DE2201726A1

DE2201726A1 - Rohrverbindungsstueck

Info

Publication number: DE2201726A1
Application number: DE19722201726
Authority: DE
Inventors: Billingsley Lloyd Eaton
Original assignee: Hydrotech Services Inc
Current assignee: Hydrotech Services Inc
Priority date: 1971-01-15
Filing date: 1972-01-14
Publication date: 1972-08-31
Also published as: FR2122120A5; AU469733B2; NL7200601A; ES398795A1; CA950001A; NO130027B; IT949638B; AU3560071A; GB1368122A; JPS5230723B1; BR7108545D0

Description

Die Erfindung bezieht eich auf ein Rohrverbindungsstück mit einem Außenrohr, das mit dem einen Ende um das Ende der, mit ihm zu verbindenden Innenrohres angeordnet ist und an seinem anderen Ende eine Einrichtung zur Verbindung des Aussenrohres mit einem anderen Rohr besitzt, v/obei in dem um das Innenrohr angeordneten Ende des Außenrohres eine erste Spanneinrichtung angeordnet ist, die bei ihrer Betätigung an der Außenfläche des Innenrohres eingreift, und eine Einrichtung zur Betätigung der Spanneinrichtung vorgesehen ist.

Es ist bereits eine Rohrverbindung bekannt, die aus einer

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die Endstücke zweier Innenrohre umgebenden Anordnung besteht, die ein Außenrohr, zwischen dem Außenrohr und den Innenrohren sitzend einen fluidbeaufschlagbaren zweiseitig axial wirkenden Ringkolben und axial nacheinander angrenzend Dichtungspackungen, die sich unter Axialdruck dichtend an die beiden Enden der Innenrohre anlegen, Schubringe und Keilstücke umfaßt, die an entsprechenden konischen Ausnehmungen des Außenrohres anliegen und durch den vom Ringkolben ausgeübten Axialdruck mit ihrer inneren Greiffläche mit demjjeweiligen Innenrohrende in Eingriff bringbar sind (US-PS 3 393 926).

Eine derartige Rohrverbindung läßt sich überall dort einsatzen, wo Schweiß- oder andere Verbindungen nur unter schwierigen und zeitraubenden Umständen vorgenommen werden können, beispielsweise in trübem Wasser oder in der Nähe von Explosivstoffen.

Die vorstehend beschriebene Rohrverbindung hat jedoch eine beschränkte Klemmwirkung, insbesondere deshalb, weil sie nur für die Aufnahme von in einer Richtung gerichteten Axialkräften geeignet ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Rohrverbindung der eingangs genannten Art mit besserer Klemmwirkung zu schaffen, die gegebenenfalls auch eine Möglichkeit bietet, sowohl Zug- als auch Druckkräften in Axialrichtung zu widerstehen.

Diese Aufgabe wird mit einem gattungsgemäßen Rohrverbindungsstück gelöst durch eine in dem das Innenrohr umgreifenden Ende des Außenrohres axial in Abstand von der ersten Spanneinrichtung angeordnete zweite Spanneinrichtung, die bei ihrer Betätigung an der Außen-

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fläche des Innenrohres angreift, und eine Einrichtung zur Betätigung beider Spanneinrichtungen zu vorbestimmten Zeitpunkten.Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umgibt das Endstück eines Innenrohres das Außenrohr, wobei zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr zwei fluidbeaufschlagbarc entgegengesetzt wirkende Kolben sitzen und axial nacheinander Dichtungspackungen, die sich unter Axialdruck dichtend an das Innenrohr anlegen, sowie Keilstücke angrenzen, die an entsprechenden konischen Ausnehmungen des Außenrohres anliegen und durch den von den Kolben ausgeübten Axialdruck mit ihrer inneren Greiffläche mit dem Innenrohr in Eingriff bringbar sind. Um das Endstück des Innenrohres sitzen dabei zu beiden Seiten der Kolben die Keilstücke gegenüber entsprechenden Ausnehmungen in dem Außenrohr, wobei die Keilflächen der Keilstücke auf der Wirkungsseite des einen Kolbens zu denen auf der Wirkungsseite des anderen Kolbens entgegengesetzt ausgerichtet sind und an dem vom Innenrohr entfernt liegenden Ende des Außenrohres ein Verbindungsteil angeordnet ist.

Durch In den Keilstücken in Verschieberichtung vorgesehene Langlöcher für die Aufnahme von im Außenrohr befestigbaren Haltezapfen ist es möglich, auf einfache Weise die Keilstükke an dem Außenrohr zu haltern, auch wenn kein Innenrohr eingeschoben ist. Zweckmäßigerweise sind die beiden Kolben als ein zweiseitig axial wirkender Ringkolben ausgebildet.

Das Anbringen der erfindungsgemäßen Rohrverbindung erfolgt so, daß das Außenrohr einfach so weit über das Innenrohr geschoben ist, bis die beiden Keilstückanordnungen das einzige Innenrohr umgeben. Durch Druckbeaufschlagung des Ringkolbens werden die Keilstücke mit ihren Grifflächen so gegen das Innenrohr gepreßt, daß eine feste Verbindung zustande kommt, wobei die Dichtungspackungen, die sich unter dem Axialdruck radial verformen, eine Abdichtung gegenüber dem Druckfluid schaffen.

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Die so erzielte Verbindung hat den Vorteil, daß sie durch auf das Innenrohr wirkende oder auf das Außenrohr über den Verbindungsfl-ansch übertragene Druck- und Zugkräfte nicht beeinflußt wird.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.

Fig.IA zeigt teilweise axial geschnitten das eine Endstück der in Fig.2 ganz gezeigten Rohrverbindung.

Fig.IB zeigt in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht als Fortsetzung von Fig.IA das andere Endteil der Rohrverbindung mit dem Verbindungsflansch.

Fig.2 zeigt im Axialschnitt die ganze Rohrverbindung im Eingriff mit einem Innenrohr.

Fig.3 zeigt in einer Seitenansicht zwei Rohrverbindungen gemäß Fig.2, die zur Verbindung von zwei Innenrohren verwendet sind.

Die in den Figuren IA, IB und 2 gezeigte Ausführungsform umfaßt ein Außenrohr 10, das aus drei koaxial ausgerichteten Außenrohrteilen 11, 17 und 27 besteht.

Das linke Außenrohrteil 11 des Außenrohres 10, das im einzelnen in Fig. IA gezeigt ist, umfaßt eine erste Halte- bzw. Umspanneinrichtung, die so angeordnet ist, daß sie an der Außenfläche eines in dem Außenrohr angeordneten Innenrohres 38, wie es in Fig.2 gezeigt ist, angreift. Die Halteeinrichtung umfaßt mehrfach angeordnete konische Ausnehmungen 12 an der Innenseite des Außenrohrteils 11 und eine Vielzahl von langgestreckten, teilzylindrischen Keilstücken 13, die in das Teil mit den Ausnehmungen 12 passend angeordnet und darin verschiebbar sind. Die radial nach innen weisende Fläche der

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Keilstücke 13 ist mit sich kfeuzendeii !tiefen I¹I versehen oder auf andere Weine für den Eingriff mit der Außen fläche dos Innenrohres ^S griffig gemacht.

Eine Bewegung der Keilstücke 13 relativ zu den Ausnehmungen nach links bezogen auf Fig. 1 und 2 führt dazu, daß die Kai I-stücke 13 in herkömmlicher Weise radial nach innen bewogt werden. Durch die Verwendung mehrerer Führungsflachen an dem Teil mit den Ausnehmungen 12 und den Keilstücken I3 kann ein kleinerer Neigungswinkel verwendet werden, was dnzu führt, daß eine größere Axialkraft in eine Iladialkraft umgesetzt und das Angreifen der Keil stücke I3 verbessert wird.

Jedes der Keilstücke I3 hat ein Langloch I5 für die Aufnahme eines Ilaltezapfens Ib, der an der Wand des AußciirohrtcJ Ins befestigt wird. Die Zapfen 1(> sind mit Einrichtungen versehen, um die Keilstücke I3 in ihrer Unifangslage in dem Außenrohrteil 11 auch dann zu haiton, wenn kein Innenrohr eingesetzt ist.

Das mittlere Außeiirohrtoil I7 des Außenrohres lo, das in Fig. IA auf der rechten Seite gezeigt ist und bei Fig. 113 den linken Teil bildet, ist koaxial zu dem linken Außenrohrtoi1 11 ausgerichtet und damit verschweißt. In dem Außenrohrteil I7 ist koaxial ein zylindri scher Außenkolben lo¹ angeordnet, der in Gleitkontakt mit der Innenfläche des Außenrohrteils 17 steht. Ein zylindrischer Innenkolben 19 ist für eine Gleitbewegung längs dar Innenfläche dos Außen rohrtoi Is I7 angeordnet. Die axial aneinandergroiizenden Enden der zylindrischen Kolben lO und 19 überlappen einander und bilden /wischen .sieh eine Fluidkamnier 2o. Die 'Zufuhr von Druckfluid zur Kammer 2o erfolgt über ein ein 1 .allse i tlges Druck rege !.ventil 21, das in das Aui'i(. η rohr te i 1 I7 angrenzend an die Kammer 2o gescliranht ist und in i I ihr in Verbindung steht. Zw i. st.heu der Innen ί i ache dew Außenrohr te i Is I7 und den Ko I heu l8 utld 19 sind Ü-Jiiuge. für eine druckfolie Abdichtung vorgesehen.

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Anliegend an die äußeren Enden bzw. Stirnflächen der Kolben 19 bzw. l8 sind identische Dichtxmgspackungen 22 und 23 ringförmig angeordnet. Diese Diclitungspackungen sind in herkömmlicher Weise elastisch und verformen sich r ti dial nach innen, wenn sie einer axialen Druckkraft ausgesetzt sind. ' Durch diese Einwirkung sorgen die Diclitungspackungen 22 und 23 für ein dichtes Anliegen an der Außenseite des in dem Außenrohr Io angeordneten Innenrohres, was aus Fig. 2 zu sehen ist. Die Dichtungspackungen 22 und 23 können aus einer Vielzahl von Dichtungsringen 2k, wie gezeigt, zusammengesetzt werden, können jedoch auch aus einem einzigen Stück bestehen oder irgendeine andere gewünschte gleichartige Form haben.

Angrenzend an die äußeren Stirnflächen der Dichtungspackungen 22 bzw. 23 sind Schub'ringe 25 und 26 angeordnet, die innerhalb des Außenrohrteils I7 axial gleitend verschiebbar sind. Die in den Zeichnungen gezeigte linke Stirnfläche des Ringes 25 greift an der rechten Stirnfläche der Keilstücke I3 an und überträgt auf diese die Axialkraft. In gleicher Weise greift das rechte Ende des Schubringes 26 zur Übertragung einer Axialkraft an den zweiten entgegengesetzt gerichteten Satz von Keilstücken, wie nachstellend beschrieben, an.

Das rechte Außenrohrteil 27 des Außenrohres Io, das im einzelnen in Fig. ID gezeigt ist, hat eine zweite Halteoi.iirichtung für den Eingriff mit der Außenfläche des Innoiirolires. Diese zweite Halteeinrichtung hat gleichermaßen ein Teil mit mehreren konischen Außenflächen 20, die an der Innenseite des Außenrohrteils 27 ausgebildet sind, sowie eine Vielzahl von länglichen teilzylindrischen Koi Lstüekoii 29, die in dem Teil mit den Ausnehmungen 20 passend und verschiebbar sitzen. Die i\'ulial. nach innen gerichteten Flächen der KeLlstücke 29 , sind gleichermaßen mit. einer Grc-.i. (T I ärhe !■> für den Eingriff an der Außenfläche des inneiirohruM λίt-.Hu·π

BAD ORIGINAL

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Die konischen Flächen der Ausnehmungen 28 und der Keilstücke 29 in dem rechten Außenrohrteil 27 sind zu denen der Ausnehmungen 12 und der Keilstücke I3 in dom linken Außenrohrteil 11 axial entgegengerichtet. Durch diese Anordnung kann die Rohrverbindung, wenn sie installiert und lagefixiert ist, entgegengesetzt gerichteten Axialkräften und somit sowohl Zug- als auch Druckkräften widerstehen. Die linken Stirnflächen der Keilstücke 29 liegen an der rechten Stirnfläche des Schubringes 26 an und nehmen darüber eine axiale Einstell- kraft auf. Die Keilstücke 29 sind in gleicher Weise mit axial ausgerichteten Langlöchern Jl für die Aufnahme von Haltezapfen j2 vaco.ien, die wiederum an dem Außenrohr I eil 27 befestigt sind. Diese Anordnung bildet eine Einrichtung zum Halten der Keilstücke 29 in ihrer Umfangslage in dein Außenrohrteil 27, auch wenn kein Innenrohr eingeschoben ist.

Für die Verbindung der rechten Stirnseite des Außenrohres mit einem weiteren Teil ist ein Verbindungsteil 33 vorgesehen, das koaxial an dem Außenrohr Io durch die Schweißnaht "}k befestigt ist. Das Verbindungsteil 33 hat an seiner rechten Stirnseite einen Flansch 35 j der jede gewünschte Form und Befestigungseinrichtung haben kann. Wenn es beispielsweise

sich erforderlich ist, zwei sich nicht parallel£ kreuzende Rohre miteinander durch Verwendung der erfindungsgeniäßen Verbindung aneinanderzufügen, kann der Flansch 35 1 wie in Fig. 113, 2 und 3 gezeigt ist, eine schräge Stirnfläche haben und mit Bohrungen 36 versehen sein, die entsprechend zu den Boh rungen in einem weiteren Verbindungsstück ausgerichtet sind und Schraubenbolzen 37» wie in Fig. 3 gezeigt, aufnehmen

Für die Verwendung wird die erfindungsgemä'ße Rohrverbindung, wie sie in den Figuren IA und IB gezeigt ist, über das Ende eines Rohrstückes, beispielsweise eines Innenrohres 38, wie

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in Fig. 2 gezeigt, geschoben. Dann A^ird über das Ventil 2.1 in die Kammer 2o gegen die Kolben 18 und 19 wirkendes Druckfluid injiziert. Durch diesen Fluiddruck werden der Kolben lö nach rechts gegen die Dichtungspackung 23 und gleichzeitig
der Kolben 19 nach links gegen die Dichtungspackung 22 gedrückt. Diese entgegengesetzt gerichteten Kräfte werden durch die Schubringe 25 und 26 auf die Keilstücke 13 bzw. 19 übertragen, die dadurch an dem Innenrohr 38 angreifen und daran
sitzen. Der fortgesetzte Druck durch die Kolben l8 und 19
führt dazu, daß die Dichtuiigspackuiigen 23 bzw. 22 nach innen radial verformt werden und abdichtend an der Außenfläche des Innenrohres 38 anliegen.

Zur Betätigung der Rohrverbindung kann jede geeignete Druckfluidquelle verwendet werden. Wenn jedoch eine Permr.nentvGrbindung geschaffen werden soll, verwendet man zvreckmäßigerweise ein aushärtendes Fluid, beispielsweise ein Epoxy harz, wodurch ein andauernder, sich nicht abbauender Druck auf die Dichtungspackungen und Keilstücke ausgeübt wird, die dadurch in ihrer Eingriffslage mit ihrer Keilfläche am Außenrolir und mit ihrer Grifflache am Innenrohr bleiben, wodurch die permanente Verbindung gewährleistet ist.

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Claims

Ansprüche

ί 1Λ Rohrverbindungsstück mit einem AuPenrohr, das mit deia einen Ende um das Ende dos nit ihm zu verbindenden Innenrohres angeordnet ist und an seinem anderen Ende eine Einrichtung zur Verbindung des Auftenrohres nit einem anderen Rohr besitzt, wobei in dem um das Innenrohr angeordneten Ende des Au^r5enrohres eine erste Spanneinrichtung angeordnet ist, die bei ihrer Betätigung an der Au Ronfluche des Innenrohres angreift, und eine Einrichtung zur Betätigung der Spanneinrichtung vorgesehen ist, gekonnzeichnet durch eine in dem das Innonrohr (38) umgreifenden Ende des Auf'onrohres (11, 27) axial in Abstand von der ersten Spanneinrichtung angeordnete zweite Spanneinrichtung, die bei ihrer Betätigung an der AuPenflache des Innenrohres angreift, und eine Einrichtung (18, 19) zur Betätigung beider Spanneinrichtungen zu vorbestimmten Zeitpunkten,
2. Rohrverbindungsstück nach Anspruch 1, bei dom eine erste Dichtung in den das Inncnrohr umgreifenden Ende des AuV-nrohrer: angeordnc-U ist und dichtend an der Außenfläche des Innonrohres annrePibar ist, wobei eine axial in dom Außenrohr verschiebbare und druckfluidbeaufschlagbare KoI-beneinrichtung zur gemeinsamen Druckbcauf'schlagung der ersten Spanneinrichtung und der ersten Dichtung vorgesehen ist,

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dadurch g ek c η η ζ e i c h η e t, daß in diesem Ende des Außenrohres (11, 27) eine zweite Dichtung (23) axial von der ersten Dichtung (22) entfernt an der Außenfläche des Innenrohres anpreßbar ist, und deiß die zv;eite Kolbeneinrichtung (18) zugleich auf die zweite Spanneinrichtung und die zweite Dichtung (23) einwirkt.
3. Rohrverbindungsstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spanneinrichlungen und gegebenenfalls die beiden Dichtungen (22, 23) mit entgegengesetzter Wirkungsrichtung angeordnet sind.
4. Rohrverbindungsstück nach Anspruch 3, bei dem die jeweilige Spanneinrichtung Keilstücke umfaßt, die an entsprechenden konischen Ausnehmungen des Außenrohres anliegen und durch den auf sie ausgeübten Axialdruck mit ihrer inneren Greiffläche mit dem Innenrohr in Eingriff bringbar sind, dadurch gekenn zeichnet, daß die Keilflächen der Keili3tücke (13) auf der Wirkungsseite de« einen Kolbens (J 8) zu den Keilflächen (20) auf der Wirkungsseite des? anderen Kolbens (19) entgegengesetzt ausgerichtet sind.
5. Rohrverbindungsstück nach Anspruch 4, ge kennzeichne? t durch in den Keilstücken (29) in ihrer Verschieberichtung vorgesehene Langlöchor (31) für die Aufnahme von im Außenrohr (1.1, 27) befestigbaren IIa.lto;-.'.apfon (IG, 32) .

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6. Rohrverbindungsstück nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolbeneinrichtungen in an sich bekannter VIe i se als zweiseitig axial wirkende Ringkolben ausgebildet sind.
7. Rohrverbindungsstück nach einein der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, da" zwischen den Dichtungspackungen (22, 23) und den Keilstücken (13, 29) Schubringe (25, 26) angeordnet sind.

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