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Die Erfindung betrifft Rohrverbindungenundist insbesondere,
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jedoch nicht ausschließlich zur Bildung von Verbindungen zwischen
steifen thermoplastischen Materialien geeignet.
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Es ist bekannt, Verbindungen zwischen den Enden von steifen bzw. starren
thermoplastischen Rohren in verschiedener Weise herzustellen, beispielsweis#e durch
Verwendung von Lösungsmittel-Bindemitteln oder durch Aufpassen von spritzgeformten
Endpaßstücken an die Rohre und Verbindung der Rohre durch Befestigung der jeweiligen
Endpaßstücke aneinander mittels geeigneter Befestigungeinrichtungen.
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Die Verwendung von Ldsungsmittel-Klebern zur Bildung von Verbindungen
zwischen steifen thermoplastischen Rohren verhindert das spätere Trennen der miteinander
verklebten Teile ohne Beschädigung, erfordert einen unvermeidlichen Zeitaufwand
für die Inbetriebstellung einer Verbindung und ist überdies bei einigen Arten von
thermoplastischen Materialien in der Praxis nicht anwendbar. Wenn nicht Endpaßstücke
verwendet werden, ist es überdies schwierig unter Verwendung von Lösungsmittel-Klebern
eine stumpfe Endverbindung zwischen thermoplastischen Rohren des gleichen Durchmessers
herzustellen, die eine entspre#chende Festigkeit aufweist, um axialen Kräften zwischen
den verbundenen Rohren oder Querbiegekräften an- einer Verbindung# zu widerstehen.
Die Verwendung von spritzgeformten Endpaßstucken kann zwar diesen Nachteil beseitigen,
doch entstehen dabei:zusätzlieh Kosten.
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Es ist ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte Rohrverbindung zu
schaffen, mit der die vorstehend erwähnten Nachteile vermieden werden können, und
die einfach und wirtschaftlich aufgebaut ist.
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Gemäß der Erfindung wird eine mechanische Verbindung zwischen zwei
Rohren geschaffen, bei der ein Endabschnitt eines ersten Rohrs engpassend innerhalb
eines Endabschnitts des zweiten Rohrs aufgenommen ist, jedes Rohr außen an einer
von dem Ende des-jeweiligen Endabschnitts,beabsta#ndeten.Stelle mit einer ringförmigen,
sich u-das Rohr koaxial-herumerstreckenden Rippe versehen ist, die Rohre gegen eine
axiale Trennung durch einen Klemmring gehalten sind, der die beiden Rohre an der
Verbindung umgibt und die ringförmigen Rippen der beiden Rohre umspannt, der Klemmring
an seinen entgegengesetzten axialen Enden jeweils Flansche aufweist, die sich in
-Richtungen auf die Achse der Rohre hinerstrecken, und wobei jeder der Flan-, sche
mit derjenigen-Flanke der jeweili#gen ringförmigen Rippe im Eingriff steht, die
am weitesten v,on?der"jeweils anderen ringförmigen Rippe entfernt ist.
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Vorzugsweise ist vorgesehen-, daß wenigstens das zweite Rohr in einer
axialen Position, die seiner äußeren ringförmigen Rippe entspricht eine innere ringförmige
Nut aufweist, daß die relativen Längen der Endabschnitte der beiden Rohre derart
gewählt sind, das der Endabschnitt des ersten Rohrs sich wenigstens teilweise über
die ringförmige Nut in dem zweiten Rohr hinwegerstreckt, und daß eine ringförmige
Dichtung in dem ringförmigen Raum angeordnet ist, der zwischen der Wand der ringförmigen
Nut in dem:zweiten Rohr und dem-benachbarten Teil der Außenfläche des Endabschnitts
des ersten Rohrs begrenzt ist.
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Der Klemmring-ist vorzugsweise aus zwei bogenformigen Teilen geformt,
die an ihren einen Enden flexibel miteinander, beispielsweise mittels einer Scharniereinrichtung,
verbunden
sind und an ihren anderen Enden mit Gebilden versehen
sind, die bei zusammengebauter Verbindung im Eingriff mit einem kanalförmigen Keilglied
stehen, welches in einer im wesentlichen parallel zur Längsachse der Rohre an der
Verbindung über die Gebilde geschoben ist.
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Die mit den Flanschen des Klemmrings im Eingriff stehenden Flanken
der ringförmigen Rippen sind vorzugsweise bebezüglich der Achse der Rohrverbindung
geneigt und die Flansche des Klemmrings sind entsprechend derart geneigt, daß eine
auf den Klemmring in Umfangsrichtung ausgeübte Klemmkraft die beiden Rohre aufeinander
zu verkeilt.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf
die Zeichnung näher erläutert; es zeigt: Fig. 1 einen Axialschnitt einer Rohrverbindung
gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen halben Axialschnitt einer abgewandelten Rohrverbindung
gemäß der Erfindung, Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III der Fig.
1 durch den Klemmring und das Keilelement allein, welche einen Teil der Rohr-Verbindung
der Figuren 1 und 2 bilden, und Fig. 4 eine Seitenansicht eines Keilelements zur
Festlegung des Klemmrings.
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Wie in der Fig. 1 dargestellt, wird eine Verbindung zwischen den Enden
zweier. zylindrischer Rohre 10 und 12 aus steifem bzw. starrem thermoplastischem
Material dadurch ausgeführt, daß die jeweiligen Endabschnitte der Rohre
10
und 12 im erweichten Zustand unter der Einwirkung von Wärme in die gezeig#te'n-
jeweiligen Gestalte##n verformt werden, so daß das Rohr 12 einen zylindrischen Endabschnitt
14 aufweist, der den gleichen Durchmesser hat wie der Hauptteil des Rohrs 12 und
von dem-Hauptteil des Rohrs# 12 durch eine ringförmige Verformung 15 getrennt ist,
während das Rohr 10 einen zylindrischen Endakschnitt 16 mit einem Durchmesser hat,
der größer ist als der des Hauptteils des Rohrs 10 und einen inneren- Durchmesser,
der so bemessen ist, daß der Endabschnitt 14 eng. in den. Endabschnitt 16 eingepaßt
werden kann, wie es in der Figur 1 gezeigt ist.
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Der Endabschnitt 16 ist von dem Hauptteil des Rohrs 10 durch eine
ringförmige Deformierung 17 getrennt.
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Jede der ringförmigen Verformungen 15, 1.7 bildet an der Außenseite
des jeweiligen Rohrs 1#2, 1 a jeweils eine ringförmige Rippe, die an ihrem Scheitelpunkt
eine axiale kurze zylindrische Außenfläche aufweist, welche im wesent-.
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lichen koaxial mit dem Rohr Verläuft; von dem# Scheitelpunkt aus erstrecken
sich konisch abfallende Flanken zur zylindrischen Oberfläche des Hauptteils. des
Rohrs und zu dem jeweiligen Endabschnitt 14 oder 16. Gleichermaßen bildet jede ringförmige
Deformierung 15, 17 in ihrem Inneren eine ringförmige Nut mit einer Gestalt, die
zu der der Rippe an der Außenseite des jeweiligen Rohrs komplimentär ist.
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Jede der ringförmigen Nuten umfaßt -also #eine axial kurze Fläche,
die um die Achse-des jeweiligen Rohrs 10, 12 zylindrisch ist und den Boden der Nut
bildet, sowie konisch geneigte Wände, die sich jeweils von dem Boden der Nut zu
dem Hauptabschnitt des jeweiligen Rohrs. und zu dem Endabschnitt des jeweiligen
Rohrs erstrecken. In der
Figur 1 ist der durch die Deformation 17
gebildete Boden der Nut mit dem Bezugszeichen 24 angegeben, die sich zu dem Hauptteil
des Rohrs 10 erstreckende konisch geneigte Wand mit 26 und die sich zu dem Endabschnitt
14 erstreckende konisch geneigte Wand mit dem Bezugszeichen-22.
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Die ringförmige Deformierung 15 an dem Rohr 12 bildet im Bereich des
Ubergangs von dem Endabschnitt 14 zu der ringförmigen Deformierung 15 eine sich
radial erstreckende Schulter 20 an der Außenseite des Rohrs, die dem freien Ende
des Endabschnitts 14 zugewandt ist. Das freie Ende des Endabschnitts 16 des Rohrs
10 stößt-an dieser Schulter 20 an, um die Bewegung der Rohre 10 und 12 zueinander
zu begrenzen, wie es in der Figur 1 gezeigt ist.
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Die relativen Längen der Endabschnitte 14 und 16 sind derart gewählt,
daß in der in Figur 1 gezeigten Position der Endabschnitt 14 an der Innenseite des
Rohrs 10 sich teilweise über die von der Deformation 17 gebildeten ringför migen
Nut erstreckt, insbesondere über die konisch geneigte Wand 22 dieser Nut, sowie
weiter über den- Boden-24 der Nut und teilweise über die andere konisch geneigte
Wand 26 dieser Nut. Zwischen dem Endteil des Endabschnitts 14 und der durch die
ringförmige Deformierung 17 gebildeten Nut ist dadurch eine ringförmige Ausnehmung
begrenzt, in der eine ringförmige elastomere Dichtung 28 aufgenommen ist, die im
halben Axialschnitt allgemein U--förmig gestaltet ist, wo-- des bei der zwischen
den Schenkeln/U eingegrenzte Kanal auf die konisch abfallende Wand 26 hin ausgerichtet
ist. Der radial äußere Schenkel des U ist eng gegen den Boden 24- der durch die
Deformation 17 gebildeten Nut ge#paßt, während der andere Schenkel des.U eng- an
der zylindrischen äußeren Fläche des Endabschnitts 14 anliegt.
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Die beiden Rohre 10 und 12 sind in dieser Verbindung durch einen Klemmring
30 zusammengehalten, der sich um die Verbindung herumerstreckt und die beiden Deformationen
15 und 17 überspannt. Wie in der Figur 3 gezeigt ist, weist der Klemmring 30 zwei
ähnlich geformte bogenförmige Teile 30a und 30b auf, die als Preßstücke aus Stahlblech
geformt sind und mittels einer Scharnieranordnung 40 schwenkbar miteinander verbunden
sind. Jedes der bogenförmigen Teile weist einen größeren, teilweise zylindrischen
Abschnitt 32 auf, wobei die Achse der Krümmung des teilzylindrischen Abschnitts
parallel zur Schwenkachse der Scharnieranordnung 40 ausgerichtet ist; die Krümmungsachsen
der Abin schnitte 32 treffen in der/Figur 3. gezeigten Stellung bei 31 zusammen.
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Entlang des Hauptteils der Winkelerstreckung jedes Abschnitts 32 um
die Krümmungsachse herum sind an den axial äußeren Enden des Abschnitts 32 teilkegelige
Flansche 34, 36 vorgesehen, wobei die Krümmungsachse dieser teilkegeligen Flansche
mit der des jeweiligen Abschnitts 32 zusammentrifft und die Flansche 34, 36 sich
von dem jeweiligen Abschnitt 32 auf dessen Krümmungsachse hin erstrecken.
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Jedes bogenförmige Teil 30a, 30b bildet daher an seiner konkaven Seite
ein Segment eines ringförmigen Kanals um die Krümmungsachse des jeweiligen Abs.chnitts
32, wobei dieser Kanal auf die letzterwähnte Achse zu geöffnet ist.
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Wenn der Klemmring in seiner geschlossenen Position um die Rohre 10,
12 herum angeordnet ist, dann fallen die Krümmungsachsen der Abschnitte 32 der Teile
30a, 30b im wesentlichen miteinander und mit der Achse der Rohre 10, 12 zusammen,
so daß die Teile 30a, 30b jeweils Segmente des
gleichen ringförmigen
Kanals um die Achse der Verbindung herum bilden und dieser Kanal die durch die ringförmigen
Deformationen 15 und 17 geformten Rippen aufnimmt. Wie in der Figur 1 gezeigt ist,
wird der Hauptteil der axialen Länge des Klemmrings durch die zylindrischen Abschnitte
32 gebildet, die bei zusammengebauter Verbindung im wesentlichen koaxial mit den
Rohren 10 und 12 ausgerichtet sind, sich von der Deformation 15 zu der Deformation
17 erstrecken und radial auswärts von diesen im Abstand angeordnet sind; die konisch
geneigten Flansche 34 und 36 liegen dabei gegen die durch die Deformationen 15 bzw.
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17 gebildeten Rippen an. Der Flansch 36 weist die gleiche Neigung
bezüglich der Achse der Rohrverbindung auf, wie die geneigte Flanke der Deformation
17, welche am weitesten von der Deformation 15 entfernt ist und lieg#t an der äußeren
Fläche .der letzterwähnten Flanke an. Gleichermaßen weist der Flansch 34 die gleiche
Neigung wie die Flanke der ringförmigen Deformation 15, die am weitesten von der
Deformation 17 entfernt ist, auf und der Flansch 34 liegt an der äußeren Fläche
der letzterwähnten Flanke an. Durch die Neigung der Flansche 34, 36 und der Flanken
der Deformationen 15, 17 an denen sie anliegen erzeugt eine umfangsmäßige Spannung
in dem Klemmring 30 Kräfte, welche den Endabschnitt 14 weiter in das Rohr 10 hineindrücken
und daher die Stirnfläche des Endabschnitts 16 in Eingriff mit der Schulter 60 bringen.
Auf diese Weise werden Kräfte, welche die Rohre 10 und 12 axial aufeinander zu drücken
unter Druck durch das Anstoßen der Stirnfläche des Abschnitts 16 an der Schulter
20 absorbiert, während Kräfte,- die die Rohre 10 und 12 axial auseinanderschieben
durch den stählernen Klemmring 30 aufgenommen werden
Wie in der
Figur 3 dargestel-lt ist, ist-an dem uRfangsmäßigen Ende jedes bogenförmigen Teils
30a, 30b angrenzend an die Scharnieranordnung 30.der Abschni.tt 32 über die angrenzenden
umfangsmäßigen Enden der.Flansche 34, 36 hinaus geführt und an seinem Ende derart
gebogen, daß er mit dem entsprechend gebogen-en- Ende des Abschnitts 32 des anderen
bogenförmigen Teils und einem Scharnierstift 42 zusammen die Scharnieranordnung
40 bildet, Die Scharnieranordnung 40 ermöglicht, daß der Klemmring.geöffnet wird,
so daß er über eine zusammengesetzte Rohrverbindung -geschoben und danach um die
Verbin#d#ung herum geschlossen werden kann. Die Art und Weise, in der der Klemmring
um die Rohrverbindung herum geschlossen gehalten wird, ist in den Figuren 3 und
4 dargeste#llt. An dem umfangsmäßig von der Scharnieranqrdnung- 40 entfernten Ende
jedes bogenförmigen Teils 30a, 30b ist der jeweilige Abschnitt 32 über die angrenzenden
umfangsmäßigen Enden der jeweiligen Flansche 34, 36 hinaus verlängert und der verlängerte
Abschnitt ist in umgekehrtem.Sinn.zur Rrümmung des jeweiligen bogenförmigen Teils
nach außen gebogen, so daß eine allgemein kanalförmige Gestalt 44 geschaffen wird,
welche allgemein parallel zur Achse der Krümmung des jeweiligen Abschnitts 32 verläuft;
di-e.Wand 46 jedes Kanalgebildes 44, die von der Scharnieranordnung 40 am weitesten
entfernt ist, endet jeweils in einer freien Kante 48. Die Kanten 4 der Wände 46
der beiden#bogenförmigen Teile sind derart geformt, daß dann, wenn der Klemmring
in seiner geschlossenen Position ist, wobei die Teile 30a, 30b in den in der-Figur
3 gezeigten relativen Positionen angeordnet sind, die freien Kanten 48, gesehen
in R#ichtung des Pfeiles 50 in der Figur 3 gleich, jedoch im entgegengesetzten Sinn
bezüglich der Richtung der Krlunmungsachsen der jeweiligen bogenförmigen Teile 30a,
30b
geneigt sind. In der in Figur 3 gezei#gten geschlossenen Position des Klemmrings
neigen sich also die Kanten 48 von einem Ende der Klemme zu dem anderen, gesehen
in Richtung des Pfeiles 50 in der Figur 3, aufeinander zu.
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Der Klemmring wird umfangsmäßig um die Verbindung herum mittels eines
allgemein im Querschnitt kanalförmigen Gliedes 52 festgeklemmt gehalten; das Glied
52 weist eine flache Wand 53 auf, welche die Basis des Kanals bildet, sowie Seitenwände
54, die im Querschnitt in der Figur 3 gesehen, gekrümmt sind, so daß sie sich an
ihren freie#n Enden derart aufeinander zu erstrecken, daß der Kanal an seiner Mündung
enger ist, als an einer zwischen der Mündung und seiner Basis liegenden Position.
Jede Séitenwand 54 weist einen im wesentlichen gleichförmigen Querschnitt von einem
Ende des Gliedes 52 zu dem anderen auf, doch verjüngt sich die Breite der Basis
53 des Kanals von einem Ende des Gliedes 52 zu dem anderen und die Richtungen der
Längserstreckung der beiden Seitenwände 54 sind dementsprechend bezüglich zueinander
in Längsrichtung des Kanals geneigt, wie in der Figur 4 gezeigt, wobei die gegenseitige
Neigung der Richtungen der Langsrstreckungen der Seitenwände der Neigung der Kanten
48 in der geschlossenen Position des Klemmringes entsprechen Wenn der Klemmring
um eine Rohrverbindung herum geschlossen worden ist, dann wird das-Keilelement 52
in Längsrichtung parallel zur Achse der Verbindung-um die Flansche 46 herumgesteckt,
wobei der weiteste Teil des durch.das Glied 52 gebildeten Kanals über die Flansche
46 an demjenigen axialen Ende in Eingriff gebracht wird, an welchem die freien Kanten
48 am nächsten beieinander stehen; dann wird das Glied 52-in axialer Richtung tierschpben,
wobei
die Kanten 48 an den inneren ;Fläc,h,en der S,eite-nwände 54 anliegen-und dadurch
keilförmig aufeinander zu geschoben werden, während das Klemmglied weiter geschoben
wird; das Klemmglied wird--dabei durch die.einwärts gebogenen freien Kantenteile
der Seitenwände- 54 gehalten und greift in die durch die Formgebilde 44 gebildeten
Kanäle ein.
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Bei der Verbindung der Figur 1 sind die k-onisch,abfallenden Flanken
der Deformationen 15, 17 ~und die entsprechenden Flansche 34, 36 im Winkel von 450
bezüglich der Achse der Rohrverbindung geneigt. Eine Rohrverbindung gemäß der Figur
2 entspricht strukturell derjenigen der Figur 1, mit der Ausnahme, daß bei der Verbindung
gemäß Figur 2 die Flanken der Deformationen 15, 17 und die entsprechend geneigten
Flansche 34', 36 im Winkel von 300 bezüglich der Achse der Rohrverbindung geneigt
sind.
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Aus der Figur 1 ist zu ersehen, da,ß'ein etwaiger innerer Fluiddruck
innerhalb-eines Rohrsystems mit der Verbindung der Figur 1 oder der Figur 4 dazu
neigt, die .Lippen der Dichtglieder 28, die die jeweiligen Schenkel.des U-Querschnittes
bilden, auseinanderzudrängen und die Dichtung überdies in einen sich verengenden
Teil des das Glied 28 aufnehmenden ringförmigen Raums hineindrückt, dieser sich
verengende Teil ist zwischen der-geneigten Wand 22 und der Außenfläche des Abschnitts
14 begrenzt. Die Dichtung wird daher in festeren Kontakt mit den Flächen gedrückt,
mit denen sie eine Abdichtung bilden, soll, so daß eine gute Abdichtung sichergestellt
wird.
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Ein innerer Druck in einem Rohrsystem mit der in Figur 1 oder Figur
2 gezeigten Verbindung erzeugt zwar eine Kraft,
die die Rohre ao
und 12 axial voneinander zu trennen sucht, einer derartigen Kraft wird jedoch, wie
vorstehend erläutert durch den Klemmring 30 entgegen gewirkt.
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Die axiale Länge# der Flächen der Endabschnitte 14 und 16, die in
der zusammengebauten Rohrverbindung im gegenseitigen Eingriff stehen, ist überdies
ausreichend bemessen, um der Verbindung ein ausreichendes Maß an Steifigkeit bzw.
Starrheit zu verleihen, so daß sie einer Querbiegungsbeanspruchung widerstehen kann.
Die axiale Länge der genannten Flächen gewährleistet gleichzeitig eine Seibstausrichtung
der Rohre 10 und 12 in der Verbindung.
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Zusätzlich weist die beschriebene Verbindung den Vorteil auf, daß
sie leicht zusammengesetzt und eben so leicht auseinandergenommen werden kann, ohne
daß irgendein Teil der Verbindung beschädigt werden würde..
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Die vorstehende Beschreibung der Verbindung und insbesondere die Beschreibung
der Formgestaltung des Klemmringes mit Bezug auf die Figuren -3 und 4 stellt lediglich
ein zur Erläuterung dienendes Ausführungsbeispiel dar. Der Klemmring kann im Rahmen
der Erfindung jede beliebige Gestalt.annehmen, solange seine Funktion beibehalten
wird, und zwar insbesondere bezüglich der Möglichkeit, den Ring ausreichend zu öffnen,damit-er
über die Rohrverbindung herum ang#eordnet werden kann und bezüglich der Mittel,
die zur Spannung des Rings in Umfangsrichtung verwendet werden. Die in den Figuren
1 und 2 dargestellte allgemeine Querschnittsgestalt des Klemmringes ist jedoch für
Rohrverbindungen bevorzugt, die die in diesen Figuren gezeigte Gestalt aufweiten.
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L e e r s e i t e