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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbinden
eines Rohres. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Rohrverbindungsvorrichtung,
die Rohre mit einem Bereich der äußeren Durchmesser
erfasst und abdichtet.
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Hintergrund der Erfindung
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Der
Ausdruck „Rohre", wie er hier verwendet wird,
soll Rohre und Rohrleitungen als solche und auch rohrähnliche
Teile und Fassungen zum Gebrauch bei Verrohrungsarbeiten wie z.
B. Winkelstücke,
Bogenstücke,
T-Verbindungsstücke,
Anschlussflansche und Teile und Vorrichtungen umfassen, die angepasst
sind, für
die Verrohrungsarbeiten geeignet zu sein, wie z. B. Ventile und
Pumpen. Diese Rohre können
eine Vielzahl an Endkonfigurationen aufweisen und werden ein Rohr
mit einem glatten Ende sein im Gegensatz zu den Rohren mit einem
Flanschstück.
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Die
Rohrverbindungsvorrichtungen weisen im allgemeinen eine ringförmige Verbindungsmuffe auf,
die mit einem Rohr mit einem glatten Ende verbinden kann. Die Verbindung
kann über
ein Dichtungsteil oder ein Halteteil durchgeführt werden, wie z. B. einen
Dichtungsflansch, der um das Rohr mit dem glatten Ende angeordnet
ist, und ein ringförmiges
Druckbauteil, das um das Ende der Muffe angebracht ist und das angeordnet
ist, axial gegen das Dichtungsteil oder das Halteteil gezogen zu
werden, um zu bewirken, dass das Teil radial nach innen in einen
Abdichtungskontakt zwischen dem Muffenteil und der äußeren Umgebung
des Rohres mit dem glatten Ende gezwungen wird, die innerhalb der
Muffe angeordnet ist. Die Muffe und/oder das ringförmige Druckbauteil
sind üblicherweise
mit radial geneigten ringförmigen
Oberflächen
versehen, um die Verformung des Dichtungsteils oder des Halteteils
in eine radial nach innen gerichtete Richtung zu unterstützen.
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Solche
Rohrverbindungen können
z. B. aus schmiedbaren Eisen, Stahl oder Kunststoffmaterialien gebildet
werden, wobei die Dichtungsflansche aus einem geeigneten dehnbaren
Material gebildet werden.
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Das
Druckbauteil kann die Form eines Druckflansches aufweisen, wobei
der Druckflansch mit Festspannmuttern und Festspannbolzen versehen
ist, um den Druckflansch mit einem Flansch oder einer ähnlichen
Vorrichtung auf oder zugeordnet mit der Verbindungsmuffe zu verbinden.
Die Festspannbolzen gehen durch die Öffnungen, die um die äußeren Endpunkte
der entsprechenden Flansche angeordnet sind, wobei diese Bolzen
einen Kopf an dem einen Ende aufweisen und an dem anderen Ende eine
Mutter tragen, so dass die Flansche angezogen werden, indem die
Mütter
und die Bolzen fest gespannt werden. Alternativ kann das Druckbauteil
ein Gewinde aufweisen, um zu ermöglichen,
dass es in oder auf die Enden der Muffe geschraubt wird.
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Ein
Problem, dass die Hersteller von Rohverbindungen betrifft, liegt
darin, dass für
Rohre, die einen gegebenen nominellen äußeren Durchmesser (O. D.) aufweisen,
die Rohre in der Praxis äußere Durchmesser
aufweisen können,
die über
einen ziemlich weiten Bereich variieren. Somit müssen die Verbindungen geeignet
sein, für
die Verbindung von Rohren verwendet zu werden, die einen Bereich
der äußeren Durchmesser
aufweisen.
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Bei
vielen bekannten Verbindungsvorrichtungen weisen das ringförmige Druckbauteil
(z. B. der Druckflansch) und der gegenüberliegende Bereich der Muffe,
gegen den das Dichtungsteil oder das Halteteil (z. B. der Dichtungsflansch)
gedrückt
wird, geneigte Oberflächen
auf, wobei die Neigungswinkel dazu dienen, den Dichtungsflansch
dabei zu unterstützen,
radial nach innen verformt zu werden.
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Bei
den Verbindungsvorrichtungen hängt
die Effizienz des Abdichtens oder des Haltens des Dichtungsflansches
und/oder eines beliebigen Halteelementes, das dem zugeordnet ist,
von den zugeführten
Lasten ab, die ausgeübt
werden, wenn die zwei geneigten Oberflächen der Muffe und des Halteteils zueinander
gezogen werden, und von dem Winkel, in dem mindestens eine der geneigten
Oberflächen
mit dem Rohr steht.
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Bei
den Rohrverbindungen, die für
Rohre mit bestimmten Abmessungen hergestellt werden, dass heißt Rohre,
die auf sehr dichte Toleranzen mit geringen Variationen in dem äußeren Durchmessern
hergestellt werden, weist die geneigte Oberfläche (s) normalerweise eine
flache Abschrägung
oder einen stumpfen Winkel auf. Wenn die axiale Last durch Zusammenziehen
der zwei geneigten Oberflächen
angelegt wird, das in den meisten Fällen das Festspannen einer
Mutter und eines Bolzens umfasst, die ein Paar der Flansche verbinden,
die sich radial nach außen
von den geneigten Oberflächen
erstrecken, bei einer der beiden Seiten eines Halterings oder eines Abdichtringes,
hilft die flache Abschrägung,
die Haltekraft zu verbessern.
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Wenn
allerdings solch ein stumpfer Winkel bei Rohrverbindungen verwendet
wird, die für
einen weiten Bereich der Rohrdurchmesser verwendet werden sollen,
kann ein größerer Bereich
der axialen Bewegung erforderlich sein, um die notwendige radial
nach innen gerichtete Bewegung des Abdichtflansches zu erzeugen,
und z. B. ist die Länge
des Bolzens, die erforderlich ist, um Druck auf den Durchmesser
des Abdichtungsflansches oder des Halteflansches und ihn zu verringern,
beträchtlich,
z. B. 35 mm.
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Um
diese Aufgabe zu lösen,
kann die Abschrägung
der Unterstützungsoberfläche steil
ausgestaltet werden, aber ein Nachteil liegt hier in den Anfangsanforderungen
für eine
sehr viel stärkere
Kraft, die von dem Bolzen übertragen
werden muss, um einen wirksamen Halt zu erzeugen. Darüber hinaus wird
die Haltekraft nicht signifikant weiter durch den Winkel verstärkt.
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Eine
bekannte Verbindungsvorrichtung, die für Rohre mit einem großen Bereich
der äußeren Durchmesser
verwendet werden soll, ist in
EP-A-0 794 378 offenbart. In der
EP-A-0 794 378 ist eine Vorrichtung
offenbart, die ein Abdichtungsteil/ein Halteteil aufweist, das einen
im wesentlichen geschlossenen Haltering mit einer Anzahl von verschiebbaren aneinander
grenzenden Bauteilen und ein Paar an geneigten Oberflächen aufweist,
die jeweils axial zueinander bewegt werden können, wodurch die Bauelemente
radial nach innen gegen das Rohr gedrückt werden. Die verschiebbaren
aneinander grenzenden Bauteile sind in einer radial nach innen gerichteten Richtung
abgeschrägt
und wirken in der Weise einer Kamerablende, wenn sie zusammengedrückt werden.
Die radiale Kontraktion des Halteringes ist somit mittels der aneinander
grenzenden Bauteile vorgesehen, die sich übereinander verschieben und
so drehen, dass die abgeschrägten
inneren Kanten der Bauteile stärker
radial ausgerichtet werden.
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Eine
Entwicklung der Vorrichtung, die in der
EP-A-0 794 378 gezeigt wurde,
ist in der
EP-A-0 974 780 offenbart.
In der
EP-A-0 974 780 wird
die Haltewirkung durch einen separaten Haltering bereitgestellt,
der innerhalb einer Aussparung auf der radialen inneren Oberfläche der
verschiebbaren aneinander grenzenden Bauteile gehalten wird. Der
Haltering, der hinsichtlich der verschiebbaren aneinander grenzenden
Bauteile als axial nicht bewegbar erscheint, wird beschrieben, dass
er aus einer Stahlfeder gebildet ist und Haltezähne aufweist, die aus der Ebene
des Ringes gedrückt
sind.
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Eine
weitere bekannte Verbindungsvorrichtung ist in der
GB-A-2 227 067 offenbart.
Diese Schrift offenbart eine Verbindung, bei der eine Halte- und
Abdichtungsanordnung einen ringförmigen
Abdichtungsflansch, einen kraftübertragenden
Ring aus Metall und einen Haltering aufweist. Der Haltering ist aus
einer Anordnung von im Umkreis verbundenen Bauteilen gebildet.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Rohrverbindungsvorrichtung bereitzustellen,
die mit Rohren verwendet werden kann, die einen großen Bereich
von äußeren Durchmessern
für einen
gegebenen nominalen äußeren Durchmesser
aufweisen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Rohrverbindungsvorrichtung
bereitzustellen, bei der eine feste Haltekraft an einem Rohr über einen
weiten Bereich der äußeren Durchmesser des
Rohres angelegt werden kann, um ein Zurückziehen des Rohres aus der
Verbindung unter Endlasten zu verhindern.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Dementsprechend
stellt nach einem ersten Gesichtspunkt die Erfindung eine Rohrverbindungsvorrichtung
bereit, die aufweist:
eine Verbindungsmuffe mit einem Ende,
das ausgestaltet ist, da drin ein flaches Ende eines Rohres aufzunehmen,
und die eine ringförmige
erste Widerlageroberfläche
aufweist,
ein Druckbauteil, das angeordnet ist, das Rohr zu umgeben,
und das eine ringförmige
zweite Widerlageroberfläche
aufweist,
eine Abdichtungs- und Haltevorrichtung, um gegen das
Rohr abzudichten und es zu halten, und
ein Mittel, um das Druckbauteil
und die Verbindungsmuffe axial zuzuziehen, um die Abdichtungs- und Haltevorrichtung
zwischen der ersten und der zweiten Widerlageroberfläche zusammenzudrücken, um dadurch
in einen Abdichtungs- und Halteeingriff mit dem Rohr die Abdichtungs-
und Haltevorrichtung zu verformen oder radial nach innen zu bewegen,
wobei
die Abdichtungs- und Haltevorrichtung ein Abdichtungsbauteil und
ein Haltemittel aufweist, wobei das Haltemittel einen radial zusammenziehbaren ringförmigen Träger aufweist,
wobei der radial zusammenziehbare ringförmige Träger eine ringförmige Aussparung
an dessen radialer Innenseite aufweist, wobei ein Haltebauteil innerhalb
der ringförmigen
Aussparung angeordnet ist, wobei eine Halteoberfläche des
Haltebauteiles und des ringförmigen Trägers für eine relative
axiale Bewegung angeordnet sind, wobei das Haltebauteil und die
ringförmige Aussparung
so angeordnet sind, dass in Antwort auf eine axiale nach außen gerichtete
Bewegung des Rohres die Halteoberfläche des Haltebauteiles radial nach
innen und in einen festeren Haltekontakt mit dem Rohr bewegt wird.
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Der
ringförmige
Träger
wird vorzugsweise aus einer Anzahl von verbundenen Bauteilen gebildet.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel stellt
die Erfindung eine Rohrverbindungsvorrichtung bereit, die aufweist:
eine
Verbindungsmuffe mit einem Ende, das ausgestaltet ist, da drin ein
flaches Ende eines Rohres aufzunehmen, und die eine ringförmige erste
Widerlageroberfläche
aufweist,
ein Druckbauteil, das angeordnet ist, das Rohr zu umgeben,
und das eine ringförmige
zweite Widerlageroberfläche
aufweist,
eine Abdichtungs- und Haltevorrichtung, um gegen das
Rohr abzudichten und es zu halten, und
ein Mittel, um das Druckbauteil
und die Verbindungsmuffe axial zuzuziehen, um die Abdichtungs- und Haltevorrichtung
zwischen der ersten und der zweiten Widerlageroberfläche zusammenzudrücken, um dadurch
in einen Abdichtungs- und Halteeingriff die Abdichtungs- und Haltevorrichtung
zu verformen oder radial nach innen zu bewegen,
wobei die Abdichtungs-
und Haltevorrichtung ein Abdichtungsbauteil und ein Halteteil aufweist,
wobei das Halteteil einen radial zusammenziehbaren ringförmigen Träger aufweist,
der aus einer Anzahl von verbundenen Bauteilen gebildet ist, die
sich näher zusammen
in Umfangsrichtung bewegen, wenn Sie einem radialen Druck unterworfen
werden, wobei die Bauteile jeweils eine Aussparung auf einer deren
radialen Innenoberflächen
aufweisen und die Aussparungen zusammen die ringförmige Aussparung
auf einer radialen inneren Seite des ringförmigen Trägers bestimmen, wobei ein Halteteil
innerhalb der ringförmigen
Aussparung angeordnet ist, wobei eine Halteoberfläche des
Halteteils und der ringförmige
Träger für eine relative
axiale Bewegung angeordnet sind, wobei das Haltebauteil und die
ringförmige
Aussparung so angeordnet sind, dass in Antwort auf eine axiale nach
außen
gerichtete Bewegung des Rohres die Halteoberfläche des Haltebauteils radial
nach innen und in einen festeren Haltekontakt mit dem Rohr bewegt
wird.
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Die
Halteoberfläche
des Haltebauteils und der ringförmige
Träger
sind für
eine relative axiale Bewegung angeordnet, wobei das Haltebauteil
und die ringförmige
Aussparung so angeordnet sind, dass in Antwort auf eine axiale nach
außen
gerichtete Bewegung des Rohres die Halteoberfläche des Haltebauteils radial
nach innen und in einen festeren Haltekontakt mit dem Rohr bewegt
wird. Somit ist die Halteoberfläche
des Haltebauteil angeordnet, dass Rohr fester in Antwort auf die
Kräfte
zu erfassen, die darauf wirken, dass Rohr aus der Verbindungsmuffe zu ziehen.
Auf diese Weise kann die Verbindung der Erfindung Endlasten widerstehen
und kann sie verhindern, dass das Rohr aus der Verbindung gezogen wird.
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Der
Mechanismus, durch den die Halteoberfläche radial nach innen gegen
das Rohr gedrückt wird,
wenn eine rückziehende
Endlast an das Rohr angelegt ist, kann variieren. Z. B. kann das
Halteteil die Gestalt eines Greifringes annehmen, z. B. eines kegelstumpfförmigen Greifringes,
wobei eine radiale äußere Kante
des Greifringes gegen die Bewegung durch die Ausgestaltung der Aussparung
in dem ringförmigen
Träger
gehalten wird und eine radiale innere Kante gegen die äußere Kante
schwenkbar ist, so dass sie weiter in in das Rohr einfährt, wenn
das Rohr zurückziehenden
Kräften
unterworfen wird. Alerdings ist es vorzuziehen, dass die Aussparungen in
dem ringförmigen
Träger
ausgestaltet ist, eine ringförmige
Mitnehmeroberfläche
bereitzustellen, die gegen eine radiale äußere Oberfläche des Haltebauteiles andrückt, um
das Haltebauteil radial nach innen gegen das Rohr zu treiben. Bei
einem tatsächlich
am meisten bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist das Haltebauteil im wesentlichen keilförmig und bildet die ringförmige Aussparung
eine schiefe Oberfläche,
die in entlang einer äußeren radial
geneigten Oberfläche der
Keilform des Haltebauteils andrückt,
um das Haltebauteil radial nach innen gegen das Rohr zu treiben.
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Das
Haltebauteil ist üblicherweise
aus einem Kunststoffmaterial gebildet, obwohl es auch aus anderen
Materialien wie z. B. Metallen gebildet sein kann. Die Halteoberfläche weist
vorzugsweise Kerbungen, Rillen oder andere halterhöhende Vorsprünge auf.
Um weiter die Effektivität
des Haltens zu erhöhen,
das auf das Rohr ausgeübt
wird, ist die Halteoberfläche
vorzugsweise mit einem halterhöhenden Mittel
versehen, das eine größere Härte als
die Härte des
Hauptkörpers
des Haltebauteiles selber aufweist. Z. B. kann die Halteoberfläche einen
oder mehrere metallische Haltebolzen oder Vorsprünge aufweisen oder können diese
in deren Oberfläche eingebracht
sein, oder kann die Oberfläche
ein Schleifmittel aufweisen, z. B. ein Schleifmittel, das auf der
Mohshärteskala
eine Härte
von mehr als 9,0 aufweist, vorzugsweise ein Material wie z. B. Karborund
(Siliziumkarbit) mit einer Härte
auf der Mohshärteskala
von mindestens 9,5.
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Das
halterhöhende
Mittel kann in die Haltebauteile während der Herstellung eingegossen
werden oder sie können
in der oder auf die Halteoberfläche
nach der Herstellung befestigt werden. Z. B. können Sie mit einem Kleber mit
der Halteoberfläche
verbunden werden.
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Das
Haltebauteil kann einen ringförmigen oder
einen teilweise ringförmigen
Aufbau aufweisen und es kann kontinuierlich oder diskontinuierlich
um das Rohr angeordnet sein. Z. B. kann das Haltebauteil eine Anzahl,
z. B. zwei, drei, vier, fünf
oder sechs Bauteile aufweisen, die im Umfang um das Rohr angeordnet
sind. Die Haltebauteile können
in Segmente unterteilt sein und sie können so angeordnet sein, dass
jedes Segment mit einem aus einer Anzahl von verbundenen Bauteilen
zusammenwirkt, die den ringförmigen
Träger
bilden. Die Segmente sind normalerweise schwenkbar miteinander verbunden,
um zu ermöglichen,
dass das Haltebauteil dem Radius des Rohres entspricht. Alternativ
kann das Haltebauteil eine Anzahl von diskreten einzelnen Haltebauteilen
aufweisen, die jeweils ausgestaltet sind, mit einem verbundenen
Bauteil des ringförmigen
Trägers zusammenzuwirken.
Wenn einzelne Haltebauteile für
jedes verbundene Bauteil vorgesehen sind, können die Haltebauteile auf
solch eine Weise verbunden werden, dass die Lücken zwischen den Haltebauteilen
variiert werden können,
wenn der Umfang der ringförmigen
Unterstützung
während
der Benutzung sich verändert.
Somit können
z. B. die Haltebauteile miteinander auf eine ähnliche Weise an die Bauteile
verbunden werden.
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Das
Haltebauteil und die ringförmige
Aussparung weisen vorzugsweise ein zusammenwirkendes Rückhaltemittel
auf, um eine zufällige
Entfernung des Haltebauteiles zu verhindern. Somit können z.
B. das Haltebauteil oder die ringförmige Aussparung ausgestaltet
sein, ein oder mehrere zusammenwirkende Vorsprünge und Aussparungen aufzuweisen. Die
ringförmige
Aussparung kann bevorzugt ausgestaltet sein, eine Rille aufzuweisen,
um einen Vorsprung (z. B. einen stängelartigen oder einen zungenartigen
Vorsprung) auf dem Haltebauteil aufzunehmen. Die Rille und der Vorsprung
sind so ausgestaltet, dass das Haltebauteil fest in Stellung während des
Fahrens und der Installation gehalten wird, aber der Widerstand
gegenüber
einer Freigabe hinreichend niedrig ist, um dem Haltebauteil zu erlauben, sich
nach dem Anlegen der zurückziehenden
Endlast auf das Rohr zu bewegen.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
der ringförmige
Träger
des Haltemittels aus einer Anzahl von verbundenen Bauteilen gebildet
und die verbundenen Bauteile sind so ausgestaltet, dass sie sich
nicht in einer vollständig
aneinander grenzenden Beziehung vor der Kompression befinden, sondern dass
sie im Umkreis voneinander beabstandet sind. Üblicherweise können die
Bauteile Oberflächen
zwischen den radial inneren Kanten aufweisen, bei denen eine Lücke im Umfang
von 10 mm und häufiger weniger
als 8 mm, z. B. 4 bis 6 mm vor der Kompression auftritt. Nach der
Kompression und der radialen Kontraktion können die Lücken zwischen den radialen
inneren Kanten der Oberfläche
der Bauteile auf bis zu 100%, z. B. bis zu 90%, in Abhängigkeit
von dem tatsächlichen
Durchmesser des Rohres in Bezug zu seiner nominalen Größe verringert
werden. Um ein Verdrängen
des Abdichtungsteils durch die Lücken
im Umfang zwischen den Oberflächen
der Bauteile zu vermeiden, sind die Bauteile vorzugsweise mit überlappenden
oder ineinandergreifenden Vorsprüngen
versehen, die dazu dienen, die Lücken abzudecken
oder sie mindestens zu verringern. Z. B. kann ein Bauteil mit einem
Vorsprung wie einer Zunge oder einem Stab auf einer Seite davon
vorgesehen sein, das mit einer Gegenaussparung auf dem anderen Bauteil überlappt.
In dem unkomprimierten Zustand reichen die Vorsprünge aus,
um die Lücke zu
verbergen, und die Vorsprünge
und die Aussparungen auf den aneinander grenzenden Bauteilen gleiten
in eine überlappende
Beziehung, wenn der ringförmige
Träger
zusammengedrückt
wird und die Lücken
im Umfang verringert werden. Alternativ oder zusätzlich können die Bauteile mit ineinandergreifenden
Vorsprüngen
versehen werden, die die Lücken im
Umfang verbergen und die in eine überlappende Beziehung getrieben
werden, wenn der ringförmige Träger zusammengedrückt wird.
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Die
verbundenen Bauteile sind vorzugsweise mit einem Mittel versehen,
um sie zusammen in einen unkomprimierten Zustand zu sichern. Insbesondere
weisen die Bauteile eine erste und eine zweite Rastposition auf,
wobei die erste Rastposition dazu dient, die Bauteile zusammenzuhalten,
und sie ausreichend ist, um eine unbeabsichtigte Kompression während des
Transportes oder einer üblichen Behandlung
zu verhindern, und wobei bei der zweiten Rastposition die Bauteile
während
der Benutzung angedrückt
werden können.
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Die
verbundenen Bauteile können
in vorteilhafterweise durch die Verbindung einer männlichen und
einer weiblichen Art zusammen verbunden werden, wie z. B. der Anordnung
mit einer Büchse
und einem Kugelkopf oder einer Zunge und einer Rille. Vorzugsweise
weist jedes Bauteil ein männliches Bauteil
und ein weibliches Bauteil auf, aber es ist für abwechselnde Bauteile möglich, dass
sie nur männliche
Bauteile oder nur weibliche Bauteile aufweisen, obwohl dies weniger
bevorzugt ist. Wenn eine Anordnung mit männlichen und weiblichen Bauteilen
vorgesehen ist, können
das weibliche Bauteil und/oder das männliche Bauteil ineinandergreifende
Rippen, Aussparungen oder andere Vorsprünge aufweisen, die als ein
Rast dienen, um z. B. mindestens zwei Rastpositionen bereitzustellen,
die vorhergehend bestimmt worden sind.
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Die
Bauteile sind üblicherweise
drehbar miteinander verbunden, um zu ermöglichen, dass sie sich dem
Durchmesser des Rohres anpassen. Wenn z. B. eine Anordnung mit einer
Zunge und einer Rille oder einer Anordnung mit einem Kugelkopf und
einer Büchse
verwendet werden, können
somit die Zunge oder der Kugelkopf so ausgestaltet sein, dass sie
in der Rille oder in der Büchse
drehbar sind. Dementsprechend kann die Zunge eine abgerundete zwiebelartige
Kante aufweisen, damit sie sich frei drehen kann.
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Das
Abdichtungsteil ist üblicherweise
aus einem geeignet dehnbaren Material gebildet, wie z. B. einem
natürlichen
oder einem synthetischen Gummi, für das viele Beispiele dem Fachmann
bekannt sind und das hier keiner Erörterung bedarf. Das Abdichtungsteil
weist vorzugsweise ein Mittel auf, um es an dem Halteteil zu sichern.
Z. B. kann das Abdichtungsteil einen Ansatz oder einen anderen Vorsprung
aufweisen, die in einer geeignet ausgestalteten Rille oder Aussparung
in dem ringförmigen
Träger
gehalten werden können.
Solch eine Aussparung oder eine Rille kann mit einem Rastmittel
versehen sein, wie z. B. Rippen, um das Rückhalten des Ansatzes oder
des Vorsprunges zu unterstützen.
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Um
dem Nutzer zu ermöglichen,
einfach in Erfahrung zu bringen, ob das Halteteil in dem ringförmigen Träger eingebracht
ist, kann es mit einem „Signalmittel" versehen sein, wie
z. B. einem Streifen oder einem anderen visuell erkennbaren Element oder
einem Mittel der Farbkodierung.
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Nach
einem weiteren Gesichtspunkt stellt die Erfindung eine Kombination
einer Rohrverbindungsvorrichtung, wie sie vorhergehend beschrieben
wurde, und einem Rohr bereit.
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Nach
einem weiteren Gesichtspunkt stellt die Erfindung ein Verfahren
zum Verbinden des Endes von einem Rohr mit einer Rohrverbindungsvorrichtung
bereit, wobei das Verfahren die Schritte aufweist
(a) Anordnen
der Muffe der Rohrverbindungsvorrichtung, wie sie vorhergehend beschrieben
wurde, über das
Ende eines Rohres,
(b) axiales Zusammenziehen des Druckbauteiles
und der ringförmigen
Muffe, um das Haltemittel zwischen der ersten und der zweiten Widerlageoberfläche zu drücken, um
es zu verformen oder das Haltemittel radial nach innen in einen
Abdichtungs- und Halteeingriff mit dem Rohr zu bewegen.
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Nach
einem weiteren Gesichtspunkt stellt die Erfindung eine Abdichtungs-
und Halteanordnung bereit, wie Sie vorhergehend definiert worden
ist.
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Die
Erfindung wird nun dargestellt, aber nicht beschränkt durch
Bezug auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen, in denen:
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine partielle Querschnittsdarstellung durch eine Rohrverbindung
nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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2 ist
eine vergrößerte Darstellung
von einem Ende der Anordnung, die in der 1 gezeigt ist.
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3 ist
eine isometrische Darstellung eines einzelnen Bauteils, aus denen
der ringförmige
Träger des
Haltemittels gebildet wird.
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4 ist
eine isometrische Darstellung eines Halteteils.
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5 ist
eine isometrische Darstellung eines Dichtungsflansches.
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6 ist
eine Querschnittsdarstellung einer alternativen Ausgestaltung des
Dichtungsflansches.
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7 ist
eine teilweise unterteilte isometrische Darstellung des Abdichtungs-
und Haltemittels im zusammengebauten Zustand.
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8 ist
eine teilweise unterteilte isometrische Darstellung einer Rohverbindungsvorrichtung nach
einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Unter
Bezug auf die Zeichnungen umfasst eine Rohrverbindungsvorrichtung 2,
nach einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung im allgemeinen eine zylindrische Muffe 4,
die in diesem Ausführungsbeispiel
aus duktilen Eisen gegossen worden ist, obwohl sie alternativ aus
Stahl gefertigt werden kann, indem z. B. ein zylindrischer Rolling aus
einem Formstreifen gebildet und dann der zylindrische Rolling auf
die gewünschte
Gestalt geformt wird.
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An
jedem Ende weist die Muffe 4 eine geneigte ringförmige Widerlageroberfläche 6 auf.
Eine Abdichtungs- und Haltevorrichtung 8 ist zwischen der ersten
Widerlageroberfläche 6 und
einer zweiten Wiederlageroberfläche 10 eines
Druckflansches 12 angeordnet. (Nicht gezeigte) Bolzen des
Flansches gehen durch Öffnungen 12a in
den Druckflanschen und stellen ein Mittel bereit, um die Druckflansche
zusammenzuziehen.
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Die
Abdichtungs- und Haltevorrichtung 8 weist einem Dichtungsflansch 14,
der aus einem geeignet dehnbaren Material gebildet ist, ein ringförmiges Bauteil 16 (das
dem „ringförmigen Träger" der Ansprüche entspricht)
und ein Halteteil 18 auf. Das ringförmige Bauteil 16 (ringförmiger Träger) ist
aus einer Anzahl von verbundenen Bauteilen 20 gebildet, die
aus einem gepressten Kunststoffmaterial gebildet werden. Die Struktur
der Bauteile wird detailliert in den 3 bis 7 gezeigt.
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Wie
am besten in der 3 zu erkennen ist, weist jedes
Bauteil 20 eine radial innere Seite 20a, eine
radial äußere Seite 20b,
eine axial innere Seite 20c, eine axial äußere Seite 20d und
sich im Umkreis gegenüberstehende
Seite 20e und 20f auf.
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Die
im Umkreis gegenüberstehende
Seite 20e in diesem Ausführungsbeispiel weist eine im
allgemeinen eine halbkugelförmige
zylindrische Rille 22 auf, die sich von einer Zunge 24 erstreckt,
die einen zwiebelförmigen
Bereich 24a aufweist. Auf der gegenüberliegenden im Umkreis gegenüberstehenden Seite 20f bestimmt
ein Paar von vorherstehenden Wänden 26 eine
Rille 28 um die die Zunge 24 eines angrenzenden
Bauteiles 20 eingepasst werden kann, um die zwei Bauteile
miteinander zu verbinden. Rastrippen 30 und 32 stellen
ein Mittel bereit, um die Zunge in der Rille zurückzuhalten, und zusammen mit dem
zwiebelkopfförmigen
Bereich der Zunge 24 bilden sie einen Verbindungsmechanismus
eines Schnappverschlusses. Der zwiebelkopfförmige Bereich 24a der
Zunge weist eine abgerundete Oberfläche (üblicherweise kreisförmig im
Querschnitt) auf und dies ermöglicht
der Zunge 24, sich in der Rille 28 zu drehen und
somit die Krümmungen
der verschiedenen Radien des Rohres Rechnung zu tragen.
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Die
axiale innere Oberfläche
des Bauteiles 20 weist einen Streifenbereich 34 auf,
der sich davon erstreckt. Hinter dem Streifenbereich 34 ist
eine Aussparung angeordnet, die in der Tiefe der Dicke des Streifenbereiches 34 entspricht
und die ausgestaltet ist, den Streifenbereich eines angrenzenden
Bauteiles aufzunehmen. Die überlappenden
Streifenbereiche 34 und die komplimentären Aussparungen dienen dazu,
Lücken
zwischen den Bauteilen abzudecken und damit zu verhindern, dass
der Dichtungsflansch 14 zwischen der Bauteilen unter Druck
herausgepresst wird.
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Die
radial innere Seite des Bauteiles weist im allgemeinen eine dreieckige
Aussparung 36 auf, die darin ausgebildet ist, wobei die
Aussparung sich bis zu einem Schlitz 38 erstreckt, wobei
dessen Seitenwände
mit Halterippen 40 versehen sind. Auch ist in der radial
inneren Seite des Bauteils ein Schlitz 42 angeordnet, wobei
dessen Seitenwände
mit Halterippen 44 versehen sind.
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Der
Dichtungsflansch 14 weist einen geneigten Bereich 14a,
der zwischen der ersten Widerlageroberfläche 6 der Muffe und
den axial inneren Seiten des Bauteiles angeordnet ist, und einen
im allgemeinen zylindrischen Bereich 14b auf, der zwischen der
radial inneren Seite des Bauteiles 20 und dem Rohr angeordnet
ist. Ein kurzer radial nach außen ausgerichteter
Ansatz 14c wird innerhalb des Schlitzes 42 zurückgehalten,
wobei die Halterippen 44 dazu dienen, den Dichtungsflansch
sicher im Platz zu verankern.
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Wie
oben erläutert
wurde, dienen die überlappenden
Streifenbereiche 34 und die komplimentären Aussparungen auf der axial
inneren Seite der Bauteile dazu, Lücken zwischen den Bauteilen
zu bedecken und dadurch zu verhindern, dass der Dichtungsflansch 14 zwischen
den Bauteilen unter Druck hervortritt. Um zu verhindern, dass der
zylindrische Bereich 14b zwischen den Bauteilen unter Druck
hervortritt, weisen die im Umkreis gegenüberstehenden Seiten der Bauteile
Vorsprünge 46 und 50 und
Rillen 48 und 52 auf, wodurch die Rillen und Vorsprünge auf einem
Bauteil mit den Rillen oder Vorsprüngen auf einem angrenzenden
Bauteil ineinandergreifen können,
um die Lücke
im Umkreis zwischen den Bauteilen abzudecken. Wobei die Lücken im
Umkreis zwischen den Oberflächen
im Umkreis von aneinander angrenzenden Bauteilen vor der Kompression
5 mm oder mehr betragen können,
sind somit die Lücken im
wesentlichen durch die überlappenden
Zungen 34 und die Vorsprünge/Rillen 66–52 abgedeckt,
wodurch ein Austreten des Dichtungsringes verhindert wird. Es ist
zu beachten, dass die Breite der Rillen niemals mehr als die Breite
der Vorsprünge
der Rillen beträgt,
und somit im allgemeinen nicht mehr als 1 mm beträgt, wodurch
die Lücke
hinreichend klein ist, an ein Austreten des Dichtungsflansches unter
normalen Gebrauchsbedingungen zu verhindern.
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Das
Halteteil 18 ist in der im allgemeinen dreieckigen Aussparung 36 in
der radialen inneren Oberfläche
des Bauteiles angeordnet. Das Halteteil 18 ist im allgemein
kammförmig
im Querschnitt und weist einen Rückhaltestängel auf,
der sich von dem größeren Ende
des Kammes erstreckt. Der Rückhaltestängel wird
relativ leicht zwischen den Wänden und
den Halterippen des Schlitzes 38 gehalten, wodurch eine
unbeabsichtigte Entfernung des Halteteils verhindert wird, aber
er andererseits in eine axiale Richtung entlang einer schiefen Oberfläche 56 der Aussparung 36 bewegt
werden kann.
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Das
Halteteil kann aus einem Kunststoffmaterial oder einem Metall gebildet
werden und weist eine Reihe von Kerbungen auf seiner radial inneren Halteoberfläche auf.
Um die Halteeigenschaften der Halteoberfläche zu verbessern, insbesondere
bei metallischen Rohren oder Rohren aus einem harten Kunststoffmaterial,
wird die Halteoberfläche
mit einer mit einem Kleber verbundenen Schicht aus Karobundpulver 54 beschichtet.
Alternativ oder zusätzlich können gehärtete Metallhalterungen
in die Haltteile eingelassen oder können sie auf deren Oberfläche angebracht
werden.
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Das
Halteteil kann als ein einzelnes durchgehendes ringförmiges Teil
mit einer Unterbrechung im Umfang vorgesehen sein, um eine radiale
Kontraktion zu ermöglichen,
oder es kann in der Form einer Anzahl von Haltesegmenten vorgesehen
sein, die jeweils mit einer Anzahl von Bauteilen zusammenwirken.
Alternativ können
die Halteteile als einzelne Einheiten vorliegen, die jeweils einen
Bauteil zugeordnet sind. Die Halteteile können in Längen geformt werden, um dann
auf die Größe geschnitten
zu werden, oder sie können
auf die gewünschte
Länge geformt werden.
Wie in der 4 gezeigt, kann somit das Halteteil
als eine Reihe von Segmenten 60 gebildet werden, die durch
die Gelenkbereiche 62 verbunden sind. Die Gelenkbereiche 62 ermöglichen
dem Halteteil, auf den erforderlichen Radius der Krümmung gebogen
zu werden, und stellen auch ein Mittel bereit, um gegebenenfalls
die einzelnen Segmente zu trennen. Das Halteteil kann farbkodiert
werden oder eine vorherstehende Kennzeichnung aufweisen, um dem Nutzer
zu ermöglichen,
dass er erkennt, dass das Halteteil sich in der Position befindet,
bevor die Verbindung zusammengebaut wird.
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Bei
einem, nicht gezeigten, alternativen bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind einzelne Halteteile vorgesehen, wobei jedes Halteteil einem
einzelnen Bauteil zugeordnet ist. Die einzelnen Halteteile sind
drehbar miteinander verbunden, vorzugsweise auf solch eine Art,
dass unter Druck die Lücken
im Umfang zwischen ihren variiert (dass heißt verringert) werden können. Somit
können
die Halteteile auf eine Weise verbunden werden, die ähnlich der
der Bauteile 20 ist.
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Um
die Halte- und Abdichtungsanordnung zusammenzubauen, wird eine Anzahl
der Bauteile 20 miteinander verbunden, indem sie miteinander
gleitend eingebracht werden, um eine ringförmige „Armband"-Anordnung zu bilden, und die Halteteile
werden in Stellung gebracht. Die Rastrippen 30 und 32 bestimmen
eine dazwischen liegende oder eine erste Raststellung, die den zwiebelförmigen Bereich 24a der
Zunge fest in Stellung während
des Aufbaus und vor der Kompression hält. Diese erste Raststellung dient
dazu, eine unbeabsichtigte Kompression oder eine Kontraktion des
Haltemittels während
des Fahrens und der üblichen
Bearbeitung zu verhindern. Der Dichtungsflansch 14 wird
dann an den ringförmigen
Träger
angebracht, wobei der innere Ansatz 14c innerhalb des Schlitzes 42 von
jedem Bauteil gehalten wird. Die zusammengebaute Halte- und Abdichtungsanordnung
kann dann innerhalb des aufgeweiteten Endes 6 der Muffe 4 und
in der Stellung durch den Druckflansch 10 und die (nicht
dargestellten) Druckbolzen gehalten werden.
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Ein
Rohr kann in ein Ende der zusammengebauten Verbindung eingeführt werden,
wobei das Rohrende hinreichend weit eingeführt wird, so dass es hinter
der Halte- und Abdichtungsanordnung
vorsteht. Um die Verbindung zu vollenden, werden die Bolzen des
Flansches festgezogen, wodurch die zwei Flansche zusammengezogen
werden, was bewirkt, dass die Abdichtungs- und Halteanordnungen zwischen
den Druckflanschen und dem geneigten Oberflächen der ausgeweiteten Enden
der Muffe zusammengedrückt
werden. Wenn die Abdichtungs- und Halteanordnungen zusammengedrückt werden, wird
der ringförmige
Träger
der verbundenen Bauteile radial nach innen zu dem Rohr verlagert,
so dass der zylindrische Bereich des Abdichtungsflansches 14 gegen
das Rohr abdichtet und die Halteoberfläche des Halteteils in Haltekontakt
mit dem Rohr kommt. Gleichzeitig wird der geneigte Bereich des Abdichtungsflansches
zwischen der axial inneren Seite der Bauteile 20 und der
geneigten Oberfläche 6 des
ausgeweiteten Endes der Muffe zusammengedrückt, wodurch eine Abdichtung
zwischen der Abdichtungs- und Halteanordnung und der Muffe gebildet
wird.
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Wenn
die Abdichtungs- und Halteanordnung zusammengedrückt wird, werden die einzelnen
Bauteile 20, die vor der Kompression im Umfang Lücken dazwischen
aufweisen, mehr in einer Umfangsrichtung zusammengezwungen, wodurch
sich ergibt, dass die Abdichtungs- und Halteanordnung einer radialen
Kontraktion unterliegt. Wenn die Bauteile sich zusammenbewegen,
werden die zwiebelartigen Bereiche 24a der Zungen 24,
die sich zwischen den Rasten 30 und 32 in den
Wänden
der Rille 28 in der ersten Rastposition vor der Kompression
befinden, in die zweite Rastposition nach dem Rast 32 zu
den blinden Enden der Rille gezwungen.
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Ein
besonderer Vorteil der Verbindung der vorliegenden Erfindung liegt
darin, dass das Vorliegen des separaten axial bewegbaren kammartigen Halteteils
eine effizientere und effektivere Haltewirkung auf das Rohr darstellt.
Wenn eine axiale Endlast auf das Rohr in eine Richtung angelegt
wird, die von der Verbindung wegweist, wird eine Rückstellung
des Rohres aus der Verbindung durch den Haltering verhindert. Wie
aus den Zeichnungen ersichtbar ist, wird, wenn das Rohr P in die
Richtung D weg von der Verbindung gezogen wird, das Halteteil mit
ihm bewegt, mit dem Ergebnis, dass die geneigte Oberfläche 58 des
Halteteils dazu neigt, gegen die schiefe Oberfläche 56 der Aussparung
anzuliegen, wodurch das Halteteil radial nach innen in eine noch
festeren Halteeingriff mit dem Rohr gezwängt wird, wodurch eine weitere
Bewegung verhindert wird.
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Ein
weiterer Vorteil der Verbindung und insbesondere des Abdichtungs-
und Haltemittels liegt darin, dass das Haltemittel einfach ohne
besondere Werkzeuge entfernt werden kann. Die Verbindung kann demzufolge
in Situationen verwendet werden, bei denen ein Haltering als unnötig oder
unerwünscht erachtet
wird.
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Die
Rohrverbindungsvorrichtung, die in der 1 gezeigt
ist, zeigt eine Verbindungsmuffe, in der die Bolzen des Flansches
sich von einem Ende der Muffe zum anderen erstrecken, wobei die
Bolzen durch Öffnungen 12a in
beiden Flanschen gehen. Bei einem alternativen und bevorzugten Ausführungsbeispiel,
das in der 8 gezeigt ist, weist allerdings
die Muffe 102 ein angeflanschtes Ende 102a auf,
das Öffnungen 102b aufweist,
die mit Öffnungen 112a in dem
Druckflansch 112 ausgerichtet sind. Bolzen 160 des
Flansches gehen durch die Öffnungen
und können
mit Müttern 162 festgezogen
werden, um den Druckflansch und die Muffe zusammenzuziehen, um die
Abdichtungs- und Halteanordnung zusammenzudrücken.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Variation, die in der 6 gezeigt
ist, weist der Dichtungsflansch 114 Rippen 114d,
um ein verbessertes Abdichtungsvermögen bereitzustellen, und einen
zwiebelförmigen
Endansatz 114c auf, um den Rückhalt des Bauteiles 20 in
der Rille 42 zu unterstützen.