und zu einer Verkleinerung des Innendurchmessers des Klemmelements führt. Diese Rohrverbindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Innenring des Elasto­ merrings einen inneren, ringförmigen Bund aufweist, der als Anschlag zwi­ schen die beiden Rohrenden ragt.

Aus der US 2,531,922 ist eine Rohrkupplung für zwei stumpf zu verbin­ dende glattwandige Rohre bekannt, mit einem beide Rohrenden überdec­ kenden verformbaren Dichtring und zwei auf die Rohrenden aufschiebba­ ren und an äußeren Flanschen durch Schrauben miteinander verspannbaren Kupplungshälften, die gemeinsam einen den Dichtring überfassende Dicht­ kammer bilden, in der beidseitig des Dichtrings angeordnete, an ihrem Au­ ßenumfang abgestützte Federkegelscheiben bei Spannbewegungen der Kupplungshälften in ihrem Innenumfang mit dem jeweiligen Rohr in Klemmeingriff treten, und die den Dichtring überfassende Außenseite der Dichtkammer durch symmetrische, entgegengesetzt konische Innenflächen bei den Kupplungshälften begrenzt wird. Eine weitere gattungsgemäße Rohrkupplung ist aus der US 2,747,898 bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Rohrkupplung für zwei stumpf zu verbindende, glattwandige Rohre anzugeben, die sich durch ein­ fache kostengünstige Bauteile sowie durch eine bequeme Montage aus­ zeichnet, und bei der gewährleistet ist, daß mit den die kraftschlüssige Ver­ bindung zwischen den Kupplungshälften und den Rohrenden bewirkenden Klemmelementen eine bezüglich des Rohrstoßes weitgehend gleichmäßig wirksame radiale Verspannung und Abdichtung zustandekommt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Rohrkupplung mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie eine Rohrkupplung mit den Merkmalen des An­ spruches 3.

Zur gleichmäßigen Abdichtung und radialen Verspannung tragen bei den erfindungsgemäßen Lösungsvorschlägen die am Dichtring angeformte innere Dichtlippe, und außerdem die den Dichtring überfassende Dichtkammer mit ihren symmetrischen, entgegengesetzten konischen Innenflächen der beiden Kupplungshälften bei. Auf diese Weise wird die Dichtung während des Ver­ schraubens der beiden Kupplungshälften von beiden Seiten her gleichmäßig konisch zusammengepreßt, so daß sie in seitlicher Richtung gleichmäßig auf die Federkegelscheiben oder Konusringe oder Keilsegmente einwirkt, und somit für eine gleichmäßige radiale Verspannung und Abdichtung zwischen Rohrkupplung, Dichtung und den Rohren sorgt. Hierdurch ist die Rohrver­ bindung beispielsweise auch auf Zug belastbar.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Rohrkupplung aufgrund des angewandten Prinzips der Keilverspannung für höchste Anforderungen und Betriebssicherheit geeignet ist. Ferner er­ möglicht das gewählte Prinzip konstruktiv sehr einfache und preisgünstige Bauteile für die Herstellung der Rohrkupplung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Einige Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und wer­ den im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Mittelschnitt durch eine Rohrkupplung mit Federkegel­ scheibe im Betriebszustand,

Fig. 2 wie vor, jedoch im Montagezustand,

Fig. 3 eine Draufsicht einer Rohrkupplungshälfte mit Federkegel­ scheibe,

Fig. 4 einen Mittelschnitt durch eine Rohrkupplung mit Konusring im Betriebszustand,

Fig. 5 wie vor, jedoch im Montagezustand,

Fig. 6 eine Draufsicht einer Rohrkupplungshälfte mit Konusring,

Fig. 7 einen Mittelschnitt durch eine Rohrkupplung mit Keilsegmenten im Betriebszustand,

Fig. 8 wie vor, jedoch im Montagezustand,

Fig. 9 einen Schnitt A-B gemäß Fig. 7 durch die Rohrkupplung mit Keilsegmenten,

Fig. 10 einen Mittelschnitt durch einen Rohrverschluß mit Federkegel­ scheibe,

Fig. 11 wie vor, jedoch mit Konusring, und

Fig. 12 wie vor, jedoch mit Keilsegmenten.

Die Rohrkupplung gemäß Fig. 1 bis 3 besteht aus den Rohrkupplungs­ hälften 1 und 2, den Federkegelscheiben 5, der Dichtung 4 und den Schrau­ ben 3. Die Federkegelscheiben sind am Umfang geschlitzt und besitzen am Innendurchmesser eine Verzahnung (Fig. 3). Die Montage der Federkegel­ scheiben 5 erfolgt in der zylindrischen Nut der Rohrkupplungshälften 1 und 2, welche im Anschluß an die Nut für die Aufnahme der Dichtung 4 konisch auslaufen. Dieser Bereich der konisch auslaufenden Nuten wird als Dicht­ kammer, welche zur Aufnahme der Dichtung 4 dient, bezeichnet. Die koni­ schen Innenflächen der Dichtkammer sind mit Bezugszeichen 1a, 2a verse­ hen. Bei eingelegter Dichtung 4 werden die Rohrkupplungshälften 1 und 2 an ihren beispielsweise in Fig. 1 zu erkennenden äußeren, flanschartig aus­ gebildeten Abschnitten 11, 12 mittels Schrauben 3 zur Rohrkupplung leicht zusammengeschraubt (Fig. 2). Bei Montage der Rohrkupplung werden die zu verbindenden Rohre 6 bis an die Dichtlippe L der konischen Dichtung eingeführt und die Schrauben 3 angezogen, bis die Kupplung geschlossen ist (Fig. 1). Beim Schließvorgang der Rohrkupplung zwingt die Dichtung 4 die Federkegelscheiben S zur Einfederung, bis diese Kontakt mit den Rohren 6 bekommen. Die nunmehr entstehende Keilwirkung drückt die Zähne der Fe­ derkegelscheiben 5 in die Rohre 6, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung entsteht und die Dichtung 4 immer stärker zusammengedrückt wird, bis die Rohrkupplung betriebsbereit geschlossen ist (Fig. 1).

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 4 bis 9 sind die Rohrkupp­ lungshälften 7 und 8 gleich gestaltet und entsprechen im Aufbau und ihrer Wirkungsweise der Rohrkupplung gemäß Fig. 1 bis 3. Der Unterschied zwischen den Rohrkupplungen nach Fig. 1, 4 und 7 besteht im wesentli­ chen darin, daß die kraftschlüssige Verbindung der Rohre 6 mit der Rohr­ kupplung durch unterschiedliche Klemmelemente erfolgt.

Bei der Rohrkupplung nach Fig. 4 bis 6 besteht das Klemmelement aus den geschlitzten Konusringen 10 und Dichtung 9, bei der Rohrkupplung nach Fig. 7 bis 9 aus der Dichtung 13 mit eingegossenen oder eingeleg­ ten Keilsegmenten 13. Die Konusringe 10 und die Keilsegmente 13 können zwecks Erhöhung der Klemmwirkung mit Rändel 11 oder ähnlich ausgeführt werden. Vorzugsweise werden die Konusringe 10 und Keilsegmente 13 aus Stahl hergestellt. Gleichfalls ist es möglich, die Konusringe 10 und Keilseg­ mente 13 aus einem anderen Werkstoff mit hohem Reibwert und ohne Rän­ del 11 herzustellen, wenn an die Klemmverbindung nicht zu hohe Anforde­ rungen gestellt werden. In Fig. 4 sind die äußeren, flanschartigen Abschnit­ te der Kupplungshälften 1, 2 mit Bezugszeichen 17, 18 bezeichnet. Die ko­ nischen Innenflächen der Kupplungshälften 1, 2 weisen die Bezugszeichen 7a, 8a auf, und die Dichtlippe ist wiederum mit L bezeichnet.

Die Ausführungsbeispiele nach Fig. 10, 11 und 12 zeigen das Prinzip der Rohrkupplung als Rohrverschluß, bestehend aus den Rohrkupplungshälften 1 und 7, den Klemmelementen 5, 10 und 13, den Dichtungen 14, 16 und 18, den Deckeln 15 und 17 und den Schrauben 3. In seinem Aufbau und seiner Wirkungsweise ist der Rohrverschluß identisch mit den beschriebenen Rohrkupplungen.

Claims (7)

1. Rohrkupplung für zwei stumpf zu verbindende glattwandige Rohre, mit einem beide Rohrenden überdeckenden verformbaren Dichtring (4) und zwei auf die Rohrenden (6, 6) aufschiebbaren und an äußeren Flanschen durch Schrauben (3) miteinander verspannbaren Kupplungshälften (1, 2), die gemeinsam eine den Dichtring (4) überfassende Dichtkammer bilden, in der beidseitig des Dichtrings angeordnete, an ihrem Außenumfang abgestützte Federkegelscheiben (5) bei Spannbewegungen der Kupplungshälften an ih­ rem Innenumfang mit dem jeweiligen Rohr in Klemmeingriff treten, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der aus elastischem Material bestehende Dichtring (4) mittels einer angeformten, über seinen Innenumfang verlaufenden ringförmigen Dichtlip­ pe (L) zentriert zwischen den Rohrenden angeordnet ist,
• - und daß die den Dichtring (4) überfassende Außenseite der Dichtkammer durch symmetrische, entgegengesetzt konische Innenflächen der beiden Kupplungshälften (1, 2) begrenzt und geschlossen ist, wenn die äußeren Flansche im Zuge der Klemmverspannung mit ihren Stirnflächen aneinan­ derliegen.

2. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite der Dichtkammer beidseitig am verjüngten Ende der konischen Innenflächen durch zylindrische Wandabschnitte verlängert ist, an denen bei der Montage der Rohrkupplung der Außenumfang der Federkegelscheiben (5) mit Abstand vom Dichtring (4) fest positioniert ist.

3. Rohrkupplung für zwei stumpf zu verbindende glattwandige Rohre, mit einem beide Rohrenden überdeckenden verformbaren Dichtring (9) und zwei auf die Rohrenden aufschiebbaren und an äußeren Flanschen durch Schrauben (3) miteinander verspannbaren Kupplungshälften (7, 8), die ge­ meinsam eine den Dichtring überfassende Dichtkammer bilden, in der beid­ seitig des Dichtrings angeordnete Klemmelemente an ihrem Außenumfang abgestützt sind und durch die Spannbewegung der Kupplungshälften an ih­ rem Innenumfang mit dem jeweiligen Rohr in Eingriff kommen, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der aus elastischem Material bestehende Dichtring (9) mittels einer angeformten, über seinen Innenumfang verlaufenden ringförmigen Dichtlip­ pe (L) zentriert zwischen den Rohrenden angeordnet ist,
• - daß die den Dichtring (9) überfassende Außenseite der Dichtkammer durch symmetrische, entgegengesetzt konische Innenflächen der beiden Kupplungshälften (7, 8) begrenzt und geschlossen ist, wenn die äußeren Flansche im Zuge der Schraubverspannung mir ihren Stirnflächen aneinan­ derliegen,
• - und daß die Klemmelemente als geschlitzte Konusringe (10) mit radialer Stirnfläche beidseitig am Dichtring (9), mit ihrem Außenkonus jeweils an einer Fortsetzung der den Dichtring überfassenden konischen Innenfläche anliegen und im Zuge der Schraubverspannung an ihrer zylindrischen Innen­ seite mit den Rohrenden in reib- und/oder formschlüssigen Eingriff bringbar sind.

4. Rohrkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmelemente aus schmalen Keilsegmenten (13) bestehen, die etwa den gleichen Querschnitt wie die Konusringe (10) aufweisen und über den Um­ fang verteilt in dem endseitig verjüngten Querschnitt der Dichtkammer an­ gepaßte axiale Verlängerungen des Dichtrings (12) eingelegt oder einge­ formt sind.

5. Rohrkupplung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Konusringe (10) und Keilsegmente (13) aus unterschiedlichen Werkstof­ fen, z. B. aus Federstahl, Aluminium, Verbundwerkstoff, Kunststoff herge­ stellt sind und am Innendurchmesser verschieden profilierte Oberflächen, z. B. Rändel (11) aufweisen.

6. Rohrkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastizität und Form der Dichtung (4; 9; 12) auf die Kupplungshälften (1, 2; 7, 8), die Federkegelscheiben (5), die Konusringe (12) und Keilsegmente (13) abgestimmt ist.

7. Rohrkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansch-Stirnflächen der beiden Kupplungshälften (1, 2; 7, 8) mit gegenseitig zentrierenden ringförmigen Vorsprüngen bzw. zugeordneten ringförmigen Ausnehmungen versehen sind.