COUPLING FOR CONNECTING PIPES MADE OF BRITTLE MATERIALS

Abstract: 1. A pipe coupling for connecting pipes made of brittle materials, each of the facing end parts (1) of the pipes having an outside surface widening towards the respective pipe end and being surrounded at a radial distance by a flange (2), the same having an inside surface which widens in accordance with the shape of the widening outside surface of the associated pipe end part (1) towards the respective pipe end, a resiliently deformable insert (3) is disposed between each pipe end part (1) and the flange (2) therearound and engages by way of its radial side surfaces with the widening outside surface of the associated pipe end part (1) and the widening inside surface of the associated flange (2), and the two flanges are braced together resiliently in the axial direction, the resiliently deformable inserts (3) being loaded axially and radially, characterized in that the widening inside surface of each flange (2) and/or the widening outside surface of each pipe end part (1) has at least in the region of the associated resiliently deformable insert (3) increased surface roughness in the form of at least one peripheral step-like recess (7) into which the resiliently deformable insert (3) is pressed, and the or each step-like recess (7) has a surface (8) extending substantially perpendicularly to the axis of the associated pipe end part (1) and another surface (9) of a shape which widens towards the associated pipe end.

Description: Rohrleitungskupplung für die Verbindung von Rohren aus spröden Werkstoffen Die Erfindung betrifft eine Rohrleitunskupplung für die Verbindung von Rohren aus spröden Werkstoffen, bei welcher sich die sich gegenüberstehenden Rohrenden auf ihrer Aussenseite nach aussen erweitern, jedes Rohrende im radialen Abstand von einem Flansch umgeben ist, der sich auf seiner Innenseite zum jeweiligen Rohrende hin entsprechend der Form dieses Rohrendes auf dessen Aussenseite erweitert, zwischen jedem Rohrende und dem es umgebenden Flansch eine elastisch verformbare Einlage angeordnet ist und die beiden Flansche in Axialrichtung elastisch miteinander verspannt sind, wobei die elastisch verformbaren Einlagen in Axial- und Radialrichtung belastet werden. Rohrleitungskupplungen der eingangs genannten Art haben sich im Glasapparatebau als auch z. B. bei Porzellan, Steinzeug und Quarzanlagen bewährt. Sie weisen jedoch zwei wesentliche Nachteile auf: a) Nach längerer Betriebszeit und vor allem unter dem Einfluss höherer Temperaturen und dem Anpress druck können die elastischen Einlagen fest mit den Rohrenden einerseits und mit den Flanschen andererseits verkleben. Bei einer eventuell not wendigen Demontage sind dann die Flansche nur noch unter grossen Schwierigkeiten von den Rohrenden zu lösen. Gewaltanwendung führt dann oft zum Bruch der Rohre. b) Die elastischen Einlagen geben beim Verspannt der Flansche bis zu einem bestimmten Punkt nach. Späteres Nachgeben durch Materialermüdung der Ein lagen und durch Temperatureinflüsse wird durch selbsttätiges Nachrücken der Flansche aufgrund ihrer elastischen Verspannung kompensiert, die durch die Verwendung von Spannschrauben mit eingesetzten Federpaketen realisiert werden kann. Unter dem Ein fluss von Wärme dehnen sich auch die Flansche aus. Die Ausdehnung der Flansche in radialer Richtung ist jedoch grösser als die der Rohre, besonders wenn für die Flansche metallische Werkstoffe oder Kunst stoffe verwendet werden, deren lineare Ausdehnungs koeffizienten von denen der für die Rohre verwen deten spröden Werkstoffe, wie z.B. Keramik, ver schieden sind. Die Federpakete unter den Schrauben kompensieren die durch die unterschiedliche Aus dehnung bedingte Lockerung der Flansche, indem sie die Flansche automatisch wieder fest auf die Rohr enden schieben. Sofern sich dieser Vorgang oft genug wiederholt, kann es beim Abkühlen zu einem so starken Aufschrumpfen der Flansche auf die Rohr enden kommen, dass das in der Praxis wohlbekannte typische Abreissen der Rohrenden auftritt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Rohrleitungskupplung der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass die Möglichkeit des Verrutschens der elastischen Einlagen und /oder der Flansche vermieden wird, wobei aber gleichzeitig die leichte Demontierbarkeit der Kupplung erhalten werden soll. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass jeder Flansch auf seiner Innenseite und/oder jedes Rohrende auf seiner Aussenseite wenigstens im Bereich der elastisch verformbaren Einlage eine erhöhte Oberflächenrauhigkeit in Form von mindestens einem Vorsprung und/oder mindestens einer Ausnehmung aufweist, mit dem bzw. mit der die jeweilige elastisch verformbare Einlage reibungsschlüssig in Eingriff steht. Durch die erfindungsgemässe Erhöhung des Reibungskoeffizienten zwischen den Flanschen und/oder den Rohrenden und den Einlagen wird das permanente Nachrutschen der Flansche unter wechselnden Temperaturen ebenso gut vermieden wie bei dem von der Kraftübertragung her gesehenen Idealfall einer Rohrleitungskupplung zur Verbindung von Rohren aus spröden Werkstoffen, bei dem die elastisch verformbare Einlage sowohl mit dem Rohrende als auch mit dem Flansch verklebt ist. Die erfindungsgemässe Rohrleitungskupplung hat im Vergleich zu diesem Idealfall jedoch den Vorteil, dass eine leichte Demontierbarkeit der Kupplung weiterhin gegeben ist. Vorzugsweise wird die erhöhte Oberflächenrauhigkeit durch mindestens eine umlaufende stufenförmige Ausnehmung in den Flanschen und/oder den Rohrenden gebildet, in welche die elastisch verformbare Einlage beim Verspannen der Flansche hineingedrückt wird. Die Ausbildung der Oberflächenrauhigkeit durch eine oder mehrere umlaufende stufenförmige Ausnehmungen hat gegenüber einer unregelmässigen Oberflächenrauhigkeit den Vorteil, dass auch nach einer Verhärtung der ursprünglich elastischen Einlage die Flansche, beispielsweise durch einen leichten Schlag, problemlos wieder gelöst werden können. Darüber hinaus wird durch die Stufen, ob fein oder grob abgestuft, ein weiteres Nachrutschen der Flansche absolut verhindert, nachdem sie einmal ihre Endposition erreicht haben. Dagegen könnte sich die elastische Einlage bei einer unregelmässigen Oberflächenrauhigkeit in den Oberflächenunebenheiten festsetzen, und wenn durch Zeit- und Temperatureinfluss die Einlagen noch verhärtet werden, könnten die Flansche unter Umständen nur mit Schwierigkeiten wieder gelöst werden. Eine leichte Demontierbarkeit der Verbindung ist insbesondere dann gewährleistet, wenn die oder jede stufenförmiae Ausnehmung eine im wesentlichen senkrecht zur Achse des jeweiligen Rohrendes verlaufende Fläche und eine weitere Fläche mit einer nach aussen in bezug auf das Rohrende sich erweiternden Form hat. Die weitere Fläche der Ausnehmung kann kegelförmig ausgebildet sein und einen im Bereich von 1 bis 100 liegenden Winkel# & it der Achse des jeweiligen Rohrendes bilden. Vorzugsweise beträgt der Winkel Zungefähr 40. Bei einer derartigen Ausbildung der stufenförmigen Ausnehmungen lassen sich die Flansche durch Zurückschieben leicht lösen. Darüber hinaus ist es für die leichte Demontierbarkeit von Vorteil, wenn die oder jede stufenförmige Ausnehmung sowohl an den Rohrenden als auch an den Flanschen vorgesehen ist. Die elastische Einlage presst sich beim Anziehen in die Ausnehmungen sowohl des Rohrendes als auch des Flansches und kann nach Erreichen dieser Endposition nicht mehr weiter in Anzugsrichtung nachgeben. Bei der Demontage reicht dann auch nach Verhärtung der ursprünglich elastischen Einlage ein leichter Schlag, um den Flansch wieder zu lösen. In Extremfällen kann jedoch trotzdem noch - vor allem unter Temperatureinfluss - ein Festkleben der Einlage erfolgen. Dieser Effekt kann jedoch vermieden werden, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Einlagen aus einem massiven, nichtklebenden Material ausgeführt werden. Die Ausführung der Einlagen in einem massiven,nichtklebenden Material ist aber in der Regel zu teuer. Eine kostengünstigere Lösung sieht so aus, dass die Einlage auf einer oder beiden radial gerichteten Seiten mit einem haftungsmindernden Uberzug versehen wird, wobei diese Lösung häufig ausreichend ist, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Rohrleitungskupp lung nach der Erfindung, wobei der Schnitt ent lang der Rohrendenachsen gelegt ist, und Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem der Rohrenden an der Stelle A in vergrösserter Darstellung. Bei einer erfindungsgemässen Rohrleitungskupplung für die Verbindung von Rohren aus spröden Werkstoffen, wie z. B. Glas, Porzellan, Steinzeug, Quarz oder Keramik, sind die sich gegenüberstehenden und axial fluchtenden Rohrenden 1 auf der Aussenseite nach aussen, d.h. nach dem jeweiligen Ende zu, konisch erweitert. Jedes Rohrende 1 wird von einem Flansch 2 in Form eines Schellenringes koaxial umgeben. Die Schellenringe 2 sind auf der Innenseite entsprechend der Form der Aussenseite der Rohrenden konisch ausgeführt, wobei sich die Schellenringe ebenfalls nach aussen erweitern. Die Schellenringe 2 umgeben die Rohrende im radialen Abstand, so dass zwischen jedem Schellenring 2 und dem zugehörigen Rohrende 1 ein kegelstumpfförmiger Ringraum entsteht, in dem eine elastisch begrenzt verformbare Einlage 3 in Form eines kegelförmigen Ringes angeordnet ist. Die beiden Schellenringe 2 werden durch Spannschrauben 4 zusammengehalten, wobei zwischen den Muttern 5 und der ihnen zugekehrten Stirnfläche des jeweiligen Schellenringes 2 Federpakete 6 angeordnet sind. Die Einlagen 3 werden durch die miteinander elastisch verspannten Schellenringe 2 gegen die Aussenseite der Rohrenden 1 gedrückt, wobei sie unter elastischer Verformung die Schellenringe 2 auf den Rohrenden 1 halten. Der kleinste Innendurchmesser der Schellenringe 2 ist minimal grösser als der grösste Aussendurchmesser der Rohrenden. Die Schellenringe 2 sind meistens aus einem metallischen Werkstoff ausgeführt, sie können aber auch aus Kunststoff bestehen. Die Schellenringe 2 sind im dargestellten Beispiel einteilig ausgeführt. Sie können aber auch in Ausnahmefällen, vor allem, wenn der Konus sehr steil ausgeführt ist, zweiteilig ausgeführt sein, da sonst die Einlage zu dick und damit zu nachgiebig würde. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht nun darin, dass sowohl auf der Aussenseite der Rohrenden 1 als auch auf der Innenseite der Schellenringe 2 rundumlaufende stufenförmige Ausnehmungen 7 vorgesehen sind, in welche die Einlagen 3 hineingedrückt sind. Diese stufenförmigen Ausnehmungen 7 haben, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, eine Fläche 8, die im wesentlichen senkrecht zu den Achsen der Rohrenden 1 verläuft und eine weitere Fläche 9, die sich unter einem Winkel g von ungefähr 40 nach aussen, d.h. zum Rohrende hin, konisch erweitert. Durch die stufenförmigen Ausnehmungen 7 wird auf der Aussenseite der Rohrenden 1 und der Innenseite der Schellenringe 2 eine Oberflächenrauhigkeit geschaffen, die verhindert, dass die Einlagen 3 und/ oder die Schellenringe 2 in Anzugsrichtung verrutschen können, nachdem sie ihre Endposition erreicht haben. Gleichzeitig gestattet die kegelige Ausführung der weiteren Flächen 9 der stufenförmigen Ausnehmungen 7 ein leichtes Lösen der Schellenringe 2 und der Einlagen 3 durch Zurückschieben. Bei der Montage der Rohrleitungskupplung wird so vorgegangen, dass zunächst die Schellenringe 2 über die jeweiligen Rohrenden 1 geschoben und dann die Einlagen 3 in die Schellenringe 2 eingeschoben werden. Die Schellenringe 2 werden mit den Einlagen 3 dann wieder zurück auf die Rohrenden 1 gedrückt, wo sich ein fester Sitz ergibt. Dann werden die Schellenringe miteinander verspannt, wobei sich die elastischen Einlagen in die Ausnehmungen 7 sowohl der Rohrenden 1 als auch der Schellenringe 2 hineinpressen. Nach Erreichen dieser Endposition können die Einlagen 3 nicht mehr weiter in Anzugsrichtung nachgeben. Die Einlagen 3 können aus einem fluorhaltigen Polymer, wie z.B. PTFE (Polytetrafluorethylen) und verwandte Fluorcarbone, hergestellt sein oder auch nur einen haftungsmindernden Uberzug aus einem solchen Kunststoff haben, um das Zurückschieben der Schellenringe 2 und der Einlagen 3 bei der Demontage der Kupplung zu erleichtern. Obwohl bei dem beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere rundumlaufende, stufenförmige Ausnehmungen vorgesehen sind, kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch dann zufriedenstellend gelöst werden und können die Vorteile der Erfindung erzielt werden, wenn nur eine solche Ausnehmung vorgesehen ist.

Claims: Patentansprüche 1. Rohrleitungskupplung für die Verbindung von Rohren aus spröden Werkstoffen, bei welcher sich die sich gegenüberstehenden Rohrenden auf ihrer Aussenseite nach aussen erweitern, jedes Rohrende im radialen Abstand von einem Flansch umgeben ist, der sich auf seiner Innenseite zum jeweiligen Rohrende hin entsprechend der Form dieses Rohrendes auf dessen Aussenseite erweitert, zwischen jedem Rohrende und dem es umgebenden Flansch eine elastisch verformbare Einlage angeordnet ist und die beiden Flansche in Axialrichtung miteinander elastisch verspannt sind, wobei die elastisch verformbaren Einlagen in Axial- und Radialrichtung belastet werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, dass jeder Flansch (2) auf seiner Innenseite und/oder jedes Rohrende (1) auf seiner Aussenseite wenigstens im Bereich der elastisch verformbaren Einlage (3) eine erhöhte Oberflächenrauhigkeit in Form von mindestens einem Vorsprung und/oder mindestens einer Ausnehmung (7) aufweist, mit dem bzw. mit der die jeweilige elastisch verformbare Einlage (3) reibungsschlüssig in Eingriff steht. 2. Rohrleitungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erhöhte Oberflächenrauhigkeit durch mindestens eine umlaufende stufenförmige Ausnehmung (7) gebildet ist, in welche die elastisch verformbare Einlage (3) hineingedrückt ist. 3. Rohrleitungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede stufenförmige Ausnehmung (7) eine im wesentlichen senkrecht zur Achse des jeweiligen Rohrendes (1) verlaufende Fläche (8) und eine weitere Fläche (9) mit einer nach aussen in bezug auf das Rohrende (1) sich erweiternden Form hat. 4. Rohrleitungskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Fläche (9) der Ausnehmung (7) kegelförmig ausgebildet ist und einen im Bereich von 1 bis 100 liegenden Winkel o( mit der Achse des jeweiligen Rohrendes (1) bildet. 5. Rohrleitungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel t ungefähr 40 beträgt. 6. Rohrleitungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erhöhte Oberflächenrauhigkeit nur auf den Rohrenden (1) vorgesehen ist. 7. Rohrleitungskupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede stufenförmige Ausnehmung (7) nur auf den Rohrenden (1) vorgesehen ist. 8. Rohrleitungskupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede stufenförmige Ausnehmung (7) eine im wesentlichen senkrecht zur Achse des jeweiligen Rohrendes (1) verlaufende Fläche (8) und eine weitere Fläche (9) mit einer nach aussen in bezug auf das Rohrende (1) sich erweiternden Form hat. 9. Rohrleitungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlagen (3) aus einem massiven, nichtklebenden Material ausgeführt sind. 10. Rohrleitungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlagen (3) auf einer oder beiden radial gerichteten Seiten mit einem haftungsmindernden Uberzug versehen sind. 11. Rohrleitungskupplung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlagen (3) oder der haftungsmindernde Uberzug aus einem fluorhaltigen Polymer bestehen bzw. besteht.

Inventors: STUMPF, WILHELM
Applicants: QVF GLASTECHNIK GMBH
Application year: 1984
Main classification: F16L23
IPC codes: F16L49, B01L3