DE3926626A1 - Rohrkupplung zum verbinden der enden zweier rohre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrkupplung zum Verbinden der Enden zweier Rohre, mit einer durch wenig­ stens eine Spanneinrichtung spannbaren Schelle aus Me­ tall und mit einer ringförmigen Muffe aus einem Elasto­ mer in einer axial mittleren Ringkammer auf der Innen­ seite der Schelle.

Bei einer bekannten Rohrkupplung dieser Art (DE 37 10 852 C1) dient die Muffe der Abdichtung des Spalts zwi­ schen den Rohrenden. Obwohl diese Dichtungsmuffe auf ihrer Innenseite mit umlaufenden Dichtlippen versehen ist, die bei höherem Druck des durch die beiden mitein­ ander verbundenen Rohre strömenden Fluids, das durch den Spalt zwischen den Rohrenden auf der Innenseite der Dichtungsmuffe austritt, gegen die Außenseite der Endabschnitte der Rohre gedrückt werden, hat sich ge­ zeigt, daß die Dichtfähigkeit der Dichtung bei höheren Umgebungstemperaturen, insbesondere bei wechselnden Temperaturen, nachläßt, was insbesondere dann der Fall sein kann, wenn das Fluid drucklos ist oder einen Unter­ druck aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrkupp­ lung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die auch höheren thermischen Belastungen ohne Leckagen standhält.

Erfindungsgemäß besteht eine erste Lösung dieser Aufgabe darin, daß die Muffe über ihren gesamten Umfang und ihre gesamte Länge von einer Luft enthaltenden thermi­ schen Isolierschicht umgeben ist.

Eine zweite Lösung besteht erfindungsgemäß darin, daß bei einer Schelle mit wenigstens einem sich axial er­ streckenden Spalt jeder Spalt durch eine sich über einen Teil des Umfangs der Schelle erstreckende, Luft enthal­ tende thermische Isolierschicht überbrückt.

Bei diesen Lösungen bildet die Isolierschicht ein Hitze­ schild für die gesamte Muffe gegen eine äußere thermische Belastung, so daß sie ihre Elastizität und damit ihre Dichtfähigkeit über einen größeren Temperaturbereich beibehält.

Wenn die Isolierschicht auf der Außenseite der Schelle angeordnet ist, läßt sie sich, unabhängig von der Quer­ schnittsform der Schelle, die wie im bekannten Fall zur besseren Abdichtung im Bereich der Endabschnitte der Rohre gewellt sein kann, einfach gestalten und mon­ tieren. Gleichzeitig trägt sie zur Abschirmung und ther­ mischen Isolation der Schelle bei.

Vorzugsweise besteht die Isolierschicht aus einem hitze­ beständigen Streifen und einer von diesem eingeschlosse­ nen Luftschicht. Dies ergibt eine besonders einfache Ausbildung der Isolierschicht.

Hierbei kann der Streifen (auch oder nur) an Umfangsrand­ abschnitten der Schelle anliegen. Wenn der Streifen aus thermisch leitfähigem Material besteht und nur an den Umfangsrandabschnitten anliegt, ergibt sich nur im Bereich der Umfangsrandabschnitte der Schelle eine thermische Brücke zum Streifen.

Sodann kann der Streifen nur mit seinen Umfangsrand­ abschnitten an den Umfangsrandabschnitten der Schelle anliegen. Dies ergibt einen materialsparende axial kurzen bzw. schmalen Streifen.

Ferner kann der Streifen aus hitzebeständigem Stahlblech bestehen. Dieses läßt sich leicht in die gewünschte Form bringen.

So kann die axiale Querschnittsfläche des Streifen ein etwa U-förmiges, radial nach innen offenes Profil mit axialen Flanschen aufweisen. Hierbei kann das U-förmige Profil auf einfache Weise zur Ausbildung der Luftschicht einen radialen Abstand vom Umfang der Schelle aufweisen.

Sodann kann die axiale Querschnittskontur beiderseits des Spaltes liegender Endabschnitte des Überbrückungs- Streifens der axialen Querschnittskontur der Schelle weitgehend angepaßt sein und der Überbrückungs-Streifen innerhalb seiner Umfangsrandabschnitte einen radialen Abstand von der Schelle haben. Dies ergibt einen in Umfangsrichtung der Schelle relativ kurzen material­ sparenden Streifen, der zumindest den am stärksten ther­ misch belasteten Spaltbereich der Muffe schützt.

Ferner kann der Streifen aus Wellblech bestehen, dessen Wellenberge und -täler sich in Axialrichtung der Schelle erstrecken. Ein Wellblechstreifen ist einfacher herstell­ bar und läßt sich leichter der kreisförmigen Umfangs­ kontur der Schelle - unabhängig von ihrem jeweiligen Durchmesser - anpassen als ein im Querschnitt gewölbter Streifen. Insbesondere kann der Streifen aus einem "end­ losen" Wellblechstreifenmaterial in der dem jeweiligen Schellenumfang entsprechenden Länge abgeschnitten werden. Obwohl dieser Wellblechstreifen die Schelle längs axialer Linien berühren kann, stellt er, insbesondere aufgrund der Lufteinschlüsse zwischen den Wellungen, einen sehr wirksamen Flammenschutz für die Muffe dar.

Die Enden des Wellblechstreifens können sich überlappen und miteinander verbunden sein, z.B. durch einen schraub­ losen Laschenverschluß. Dennoch paßt sich der Wellblech­ streifen beim Spannen oder Entspannen der Schelle auf­ grund seiner durch die Wellenform erzielten Federwirkung den Durchmesserunterschieden der Schelle selbsttätig an. Es ist aber auch möglich, die Enden des Wellblech­ streifens durch einen lösbaren Verschluß zu verbinden.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste­ hend anhand der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungs­ beispiels näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausfüh­ rungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Rohrkupp­ lung, durch die die Enden zweier Rohre verbunden sind,

Fig. 2 einen Teil eines axialen Querschnitts der Rohr­ kupplung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Aus­ führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Rohr­ kupplung,

Fig. 4 einen Teil eines axialen Querschnitts der Rohr­ kupplung nach Fig. 3,

Fig. 5 einen Teil eines radialen Querschnitts der Rohr­ kupplung nach Fig. 3,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausfüh­ rungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Rohrkupp­ lung,

Fig. 7 einen Teil eines axialen Querschnitts der Rohr­ kupplung nach Fig. 6 und

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines Stahlblech­ streifens der Rohrkupplung nach Fig. 6.

Die Rohrkupplung nach den Fig. 1 und 2 dient zum dichten Verbinden der Enden zweier Rohre 1 und 2 und besteht aus einer spannbaren Schelle 3 aus Metall, vorzugsweise hitzebeständigem Stahlblech, einer ringförmigen, der Abdichtung des Spalts zwischen den einander zugekehrten Enden der Rohre 1 und 2 dienenden Muffe 4 aus einem Elastomer, d.h. einem gummielastischen Material, in einer axial mittleren Ringkammer 5 auf der Innenseite der Schelle 3 und einer thermischen Isolierschicht, die aus einem hitzebeständigen Streifen 6 aus Stahlblech und einer von diesem eingeschlossenen Luftschicht 7 besteht. Die Isolierschicht 6, 7 umgibt die Schelle 3 auf ihrer Außenseite und damit auch die Muffe 4 über ihren gesamten Umfang und ihre gesamte Länge wie eine Isolierhülle. Der Streifen 6 bildet eine Hülse und liegt nur an Umfangsrandabschnitten 8 der Schelle 3 an, die axial außerhalb der Muffe 4 liegen und im vorliegenden Fall durch Spannbänder einer Spanneinrichtung 9 der Schelle gebildet sind. Hierbei ist der Streifen 6 an der radial inneren Seite jedes Spannbands 8 durch Schweißpunkte 10 befestigt, und zwar an dem jeweils axial inneren Endabschnitt jedes Spannbandes 8. Die axiale Querschnittsfläche des Streifens 6 hat ein etwa U-förmiges, radial nach innen offenes Profil mit axialen Flanschen 11, die an den Spannbändern 8 befestigt sind, während der Zwischenraum zwischen dem Streifen 6 und dem nach Art eines Wellrohres gewellten Schellenmantel 12 mit Luft gefüllt ist und auf diese Weise die Luft­ schicht 7 bildet. Die Enden des Streifens 6 überlappen sich in Umfangsrichtung und sind relativ zueinander verschiebbar.

Die Spanneinrichtung 9 enthält die Spannbänder 8, die durch Schweißpunkte 13 mit axial außerhalb der Muffe 4 liegenden, Ringkammern bildenden Umfangsrandabschnitten 14 des Schellenmantels 12 verbunden sind. Die Spannbän­ der 8 sind am Rand einer Unterbrechung bzw. eines Spalts 12′ der Schelle 3 bzw. des Schellenmantels 12 zu Schlau­ fen 15 umgebogen, in denen Rundbolzen 16 und 17 drehbar gelagert sind. Die Rundbolzen 16 haben Querbohrungen 18 zur Durchführung von Spannschrauben 19, während die Rundbolzen 17 mit Gewinde aufweisenden Querbohrungen 20 zur Aufnahme der Spannschrauben 19 versehen sind. Sodann sind die Schlaufen 15 mit Schlitzen oder Lang­ löchern 21 zur Durchführung der Spannschrauben versehen und mit ihren Enden durch Schweißpunkte 22 auf der Außen­ seite des Spannbands 8 befestigt.

Die Schelle 3 kann zwei sich diametral gegenüberliegende Unterbrechungen bzw. Spalte 12′ aufweisen. Gegebenenfalls wäre eine weitere Spanneinrichtung, die der Spannein­ richtung 9 entspricht, der Spanneinrichtung 9 diametral in bezug auf die Achse der Schelle 3 gegenüberliegend ausgebildet. Statt der Spannbänder 8 mit den Schlaufen 15 können alternativ an der Unterbrechung 12′ des Schel­ lenmantels 12 von den Umfangsrandabschnitten 14 radial nach außen abgewinkelte Spannbacken mit Durchgangslö­ chern für Spannschrauben mit Muttern vorgesehen sein. Gegebenenfalls würden dann die Flansche 11 des Strei­ fens 6 am Umfangsrandabschnitt 14 befestigt.

Die Muffe 4 hat auf ihrer radial inneren Seite umlaufen­ de Dichtlippen 23, die gegebenenfalls durch den Druck eines über den Spalt zwischen den Rohrenden austreten­ den, unter Druck stehenden Fluids von außen gegen die Rohre 1 und 2 gedrückt werden, um die Dichtwirkung der Muffe 4 zu erhöhen.

In den durch die Umfangsrandabschnitte 14 gebildeten, radial nach innen offenen Ringkammern sind Sicherungs­ einrichtungen 24 in Form von Bändern mit an ihren Rän­ dern schräg nach innen abgewinkelten Krallen 25 mittels Schweißpunkten 26 befestigt. Die Krallen 25 jeder Siche­ rungseinrichtung bilden zwei umlaufende Kränze, wobei die Krallen in dem einen Kranz gegensinnig zu den Kral­ len im anderen Kranz geneigt sind. Die Krallen 25 grei­ fen beim Spannen der Spanneinrichtung in den Umfang der Rohre 1 und 2 ein, um ein Auseinanderziehen der Rohre 1 und 2 zu verhindern.

Zwischen dem Schellenmantel 12 und der Muffe 4 ist eine Lasche 27 angeordnet, die den Spalt 12′ des Schellen­ mantels 12 überbrückt und dem Profil des Schellenmantels 12 angepaßt ist.

Das Ausführungsbeispiel der Rohrkupplung nach den Fig. 3 bis 5 unterscheidet sich von dem nach den Fig. 1 und 2 im wesentlichen nur dadurch, daß anstelle des in Um­ fangsrichtung glatten Streifens ein um den axial mittle­ ren Bereich des Schellenmantels 12 herumgelegter Streifen 6′ aus Wellblech verwendet wird, dessen Endabschnitte einander überlappen und durch einen nichtdargestellten schraublosen Laschenverschluß verbunden sind, der so ausgebildet ist, daß sich das eine Ende des Streifens 6′ verjüngt, durch einen Querschlitz im anderen Endab­ schnitt des Streifens 6′ hindurchgeführt und dann umge­ bogen ist. Alternativ können die Enden des Streifens 6′ auch durch einen lösbaren Verschluß, z.B. einen Schraub- oder Schnellverschluß, oder durch eine Punkt­ schweißung verbunden sein. Der Wellblechstreifen 6′ berührt den Schellenmantel nur mit seinen radial inneren Wellenbergen. Dennoch stellt er, insbesondere aufgrund der Lufteinschlüsse zwischen den Wellungen, einen sehr wirksamen Flammenschutz für die Muffe 4 dar. Hierbei trägt nicht nur die Luft 7 auf der radial inneren Seite zwischen den Wellungen, sondern auch die Luft auf der radial äußeren Seite zwischen den Wellungen zur thermi­ schen Isolation bei, da bei tangentialer Beaufschlagung der Rohrkupplung durch Flammen 29, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, die Luft auf der Außenseite des Well­ blechstreifens 6′ zwischen den Wellungen weitgehend eingekammert bleibt und eine großflächige unmittelbare Berührung der Flammen mit dem Wellblechstreifen 6′ ver­ hindert wird. Andererseits kann die von dem Wellblech­ streifen 6′ bei örtlicher Beaufschlagung durch Flammen aufgenommene Wärme großflächig verteilt und abgeführt werden. Sodann hat der Wellblechstreifen 6′ gegenüber der aus dem Streifen 6 gebildeten Hülse nach den Fig. 1 und 2 den Vorteil, daß er einfacher herstellbar ist und sich leichter der kreisförmigen Umfangskontur der Schelle 3 bzw. des Schellenmantels 12 anpassen läßt. Insbesondere kann er aus einem "endlosen" Wellblechstrei­ fenmaterial in der dem jeweiligen Schellenumfang entspre­ chende Länge zugeschnitten werden. Auch wenn die Enden des Wellblechstreifens 6′ sich überlappen und miteinander verbunden sind, paßt sich der Wellblechstreifen 6′ den­ noch beim Spannen oder Entspannen der Schelle 3 aufgrund seiner durch die Wellenform erzielten Federwirkung den Durchmesserunterschieden der Schelle 3 selbsttätig an.

Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 bis 8 unterschei­ det sich von dem nach den Fig. 1 und 2 im wesentlichen nur dadurch, daß anstelle des umlaufenden Blechstreifens 6 ein wesentlich kürzerer Streifen 6′′ aus Stahlblech vorgesehen ist, der lediglich den Spalt 12′ zwischen den Enden des Schellenmantels 12 überbrückt, um die Muffe 4 in diesem am stärksten durch Hitzeeinwirkung gefährdeten Bereich zu schützen. Wenn ein weiterer Spalt entsprechend dem Spalt 12′ auf der dem Spalt 12′ diame­ tral gegenüberliegenden Seite der Schelle 3 vorgesehen ist, kann dieser Spalt ebenfalls durch einen dem Streifen 6′′ entsprechenden Streifen überbrückt sein. Der eine Endabschnitt 30 des Streifens 6′ ist durch nichtdarge­ stellte Punktschweißungen mit dem Schellenmantel 12 verbunden, während der andere Endabschnitt 31 nicht mit dem Schellenmantel 12 verbunden, sondern relativ zu diesem in Umfangsrichtung verschiebbar ist, um das Spannen der Schelle 3 mittels der Spanneinrichtung 9 nicht zu behindern. Der Streifen 6′ ist in seinem in Umfangsrichtung mittleren Bereich, der den Spalt 12′ überbrückt, im axialen Querschnitt ebenso U-förmig, radial nach innen offen und mit axialen Flanschen 11 versehen, wie der Streifen 6 nach den Fig. 1 und 2. Dagegen sind die beiderseits des Spalts 12′ liegenden Endabschnitte 30 und 31 des Streifens 6′′ der axialen Querschnittskontur der Schelle 3 weitgehend angepaßt, d.h. mit Eindrückungen 32 und 34 versehen, die in die Wellentäler des Schellenmantels 12 eingreifen, daß die Luft 7 in dem Raum zwischen dem Streifen 6′′ und dem Schellenmantel 12 im Bereich des Spalts 12′ weitgehend nach außen hin abgeschlossen ist und zusätzlich zu dem Streifen 6′′ zur thermischen Isolation beiträgt.

Der Streifen 6′′ ist aufgrund seiner in Umfangsrichtung kurzen Abmessung materialsparend und kann dennoch in vielen Fällen einen ausreichenden Flammenschutz für die Muffe 4 im Bereich des Spalts 12′ bieten.

Eine Abwandlung der dargestellten Rohrkupplungen kann darin bestehen, daß die aus dem Streifen 6 bzw. 6′ bzw. 6′′ und der Luftschicht 7 bestehende Isolierschicht durch ein Vlies aus Keramikfasern ersetzt wird, wobei ein solches Vlies auch zwischen dem Schellenmantel 12 und der Muffe 4, sei es allein oder zusätzlich zu der Iso­ lierschicht, vorgesehen sein kann. Aufgrund der Faser­ struktur ist in einem solchen Vlies ebenfalls Luft einge­ schlossen.

Claims (11)

1. Rohrkupplung zum Verbinden der Enden zweier Rohre, mit einer durch wenigstens eine Spanneinrichtung spannbaren Schelle aus Metall und mit einer ringför­ migen Muffe aus einem Elastomer in einer axial mitt­ leren Ringkammer auf der Innenseite der Schelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (4) über ihren gesamten Umfang und ihre gesamte Länge von einer Luft (7) enthaltenden thermischen Isolierschicht (6, 6′, 7) umgeben ist.

2. Rohrkupplung zum Verbinden der Enden zweier Rohre, mit einer durch wenigstens eine Spanneinrichtung spannbaren Schelle aus Metall und mit einer ringförmi­ gen Muffe aus einem Elastomer in einer axial mittleren Ringkammer auf der Innenseite der Schelle, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Schelle (3) mit wenig­ stens einem sich axial erstreckenden Spalt jeder Spalt (12′) durch eine sich über einen Teil des Um­ fangs der Schelle (3) erstreckende, Luft (7) enthal­ tende thermische Isolierschicht (6′′, 7) überbrückt ist.

3. Rohrkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Isolierschicht (6, 6′, 6′′, 7) auf der Außenseite der Schelle (3) angeordnet ist.

4. Rohrkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Isolierschicht (6, 6′, 6′′, 7) aus einem hitzebeständigen Streifen (6, 6′, 6′′) und einer von diesem eingeschlossenen Luftschicht (7) besteht.

5. Rohrkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Streifen (6, 6′′) an Umfangsrandabschnit­ ten (8; 14) der Schelle (3) anliegt.

6. Rohrkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Streifen (6) mit seinen Umfangsrandab­ schnitten (11) an den Umfangsrandabschnitten (8; 14) der Schelle (3) anliegt.

7. Rohrkupplung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Streifen (6, 6′, 6′′) aus hitzebeständigem Stahlblech besteht.

8. Rohrkupplung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die axiale Querschnitts­ fläche des Streifens (6, 6′′) ein etwa U-förmiges, radial nach innen offenes Profil mit axialen Flanschen (11) aufweist.

9. Rohrkupplung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Querschnittskontur beiderseits des Spalts (12′) liegender Endabschnitte (30, 31) des Überbrückungs-Streifens (6′′) der axialen Querschnittskontur der Schelle (3) weitgehend angepaßt ist und der Überbrückungs-Streifen (6′′) innerhalb seiner Umfangsrandabschnitte einen radialen Abstand von der Schelle (3) hat.

10. Rohrkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (6′) aus Wellblech besteht, dessen Wellenberge und -täler sich in Axialrichtung der Schelle (3) erstrecken.

11. Rohrkupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Enden des Wellblechstreifens (6′) sich überlappen und miteinander verbunden sind.