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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verankerungssystem von
Zugelementen einer flexiblen rohrförmigen Struktur an der
Öffnung einer starren Wand, wobei besagte Verankerung durch
axiale Auflage auf einem Absatz oder einem Flansch nach der
Durchführung durch eine in besagter starrer Wand ausgesparte
Öffnung erfolgt. Im folgenden Text wird zur vereinfachten
Darlegung der Erfindung der Begriff "Rohrstück" für die
flexible rohrförmige Struktur verwendet, wobei der Begriff
"Ansatz" dasjenige Ende des Rohrstücks definiert, das einen
größeren Durchmesser als das Rohrstück selbst aufweist und an
der starren Wand aufliegt, die im folgenden mit dem Begriff
"Gegenflansch" bezeichnet wird.
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Bekannt sind Rohrstücke mit flexiblem Ansatz, bei denen der
Ansatz im allgemeinen eine innere Verstärkung aufweist, das
heißt eine in den Gummi eingebettete, ringförmige
Verstärkung, die aus Gummi mit hohem Elastizitätsmodul, einem
Textilband, einer Textil- oder Metall-Litze oder auch einer
weichen Feder besteht. Diese Art der Verstärkung wird benutzt,
um eine Verformbarkeit des Ansatzes zu erreichen, damit nach
der Herstellung des Rohrstücks durch die zwangsweise
Durchführung des Ansatzes durch die Bohrung die Montage an
Gegenflanschen ermöglicht wird. Der große Nachteil dieser Systeme
besteht darin, daß ein Einklemmen des Flachflansches zwischen
zwei Ebenen erforderlich ist, und zwar unter Verwendung einer
aus maschineller Bearbeitung erhaltenen Form, damit ein
starres Teil auf einem Innendurchmesser dieses verformbaren
Ansatzes aufliegt, wie beispielsweise bei den
Luftfederungsmembranen, die im Patent FP 2 127 561 von Continental
beschrieben werden oder bei den in den Patenten FR 2 280 853 von
Berghoffer oder FR 2 033 789 von Pirelli oder FR 2 006 730
von Continental beschriebenen ausgleichenden
Dehnungszwischenstücken.
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Für diese Systeme von Rohrstücken mit flexiblem Ansatz sind
also Montagetechniken notwendig, bei denen am Ende des
Gegenflansches häufig mechanische Belastungen in stark
konzentrierter Form auftreten, die zu einer Beschädigung oder sogar
zu einer Zerstörung der Dichtheitsfunktion führen können.
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Daher können die üblichen Rohrstücke mit flexiblem Ansatz nur
bei mäßigen Betriebsdrücken eingesetzt werden.
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Um diesen Nachteilen abzuhelfen, wurden Lösungsvorschläge für
starre Ansätze mit großen flanschseitigen Dichtungsflächen
vorgelegt. Diese Lösung wurde tatsächlich auch von Kléber
Industrie für deren integrierte Rohrflansche, System Endflex,
übernommen, (beschrieben im Rohrkatalog Performer AD10, Seite
4) oder auch in deren Dehnungszwischenstücken Dilatoflex K,
die im Katalog FC175-18 im Juni 1984 beschrieben wurden.
Alle diese Vorrichtungen weisen eine große Starrheit auf und
setzen sich in den meisten Fällen aus metallischen Elementen
zusammen. Aufgrund ihrer Bauart wird der Gummi auf einer
großen Auflagefläche zusammengedrückt, wobei sich eine
bessere Verteilung der Belastungskräfte ergibt und eine
Reduzierung der Empfindlichkeit gegenüber dem plastischen Fließen
des Gummis erreicht wird, wodurch wiederum eine bessere
Dichtheit gewährleistet und die Möglichkeit eines Einsatzes
bei höheren Betriebsdrücken gegeben ist.
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Allerdings weisen diese Ansätze aufgrund ihrer Starrheit den
Nachteil auf, daß eine Montage von Einblock-Gegenflanschen
nach der Herstellung des Rohrstücks nicht möglich ist. Es ist
daher erforderlich, die Montage der besagten Gegenflansche im
Verlauf der Herstellung vorzunehmen und das Rohrstück zu
vulkanisieren, das mit diesen metallischen Teilen ausgestattet
ist, die beträchtlich zur Erhöhung von Gewicht und Volumen
beitragen.
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Außerdem können die Gegenflansche nicht mehr demontiert
werden, wie dies in den Katalogen Stenflex und General Rubber
dargestellt ist. Der Hersteller von Rohrstücken muß
demzufolge
einen umfangreichen Lagerbestand anlegen, um Rohrstücke
mit Flanschen anbieten zu können, die mit den verschiedenen
genormten Verbindungen übereinstimmen.
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Ein Rohrstück mit demontierbaren Flanschen wird im Patent FR
2 447 512 beschrieben, allerdings sind die Ansätze starr und
mit Verstärkungskrägen versehen, die vom Rohrstück getrennt
sind. Der Lösungsvorschlag, den Verstärkungskragen mit einem
U-förmigen Teil aus Gummi zu ummanteln, erfordert die
Ausführung einer sehr komplexen Gießform.
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Aufgrund dieser Analyse hat Caoutchouc Manufacturé et
Plastiques die drei Patente EP 0 196 954, EP 0 202 131 und EP 0 207
813 angemeldet, in denen die starre Verstärkung, welche den
nach der Durchführung durch die Öffnung in der Wand oder
durch den Gegenf lansch durch Biegung in axialer Richtung
starr gewordenen Ansatz bildet, entweder mechanisch teilbar
ist oder fragmentiert und in Einzelelementen ausgeführt ist
oder aus einzelnen Bogenstücken zusammengesetzt ist, die
jeweils aus einem Stück bestehen und mit einem flexiblen
Verbindungselement versehen sind.
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Diese drei Varianten, die eine Verstärkung aufweisen, deren
Aufbau jedoch unterschiedlich ist, ermöglichen in jedem Fall
eine Biegung in Axialrichtung, das heißt um konvergente
Radialachsen. Bei diesem Verfahren wird eine ganzzahlige Anzahl
von beispielsweise zwei oder drei Bogenstücken gegen den
rückwärtigen Teil des Rohrstücks zurückgedrückt und damit ein
Umklappen der verbundenen Bogenstücke nach vorne ermöglicht,
bis sie in die Bohrung des Gegenflansches eingreifen. Dieses
wenig mechanisierbare, vorteilhaft zur Reduzierung der
Lagerbestände an Gegenflanschen und Rohrstücken verschiedenen Typs
einsetzbare Verfahren ist erforderlich, um eine große Auswahl
an Kombinationsmöglichkeiten nach Bedarf bereitstellen zu
können. Dieses Verfahren wird effektiv bei Rohrstücken mit
kleinem Durchmesser angewendet, was in der Industrie für
Dehnungsanschlüsse Nenndurchmesser mit einer lichten Weite von
weniger als 400 Millimeter bedeutet.
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Die vorliegende Erfindung schlägt eine andere Art der
Verformung in einer einzigen Ebene vor, die für flexible
rohrförmige Strukturen mit größeren Abmessungen einsetzbar ist und
die Vorteile der verschiedenen Arten bekannter flexibler
Ansätze zusammenfaßt, wobei jedoch deren Nachteile vermieden
sind.
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Die Erfindung verwendet das Prinzip einer Endloskette, deren
Glieder in einer einzigen Ebene gelenkig aneinandergefügt
sind, wobei ihre Achsen zur Achse des Rohrstücks parallel
verlaufen, und deren Ausführung mit dem Ausdruck
"bohnenartige Formgebung" gut beschrieben ist.
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Aufgrund dieser Verformung kann eine gelenkige
Gliederverbindung aus ausreichend zahlreichen Elementen - die jedoch von
beachtlicher Breite sind, um nach der Wiederherstellung der
Rundform die Bildung eines starken Ansatzes zu ermöglichen
- durch die Öffnung eines Gegenflansches hindurchgeführt
werden, ohne daß dadurch die Ansatzwände beschädigt werden.
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Die Erfindung besteht aus einer flexiblen rohrförmigen
Struktur, die sich an der Öffnung einer starren Wand oder eines
losen Gegenflansches verankert und einen Ansatz aufweist, der
mit einer mit Gelenken versehenen Verstärkungseinlage
versehen ist, die von einer Endloskette aus flachen, in die aus
einer Elastomer-Mischung bestehende flexible Wand
eingebetteten Einzelelementen gebildet ist.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die besagten
Einzelelemente um zur Achse der flexiblen rohrförmigen
Struktur parallele Achsen gelenkig miteinander verbunden sind und
dadurch, daß der besagte Verstärkungsansatz aufgrund
elastischer, bohnenförmiger Verformung durch eine Bohrung der
starren Wand oder des starren Gegenflansches hindurchgeführt
werden kann, ohne dadurch die Festigkeit seiner radialen
Verankerung nach der Wiederherstellung der Rundform zu
verändern.
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Die Merkmale und Varianten der Erfindung sind besser
verständlich anhand der Beschreibung zu den Zeichnungen, in
denen
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- Figur 1 eine diametrale Halbschnittansicht eines
erfindungsgemäßen Dehnungszwischenstücks darstellt;
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- Figur 2 eine Draufsicht auf die Gliederverbindung vor
der Einbettung in einen Verstärkungsansatz ist;
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- Figur 3 zwei Einzelelemente der Gliederverbindung vor
dem Zusammenfügen der Glieder im Detail in Aufsicht und
Schnittansicht darstellt;
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- Figur 4 anhand einer in Achsrichtung liegenden Ansicht
die Verformung beschreibt, die für die Montage auf den
Gegenflansch erforderlich ist;
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- Figur 5 andere Arten von Verformungen zusammenfaßt, die
im Verlauf besagter Montage möglich sind;
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- Figur 6 auf der Ebene der Verstärkungseinlage in
abgelöster Schnittansicht und in einer diese Schnittansicht
erläuternden Schnittdarstellung den Aufbau eines in
Flachform hergestellten Rohrstücks zeigt;
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- Figur 7 die Umrisse der für den Verstärkungsansatz
zulässigen maximalen, mittleren und minimalen Formen
zusammenfaßt;
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- Figur 8 in axialer Halbschnittansicht die mögliche
Anwendung des gegliederten Verstärkungsansatzes bei einer
Unterdruckmanschette oder einem Rohrstück darstellt, das
für Außendruck ausgelegt ist.
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Figur 1 stellt in Halbschnittansicht ein
Dehnungszwischenstück (1) dar, bei dem ein Verstärkungsansatz (2) zur
Verankerung an dessen flexibler Wand (3) dient, und zwar durch
Umschlagen um eine Verstärkungseinlage (4) und, mittels des
starren Gegenflansches (5), durch Festspannen der Karkasse
(7) aus Kordfäden textiler oder metallischer Natur, die in
der aus einer Elastomer-Mischung bestehenden Wand (6)
eingebettet sind, auf der Befestigungsebene (P). Der hochgezogene
Bereich (8) dieser Kordstruktur, der im allgemeinen aus einer
Anzahl symmetrisch ausgerichteter Lagen gebildet ist, hinter
der Verstärkungseinlage (4), gewährleistet durch das
Einklemmen der Fadenenden dieser Kordkarkasse (7) eine zwangsweise
Verankerung gegenüber Radialkräften, die die Bruchfestigkeit
dieser Fäden erreichen kann.
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Eine derartige Verankerung wird nach der Wiederherstellung
der Rundform aufgrund der Festigkeit gegen Zusammendrückung
in Umfangsrichtung unter der Einwirkung einer
Zentripetalkraft dieser Verstärkungseinlage (4) ermöglicht.
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Hinsichtlich der für die Montage erforderliche Durchführung
durch die Bohrung im Gegenflansch weist besagte
Verstärkungseinlage (4) dennoch eine Möglichkeit zu einer Biegung mit
doppelter Krümmung auf, die durch die Form einer Bohne
beschrieben wird.
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Figur 2 zeigt in Draufsicht den erfindungsgemäßen Aufbau
einer Verstärkungseinlage (4), die aus einer angemessenen
Anzahl von Einzelelementen (9) besteht, die einander
überdekkend verbunden sind und eine Endloskette bilden, deren äußere
Formen denen eines starren flachen Rings sehr nahekommen, wie
er beispielsweise beim bisherigen Stand der Technik als
Verstärkung des Ansatzes bei einem flexiblen
Dehnungszwischenstück
verwendet wurde.
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Ein Einzelelement (9) stellt sich in Form einer Platte mit
parallelen Seitenflächen dar, die in der Form von
Kreisbogenabschnitten mit einem mittleren Außenradius (RE) und einem
mittleren Innenradius (RI) zugeschnitten ist. Der
Konstrukteur wählt die Anzahl der Bogenstücke, zum Beispiel 36 oder
40, um daraus einen vollkommenen Kreis zu bilden. Auf diese
Weise kann durch eine unterschiedliche, um entweder einige
Einheiten höher oder niedriger gelegene Anzahl von Einheiten
in polygonaler Form eine annähernd kreisförmige
Verstärkungseinlage in Ansätzen verschiedener Nennweiten für denselben
Abmessungsbereich flexibler rohrförmiger Strukturen gebildet
werden.
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Durch gegenseitiges Zusammenfügen eines Einschub-Endes (10)
und eines Gelenkgabel-Endes (11) unter gegenseitiger
Abstützung der gekrümmten Flächen (12) zusammenpassender Krümmung
zweier benachbarter Einzelelemente wird die Bildung starrer,
annähernd kreisförmiger Ringe mit konstantem Querschnitt
ermöglicht, die bei einem großen Teil des Abmessungsbereichs
als Verstärkungseinlagen in Ansätzen von flexiblen
rohrförmigen Strukturen verwendet werden können.
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Bei den großen Durchmessern (über 1000 mm) der metrischen
Serien sind die Nennweiten am häufigsten in Schritten von
jeweils 100 Millimetern abgestuft, und in Schritten von jeweils
50 Millimetern für den Einsatz bei Durchmessern zwischen 400
und 1000 mm.
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In der Praxis weisen die Umfänge der starren Ringe, die die
Verstärkungseinlagen (4) bilden, untereinander beispielsweise
Unterschiede von 320 und 160 Millimeter auf.
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Die Länge der Einzelelemente (9) wird vorzugsweise als ein
Teiler dieser Längen gewählt, beispielsweise 40 mm, und die
Verstärkungseinlagen können untereinander einen Unterschied
von vier Einzelelementen aufweisen; so kann beispielsweise
aus der Reihe mit der Anzahl von 32 - 36 - 40 - 44 - 48
Elementen ein Abmessungsbereich von Verstärkungseinlagen
gebildet werden, die von den gleichen Einzelelementen (9)
ausgehen. Die mittleren Radien RE und RI der Einzelelemente (9)
entsprechen bei der Anzahl von 40 Elementen einem
vollkommenen Kreis und bei den anderen einer sich davon wenig
unterscheidenden polygonalen Form.
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In Figur 3 wird sowohl in Aufsicht als auch in
Schnittdarstellung die Verbindung zwischen zwei Einzelelementen (9) im
Detail nochmals dargestellt.
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Abbildung 3a zeigt in Außenansicht und vor dem Zusammenfügen,
daß der Kontakt zwischen einem Einschub-Ende (10) und einem
Gelenkgabel-Ende (11) über eine gesamte gekrümmte Fläche (12)
erfolgt, die während der radialen Komprimierung des Rings,
der die Verstärkungseinlage bildet, zur Anlage kommt. Während
der unter Druck stattfindenden Vulkanisierung der flexiblen
rohrförmigen Struktur, die in einer Gießform eingeschlossen
ist, kann in die Basis der Gelenkgabel (13) die
Elastomer-Mischung einfließen, die Bestandteil der Wand des
Verstärkungsansatzes ist.
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Die Fäden der Kordkarkasse, beispielsweise aus
hochresistentem Textilmaterial, die während der Herstellung über die
Verstärkungseinlage umgeschlagen werden, treffen dagegen auf
grund der gekrümmten Form der Anlageoberfläche auf keinerlei
Zwischenraum, in den sie eingeklemmt werden könnte.
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Daraus würde sich eine nachteilige örtliche Begrenzung der
bei der Lastwechselbeanspruchung auftretenden Belastungen
ergeben. Abbildung 3b zeigt die für den gesamten Querschnitt
einer Verstärkungseinlage geltende Schnittansicht mit
abgerundeten Kanten, um das Umschlagen zu ermöglichen.
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Die Einzelelemente werden werden entweder aus Stahlguß oder
aus Aluminiumguß hergestellt, was eine gewisse Präzision bei
der Herstellung der Gelenkverbindung und der Bohrung zum
Einbringen einer Achse in den Krümmungsmittelpunkt der
gekrümmten Oberflächen (12) ermöglicht.
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Noch vorteilhafter können sie aus starrem, eventuell
beispielsweise mit Glasfasern verstärktem Polymer hergestellt
werden und Erhöhungen (14) auf dem Einschub-Ende (10) und
entsprechende Vertiefungen (15) im Gelenkgabel-Ende (11)
aufweisen. Die geringe Zwangsverformung, die aufgrund ihrer
Verformbarkeit zulässig ist, ermöglicht die Bildung einer Kette,
indem die Einzelelemente (9) "zusammengeklipst" werden, um
damit bei der Herstellung leicht handzuhabende
Verstärkungseinlagen (4) herzustellen.
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Daher ist eine großangelegte Serienfertigung mit
zufriedenstellender geometrischer Genauigkeit möglich, wenn die
verschiedenen Durchmesser der flexiblen rohrförmigen Strukturen
eine Verstärkungseinlage (4) aus gleichartigen
Einzelelementen aufweisen.
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Figur 4 ist eine Ansicht in Achsrichtung, in der die auf
einen erfindungsgemäßen Verstärkungsansatz (2) ausgeübte
Verformung gezeigt wird, die im Verlauf der Einführung in die
Bohrung des starren Gegenflansches (5) auftritt. In einem
Zahlenbeispiel bezieht sich der Vorgang auf die
Hindurchführung eines Ansatz-Außenumfangs von 1091 mm durch eine Bohrung
von 1025 mm, wobei die Nennweite der flexiblen rohrförmigen
Struktur 1000 mm beträgt.
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Dazu ist anzumerken, daß die dem Ansatz folgende Kehle an der
Seite (A) dazu verwendet wird, den Verstärkungsansatz (2) in
der Bohrung mit dem Durchmesser (D) schräg in Eingriff zu
bringen. Zur Reduzierung des Raumbedarfs, die ein Eingreifen
des Verstärkungsansatzes (2) in leichter Schräglage auf der
zweiten Seite (B) ermöglicht, ist nur das Maß (D) + (eine
Ansatzstärke)
erforderlich, wodurch vorteilhafterweise die
notwendige Verformung, insbesondere in den umgebogenen
Bereichen, auf einen mittleren Radius (r) beschränkt wird.
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Obwohl sie streng in einer Ebene liegt, weist die elastische
Verf ormung des Verstärkungsansatzes (2), die den Außenrand
zur Durchführung durch die Bohrung (D) ausreichend
zurücknimmt, die Größenordnung einer Änderung des Anfangsradius (RE
+ RI)/2 zu einem viermal kleineren Radius (r) auf. Das heißt,
der Winkel zwischen den Achsen der benachbarten,
ineinandergreifenden Einzelelemente, der im ruhenden Zustand eine
Größenordnung von 9 bis 10 Grad aufweist, ist im verformten
Bereich eines mittleren Radius (r) während der vorübergehenden
Verformung viermal so groß.
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Die Verformung, die sich auf die Schichten der
Kordverstärkungen auswirkt, welche die Einzelelemente umgeben, weist
zwar noch die gleiche Größenordnung auf, kommt aber im
Bereich mit umgekehrter Krümmung (Z), der die beiden mittleren
Radien (r) verbindet, in umgekehrter Richtung zur Anwendung:
innerhalb des mit einem mittleren Radius (r) gekrümmten
Bereichs und außerhalb des Bereichs mit umgekehrter Krümmung
(Z) besteht die Gefahr, daß aufgrund der Drehbewegung
zwischen den Einzelelementen die Kordverstärkungen durch eine
Schubbeanspruchung entsprechend einer Größenordnung von 27
bis 30 Grad komprimiert werden, was den Grenzwert der
zulässigen Verformung bildet.
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Außerhalb des mit einem mittleren Radius (r) gekrümmten
Bereichs und innerhalb des Bereichs mit umgekehrter Krümmung
(Z) besteht die Gefahr einer Dehnung der Kordverstärkungen;
zweckmäßigerweise sind diese jedoch durch die Spreizung der
Einlagen, die nur beim Nenndurchmesser der flexiblen
rohrförmigen Struktur aneinander anliegen, bereits beabstandet.
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Figur 5 zeigt andere Verformungstypen unter den gleichen
Bedingungen wie vorher, die in Abhängigkeit von den jeweiligen
Steifigkeitswerten der Ansätze der auf diese Weise
verstärkten rohrförmigen Strukturen zum gleichen Zweck eingesetzt
werden können.
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Abbildung 5a stellt eine Lösung mit zwei Symmetrieachsen dar,
bei der der Umfang des Verstärkungsansatzes die Form eines
"Knöchelchens" annimmt, das vier gekrümmte Bereiche mit einem
mittleren Radius (r) aufweist, der auf einen nahe an D/8
liegenden Wert reduziert ist.
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Zwei Bereiche mit umgekehrter Krümmung (Z), die an diese
Bereiche angrenzen, erzwingen aufgrund der umgekehrten Krümmung
die relativen Drehbewegungen der Einzelelemente.
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Abbildung 5b ist eine Variante der vorhergehenden Abbildung,
wobei aufgrund einer geringfügigen Asymmetrie der mittleren
Radien (r) zwei weniger gekrümmte Bereiche (s) neben zwei
kurzen Bereichen mit umgekehrter Krümmung (Z) auftreten
können, die in der Nähe der Wendebereiche (i) , die einen weniger
gekrümmten Bereich (s) und einen Bereich mit umgekehrter
Krümmung (Z) voneinander trennen, aneinanderliegen.
Die Auswahl zwischen den verschiedenen Lösungsmöglichkeiten
wird experimentell entsprechend der Elastizität des
Kordmaterials bestimmt, das die Verstärkungseinlage ummantelt; diese
bevorzugt eine der beiden Durchbiegungen von einem mittleren
Radius von D/2 im ruhenden Zustand bis zu D/8 oder sogar D/10
in der einen Richtung und bis zu etwa (-D) in der anderen
Richtung, was dem ungünstigsten Fall entspricht.
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Abbildung 5c zeigt das Ergebnis einer theoretischen
Krümmungsberechnung: die Verstärkungseinlage eines Ansatzes mit
einem mittleren Radius D/2 im ruhenden Zustand erfährt
während desser Änderung in den mittleren Radius D/10 die gleiche
Drehbewegung, allerdings in umgekehrter Richtung, die auch
beim fluchtenden Ausrichten der Einzelelemente auftritt. Zur
wiederherstellung des anfänglichen Umfangs erweist sich ein
durch einen kurzzeitigen dynamischen Vorgang bewirkter
Bereich mit umgekehrter Krümmung (Z) als erforderlich.
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Figur 6 bezieht sich auf eine vorteilhafterweise zulässige
Erweiterung auf flexible rohrförmige Strukturen mit sehr
großem Durchmesser, das heißt mit Nennweiten über 1000 mm,
basierend auf der Konfiguration der erfindungsgemäß aus
Einzelelementen gebildeten Verstärkungseinlagen. Die Anwendung
ist hinsichtlich der größten Durchmesser, gleichgültig ob
kreisförmig oder nicht, nicht eingeschränkt.
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Der in Abbildung 6a erneut gezeigte Achsschnitt stellt die
gleichen äußeren Merkmale wie in Figur 1 dar, die sich auf
ein in Kreisform hergestelltes Rohrstück bezieht.
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Anhand dieser Abbildung ist es möglich, ein
Herstellungsverfahren für eine flexible rohrförmige Struktur in geradlinig
abgewickelter Form zu erläutern, das heißt Vulkanisierung in
sukzessiven Durchgängen in einer Presse großer Länge. Die
flexible rohrförmige Struktur ist im allgemeinen mit einer
Wellenstruktur und Ansätzen ausgestattet, die in der
geradlinig abgewickelten Form ausgeführt werden können. Abbildung
6b zeigt eine abgelöste Darstellung bzw. Schnittdarstellung
entlang der Ebene (Q). Die Herstellung des Endloszustands des
besagten, in geradlinig abgewickelter Form hergestellten
Bandes erfolgt durch Aneinanderstoßen und Zusammenfügen dessen
ansatzloser Enden.
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Die Herstellung des Endloszustands erfolgt in einer
Verbindungsform, und zwar nach dem Abnehmen der verschiedenen Lagen
der Kordkarkasse (7) , dem Einfügen von einem (oder mehreren)
Einzelelement(en) (9) in die Verstärkungseinlage (4), die
erforderlich sind, um den gewünschten Umfang zu erreichen, dem
Auflegen der Lagen der Kordkarkasse (7) und eventuellem
Aufbringen von Werkstoff, um die flexible Wand aus
Elastomer-Mischung (6) wiederaufzubauen.
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In Figur 7 sind die schematischen Umrisse der als
Verstärkungseinlagen
dienenden Ringe in den kleinsten, mittleren und
größten Durchmessern der flexiblen rohrförmigen Strukturen
dargestellt, die durch dieses Schließverfahren einer
gelenkigen Verstärkungseinlage zulässig sind. Beträgt der Mittelwert
des Radius beispielsweise (RM), so bewegt sich der unterste
Wert in der Größenordnung von 3/4 (RM), der oberste Wert in
der Größenordnung von zwei mal (RM) für einen vorgegebenen
Abmessungsbereich von flexiblen rohrförmigen Strukturen.
Allerdings muß die Verstärkungseinlage (4) (unter Bezugnahme
auf Abbildung 6a) auch bei der Herstellung in flacher Form
aus Einzelelementen (9) mit gekrümmtem Profil zusammengesetzt
werden, um eine gute Kontinuität der Umwickelung durch die
Lagen der Kordkarkasse (7), die um die Verstärkungseinlage
(4) herumführen und durch das Umschlagen der Kordstruktur (8)
einen hochgezogenen Bereich bilden, zu erzielen. Wären diese
Einzelelemente geradlinig, dann bliebe jede Verstärkung
polygonal.
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Eine Nennweite eines mittleren Rohrstücks entspricht also
einer fortgesetzten Krümmung gemäß dem mittleren äußeren Radius
(RE) und dem mittleren inneren Radius (RI) der
Verstärkungseinlage (4).
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Diese Anordnung wird durch die leichte Dauerverformung des
Werkstoffs erreicht, aus dem das Rohrstück besteht.
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Im übrigen genügt ein leicht höherer oder niedrigerer Wert
dieser Dauerverformung, um Rohrstücke mit kleineren oder
größeren Durchmessern herzustellen; insbesondere eine nahe Null
liegende Verformung gestattet vielfältige
Herstellungsmöglichkeiten in diesem Abmessungsbereich bis hin zu den größten
Durchmessern. Die Investitionen in die Fabrikationsmittel
werden damit im Vergleich zum Bedarf des früheren Stands der
Technik beträchtlich reduziert. Die leichte Ausstülpung (16),
die der Querschnitt des starren Gegenflansches (5) aufweist,
dient dazu, jede Gefahr einer Instabilität auszuschließen,
die auf eine annähernde Fluchtung bei den sehr großen
Durchmessern zurückzuführen ist, indem sie nach der Montage hinter
dem Verstärkungsansatz (2) anliegt, wenn eine starke
Umfangskomprimierung auf die Verstärkungseinlage (4) ausgeübt wird.
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Tatsächlich ermöglicht die vorliegende Technik, im Gegensatz
zu den Flachband-Quetschsystemen, aufgrund eines vorhandenen
starken Ansatzes - der nach der Montage der Gegenflansche
starr wird - den Einsatz unter hohen Drücken selbst bei sehr
großen Durchmessern: der Widerstand der
Zentripetalverankerung der Kordkarkasse wird nur durch den Widerstand gegenüber
der Umfangskomprimierung des starren Rings begrenzt, der im
Verstärkungsansatz durch die Ausrichtung der verschiedenen
gekrümmten Anlagefächen (12) zwischen den Einzelelementen (9)
gebildet wird. Mehrere Meter Durchmesser müssen erreicht
werden, bis dieser Widerstand gegenüber der Umfangskomprimierung
die Möglichkeiten dieser Bereichserweiterung für den Einsatz
bei starken Drücken gefährdet, da eine Instabilität gegen
Ausknicken aufgrund der vorhandenen leichten Ausstülpung (16)
ausgeschlossen ist.
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Figur 8 zeigt eine axiale Halbschnittansicht, in der die
gleiche Technik und die gleichen Bezugszeichen wie in der
Beschreibung zu Figur 1 verwendet werden, allerdings für die
Anwendung bei einer Unterdruckmanschette oder allgemeiner
ausgedrückt bei einem Rohrstück mit flexibler Wand (3'), das
einem äußeren Überdruck ausgesetzt wird, der bei speziellen
Verwendungen um ein Bar höher liegen kann als der Druck des
im Inneren fließenden Fluids.
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Tatsächlich ermöglicht es die Verankerung gegen die durch das
Hochziehen der um die Verstärkungseinlage (4) gelegten
Kordstruktur (8) erzeugten Zentripetalkräfte der Kordkarkasse
(7) auch in effizienter Weise, den Kräften Widerstand
entgegenzusetzen, die auf die flexible Wand (3') einwirken, die
als Widerstand gegen einen erheblichen Unterdruck oder einen
ein Bar übersteigenden Differenzdruck vorgesehen ist, und
zwar ohne Rücksicht auf die Größe des Durchmessers.
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Eine geradlinige Form großer Länge, deren Profilschnitt in
dieser Figur dargestellt ist, sowie eine geeignete
Verbindungsform ermöglichen die Herstellung von
Unterdruckmanschetten, die dank der Verbindung von in geradliniger Form
hergestellten Elementen trotz ihres großen Durchmessers eine sehr
große Festigkeit aufweisen.
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Die verschiedenen Krümmungsgrenzwerte, die sich in einem
gleichen Abmessungsbereich wie in Figur 7 definiert bewegen
und die für Rohrstücke gelten, die einem Innendruck
ausgesetzt sind, ermöglichen auch hier den Aufbau eines neuen
Produktbereichs von Unterdruckmanschetten mit großer Festigkeit,
die insbesondere in dem Industriezweig für Kondensatoren von
Wärmekraftwerken oder Meerwasserentsalzungsanlagen nützlich
sind, ohne daß für jeden gewünschten Durchmesser eine neue
Werkzeugausrüstung entwickelt werden muß.
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Auch in diesem Fall ermöglicht die Herstellung der Endlosform
an der Baustelle die Reparatur vor Ort oder auch die
Anordnung um nicht demontierbare Bauteile, wie dies in diesem
Industriezweig häufig verlangt wird.
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Zusammenfassend läßt sich sagen, daß die Technik der Montage
von Dehnungszwischenstücken auf ihre Gegenflansche oder
allgemeiner ausgedrückt von jeder an der Öffnung einer starren
Wand anliegenden flexiblen rohrförmigen Struktur, bei der die
Verwendung der gelenkigen Verstärkung in den
erfindungsgemäßen Verstärkungsansätzen möglich ist, folgende Vorteile
bringt
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- Die vereinfachte Montage, die beispielsweise durch den
Händler erfolgen kann, schränkt den Lagerbestand auf jeder
Ebene ein - einerseits den Bestand an Gegenflanschen,
möglicherweise
mit Bohrung in verschiedenen Normen - anderseits
den Bestand an Rohrstücken mit verschiedener
Widerstandsqualität gegenüber den beförderten Fluiden oder beispielsweise
mit verschiedenen Achslängen und damit unterschiedlichen
Federungswegen.
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Damit wird eine Lagerhaltung von zahlreichen Kombinationen
vermieden. - Andererseits werden auch die Lieferzeiten zum
Kunden bemerkenswert reduziert, wenn für eine Anpassung an
eine feste Einrichtung Sonderweiten erforderlich sind, für
die also ein Versand zum Herstellerwerk für Rohrstücke nicht
mehr nötig ist.
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- Die Flexibilität des Aufbauverfahrens für
Verstärkungseinlagen - denn ein einziger Typ von Einzelelementen ermöglicht
die Ausführung mehrerer Durchmesser - reduziert die
Notwendigkeit, Verstärkungen für Ansätze in Zwischenlagern
bereitzustellen beträchtlich und folglich auch die
Herstellungszeiten von nicht auf Lager vorrätigen Rohrstücken, die auf
Anfrage gefertigt werden, ebenso wie von nicht normierten
Durchmessern.
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- Die Endlosbandverbindung bietet die Möglichkeit, Rohrstücke
mit sehr großen, kreisförmigen oder nicht kreisförmigen
Durchmessern herzustellen, die dennoch für starke Drücke
ausgelegt sind, ohne daß dazu beträchtliche Investitionen
erforderlich wären, sowie die Möglichkeit zur Ausführung von
Unterdruckmanschetten oder Rohrstücken für erhöhte Außendrücke.
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- Die Reparatur vor Ort wird mit geeigneter Ausrüstung
möglich, ebenso die Anordnung des Rohrstücks an Ort und stelle
um nicht demontierbare Bauteile. Außerdem kann ein fertiges
Rohrstück aufgrund seiner Verformbarkeit in eine
Durchführöffnung gebracht werden, die hinsichtlich ihrer Maße auf
einen geringeren Durchmesser als den des Rohrstücks
beschränkt ist.
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Schließlich wird die Lagerhaltung von Ersatzmaterial für
sicherheitsrelevante Teile, die vor Ort verfügbar sein müssen,
aufgrund der geradlinigen Form von beliebiger Verbindbarer
Länge aufs äußerste vereinfacht.