PIPE COUPLING

Abstract: 1. A pipe joint between two pipe ends (1, 2) to be butt-jointed, each pipe end (1, 2) carrying a movable flange (3), both flanges (3) being tightenable against each other via screw means (11), each flange comprising a clamp chamber (7) opened towards the butt joint (8) and overlapping a clamping element (4) slipped onto each pipe end (1, 2), each clamping element (4) immersing into the corresponding clamp chamber (7), supporting itself on the pipe end (1, 2) by means of an inner, radial clamping edge (4a) being overlapped, with respect to an outer, radial clamping edge (4b), by a clamping surface (7a) of said clamp chamber, and protruding the front surface of the flange in axial direction towards the butt joint (8) in such a way that an axial pressure acting upon said clamping element will increase the external diameter and decrease the internal diameter of the clamping element, whereby the pipe ends (1, 2) carry between the opposing clamping elements (4) two movable chamber means (5), each comprising a sealing chamber (9) having a conical configuration and opened towards said butt joint (8), an elastomeric gasket (6) projecting into said sealing chamber (9), characterized in that said gasket (6) is a profiled sealing encircling the butt joint (8) and being oversized with respect to the outer contour of the two sealing chambers (9), whereby an inner ring (10) of a hard and/or plastic material is embedded in said profiled sealing in such a way that pressing both chamber means (5) against each other applies an axially as well as radially inwardly directed pressure to the gasket (6).

Description: Rohrverbindung Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung zwischen zwei stumpf miteinander zu verbindenden Rohrenden, die jeweils einen Flansch aufweisen, die über eine Verschraubung gegeneinander verspannbar sind und zwischen sich eine Dichtung einschliessen. Die gebräuchlichsten Rohrverbindungen sind als Flanschverbindungen ausgebildet, bei denen die Flansche mit den Rohrenden durch Anschweissen, Anlöten, Anschrauben und/oder sonstige mechanische Bearbeitungen befestigt werden. Bekannt sind ferne. Fittings und andere Rohrverschraubungen, bei denen die Abdichtung durch die Gewinde selbst oder aber durch zusätzliche Dichtungen erfolgt. Insbesondere bei der Herstellung von Hochdruck-Rohrverbindungen erweist sich das Verschweissen der Flansche mit den Rohrenden als besonders arbeitsintensiv und damit teuer. Die Schweissarbeiten können nur von einem besonderen Fachmann ausgeführt werden, so dass plötzlich notwendig werdende Reparaturen, z.B. auf einem Schiff, nicht kurzfristig durchgeführt werden können. In bestimmten Umgebungen sind Schweissarbeiten überhaupt nicht durchführbar, so dass sich derartige Hochdruck-Verbindungen vor Ort überhaupt nicht herstellen lassen, sondern vorgefertigt angeliefert werden müssen. Dann aber erweist sich die Montage von bereits mit dem Flansch verschweissten Rohrteilen häufig als besonders aufwendig, z.B wenn derartige Rohrteile durch Trennwände durchgeführt werden müssen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverbindung der eingangs erläuterten Bauart zu schaffen, bei der Schweissarbeiten, das Herstellen von Verschraubungen oder sonstige mechanische Bearbeitungsvorgänge an den Rohrenden entfallen, die dennoch aber absolut betriebssicher abdichtet, alle auftretenden auch Kräfte sicher aufnimmt und somit/als Hochdruck-Rohrverbindung geeignet ist. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst: a) Die Flansche sind lose auf die beiden Rohrenden aufgeschoben und weisen je eine Klemmkammer auf, die zum Verbindungsstoss hin offen ist; b) auf jedes Rohrende ist ein Klemmelement geschoben, dass.in die zugeordnete Klemmkammer eintaucht, sich mit einem radial innenliegenden Klemmrand auf dem Rohrende abstützt, hinsicht lich eines radial aussenliegenden Klemmrandes von einer Klemm fläche der Klemmkammer übergriffen wird und in axialer Rich tung zum Verbindungsstoss hin über die Stirnfläche des Flansches hinaus so ausgeformt ist, dass eine das Klemmelement beaufschlagende axiale Druckkraft zu einer Vergrösserung des Aussendurchmessers und zu einer Verkleinerung des Innendurch messers des Klemmelementes führt; c) zwischen den sich gegenüberliegenden Klemmelementen sind auf die Rohrenden zwei Kammerteile lose aufgeschoben, die jeweils eine zum Verbindungsstoss hin offene Dichtungskammer aufweisen; d) die Dichtung umschliesst den Verbindungsstoss und ragt mit ihren beiden axialen Enden in die Dichtungskammern der beiden Kammerteile. Die erfindungsgemässe Rohrverbindung lässt sich somit auf glatten, lediglich entgrateten Rohrenden montieren, wobei als einzige Montagehilfen passende Schlüssel für die Verschraubungen benötigt werden. Ein wesentliches Merkmal der neuen Rohrverbindung liegt in der Trennung der beiden Funktionen "Abdichtung" und "Kraftschlüssigkeit". Dabei kann die die Dichtung beaufschlagende Abdichtkraft durch die die beiden Flansche gegeneinander verspannende Verschraubung aufgebracht werden, wenn die beiden Kammerteile in axialer Richtung unmittelbar von den beiden Flanschen oder aber über die Klemmelemente beaufschlagt werden. Es kann aber auch vorgesehen werden, dass die beiden Kammerteile durch eine eigene Verschraubung gegeneinander verspannbar sind. Die neue Rohrverbindung lässt sich nicht nur sehr leicht montieren, sondern ebenso leicht auch demontieren und kann mit Ausnahme der Dichtung mit allen übrigen Einzelteilen mehrfach verwendet werden. Da bei der Montage der neuen Rohrverbindung deren Einzelteile lediglich aufgesteckt und über Schraubverbindungen gegeneinander verspannt werden müssen, können alle in explosionsgeschützter Umgebung vorgeschriebenen Schutzmassnahmen entfallen. Die neue Rohrverbindung baut verhältnismässig klein und führt gegenüber herkömmlichen geschweissten Flanschverbindungen zu Gewichtseinsparungen von über 40 %. Dies erweist sich z.B. im Schiffsbau von besonderem Vorteil, wo sich aufgrund der häufig beengten Platzverhältnisse auch der Montagevorteil besonders auswirkt. Jedes Klemmelement kann aus zumindest einer konvex ausgebildeten Scheibe bestehen, die z.B. eine Tellerfeder sein kann. Als stör unanfälliger haben sich jedoch gezahnte scheibenförmige Klemmelemente erwiesen. Der radial innenliegende Klemmrand jedes Klemmelementes kann angeschärft sein, um so beim Verspannen der Rohrverbindung zusätzlich zu der kraftschlüssigen Verbindung einen leichten Formschluss zwischen Klemmelement und Rohraussenwandung zu bilden. Die Dichtung kann eine Elastomer-Formdichtung sein, in die ein * Innenring aus hartem Werkstoff, insbesondere Metall,/eingebettet und die von konusförmig ausgebildeten Dichtungskammern umschlossen ist. Der Innenring liegt dann bei der montierten Rohrverbindung unmittelbar über dem Verbindungsstoss. Durch die konusförmige Ausbildung der Dichtungskammern wird beim Gegeneinanderdrücken der beiden Kammerteile auf die Dichtung ein Druck in axialer und radialer Richtung ausgeübt. In einer abgewandelten Ausführungsform kann die Dichtung auch aus einem Rohrstück bestehen, das sich mit seinen Stirnenden z.B. aus Kupfer bestehende über/Dichtungsringe an der Stirnwandung der Dichtungskammern abstützt. Da die Flansche der neuen Rohrverbindung mit dem durch die Rohre geführten Medium nicht in Berührung kommen, ist es auch bei bestimmen aggressiven Medien nicht erforderlich, die Flansche aus nichtrostendem Stahl herzustellen. Bei der Montage der neuen Rohrverbindung ist es nicht erforderlich, dass die beiden Rohrenden aneinander anliegen. Durchgeführte Versuche haben ergeben, dass eine erfindungsgemässe Rohrverbindung mit der Nennweite 50 einen Dauerbetriebsdruck von / und/oder plastischem Werkstoff 300 bar einwandfrei hält Während- die Flansche -der- neuen Rohrverbindung in üblicher Weise rund ausgebildet sein können, kann für die beiden Kammerteile eine angenähert dreiecksförmige Aussenkontur vorgesehen werden, so dass die um jeweils max. 120 Umfangsgrad gegeneinander versetzt angeordneten Schrauben der Flanschverschraubung seitlich an den Kammerteilen vorbeiführen können. In einer abgewandelten Ausführungsform kann die Dichtung aus einem die Rohrenden mit lichtem Abstand umgreifenden Rohrstück sowie aus Dichtringen bestehen, die in dem dadurch geschaffenen Ringraum zwischen Rohrenden und Rohrstück angeordnet sind. Die Dichtringe können z.B. O-Ringe sein. Diese alternative Ausführungsform eignet sich auch zur Verbindung von Rohrenden unterschiedlichen Durchmessers, wobei das genannte, einen Teil der Dichtung bildende Rohrstück z.B. konisch ausgebildet sein kann. In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Figur 1 eine in der Montage befindliche Rohrverbindung; Figur 2 einen Flansch in Draufsicht; Figur 3 ein Kammerteil in Draufsicht und Figur 4 die Rohrverbindung gemäss Figur 1 in fertig montiertem Zustand. Zur Herstellung einer Rohrverbindung gemäss Figur 1 werden auf zwei stumpf miteinander zu verbindende Rohrenden 1,2 jeweils zuerst ein Flansch 3, zwei Klemmelemente 4 , ein Kammerteil 5 sowie für beide Rohrenden 1,2 gemeinsam eine Dichtung 6 aufgeschoben. Der in Figur 2 in Draufsicht dargestellte Flansch 3 weist eine kreisringförmige Klemmkammer 7 auf, die zum Verbindungsstss 8 hin offen ist. In diese Klemmkammer 7 werden die beiden Klemmelemente 4 eingeschoben, die aus einer konvex ausgebildeten Scheibe bestehen, sich mit einem radial innenliegenden Klemmrand 4a auf dem Rohrende 1 bzw. 2 abstützen und hinsichtlich eines radial aussenliegenden Klemmrandes 4b von einer ringförmigen Klemmfläche 7a der Klemmkammer 7 übergriffen werden. In entlastetem Zustand ragt das jeweils zweite Klemmelement 4 über die Stirnfläche des zugeordneten Flansches 3 hinaus. Die Ausbildung der Klemmelemente 4 ist dabei so gewählt, dass eine die Klemmelemente in axialer Richtung gegen die Rückseite der zugeordneten Klemmkammer 7 drückende Kraft zu einer Vergrösserung des Aussendurchmessers und gleichzeitig zu einer Verkleinerung des Innendurchmessers des Klemmelementes führt. Das in Figur 3 in Draufsicht dargestellte Kammerteil 5 weist eine angenähert dreiecksförmige Aussenkontur auf und ist mit einer jeweils zum Verbindungsstoss 8 hin offener Dichtungskammer9 versehen, -die-im dargestellten Ausführungsbeispiel konusförmig ausgebildet ist, sich also in Richtung auf den benachbarten Flansch 3 verjüngt. Der Verbindungsstoss 8 wird von der Dichtung 6 umschlossen, die als Elastomer-Formdichtung ausgebildet ist, in die ein Innenring 10 aus hartem und/oder plastischem Werkstoff, z.B. Metall, eingebettet ist. Die Aussenkontur der Dichtung 6 entspricht etwa der der beiden Dichtungskammern 9 in den Kammerteilen 5, weist jedoch ein Übermass auf, so dass ein Gegeneinanderdrücken der beiden Kammerteile 5 die Dichtung mit einem Druck beaufschlagt, der axial und radial nach innen gerichtet ist. Um die beiden Flansche 3 gegeneinander verspannen zu können, sind z.B. drei gleichmässig am Flanschumfang verteilt angeordnete Schraubbolzen 11 vorgesehen, während zum Verspannen der beiden Kammerteile 5 drei Inbusschrauben 12 angeordnet sind. Zur Montage der in Figur 1 dargestellten Rohrverbindung werden zuerst die beiden Kammerteile 5 über die Inbusschrauben 12 miteinander verschraubt, nachdem die Dichtung 6 genau über den Ver bindungsstoss 8 geschoben worden ist. Anschliessend werden die Klemmelemente 4 auf Anschlag gegen die Kammerteile 5 und dann die Flansche 3 auf Anschlag gegen die Klemmelemente geschoben. Durch Anziehen der Schraubbolzen 11 werden die Flansche 3 gegeneinander verspannt; hierdurch erfolgt die vorstehend erläuterte Verformung der Klemmelemente 4, die dadurch eine kraftschlüssige und bei angeschräftem innenliegenden Klemmrand 4a auch eine formschlüssige Verbindung zwischen Flansch und Rohrende herstellen. Für die Funktion der neuen Rohrverbindung ist es nicht erforderlich, dass die Flansche 3 plan gegen die Kammerteile 5 anliegen; wesentlich ist allein, dass beim Anziehen der Schraubbolzen 11 die Klemmelemente 4 in axialer Richtung von den Kammerteilen 5 beaufschlagt werden.

Claims: Patentansprüche: 1. Rohrverbindung zwischen zwei stumpf miteinander zu verbinden den Rohrenden ( 1,2 ), die jeweils einen Flansch ( 3 ) auf weisen, die über eine Verschraubung ( 11) gegeneinander ver spannbar sind und zwischen sich eine Dichtung ( 6 ) ein schliessen, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Merkmale: a) Die Flansche ( 3 ) sind lose auf die beiden Rohrenden(1, aufgeschoben und weisen je eine Klemmkammer ( 7 ) auf, die zum Verbindungsstoss ( 8 ) hin offen ist; b) auf jedes Rohrende (1,2) ist ein Klemmelement ( 4 ) ge schoben, das in die zugeordnete Klemmkammer ( 7 ) ein taucht, sich mit einem radial innenliegenden Klemmrand (4a) auf dem Rohrende (1,2) abstützt, hinsichtlich eines radial aussenliegenden Klemmrandes (4b ) von einer Klemmfläche(7a) der Klemmkammer übergriffen wird und in axialer Richtung zum Verbindungsstoss ( 8 ) hin über die Stirnfläche des Flansches hinaus so ausgeformt ist, dass eine das Klemm element beaufschlagende axiale Druckkraft zu einer Ver grösserung des Aussendurchmessers und zu einer Verkleinerung des Innendurchmessers des Klemmelementes führt; ; c) zwischen den sich gegenüberliegenden Klemmelementen (4) sind auf die Rohrenden (1,2) zwei Kammerteile (5) lose aufgeschoben, die jeweils eine zum Verbindungsstoss (8) hin offene Dichtungskammer (9) aufweisen; d) die Dichtung (6) umschliesst den Verbindungsstoss (8) und ragt mit ihren beiden axialen Enden in die Dichtungskam mern (9) der beiden Kammerteile (5). 2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kammerteile (5) durch eine Verschraubung (12) gegeneinander verspannbar sind. 3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Klemmelement (4) aus zumindest einer konvex ausge bildeten Scheibe besteht. 4. Rohrverbindung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, dass der radial innenliegende Klemmrand (4a) jedes Klemm elementes (4) angeschärft ist. 5. Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Dichtung (6) ein Elastomer und oder p astischem Formdichtung ist, in die ein Innenring (10) aus hartem/Werk- stoff eingebettet und die von konusförmig ausgebildeten Dich tungskammern (9) umschlossen ist. 6. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge (6) kennzeichnet, dassdie Dichtung/aus einem Rohrstück besteht, das sich mit seinen Stirnenden über Dichtungsringe an der Stirnwandung der Dichtungskammern (9) abstützt. 7. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Dichtung (6) aus einem die Rohr enden (1,2) mit lichtem Abstand umgreifenden Rohrstück sowie aus Dichtringen besteht, die in dem dadurch geschaffenen Ringraum zwischen Rohrenden und Rohrstück angeordnet sind.

Inventors: MAIER, HANS-PAUL
Applicants: MAIER, HANS-PAUL
Application year: 1983
Main classification: F16L19
IPC codes: F16L23