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Rohrverbindung.
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Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung für glatte Rohre, vorzugsweise
Metallrohre, bei der das anzuschließende Rohrende einen bundförmig verdickten Ansatz
aufweist, mit dem es mittels einer Uberwurfinutter oder eines Flansches und Schrauben
oder ähnlichen Mitteln mit einem passenden Gegenstück, oft unter Zwi= schenfügen
eines zusätzlichen Dichtringes} verbunden wird, Derartige Rohrverbindungen können
vorteilhaft für Metallrohrleitungen bis etwa 50mm Nennweite als sogenannte Rohrverschraubungen
mit Überwurfmutter und für Metallrohrleitungen ab etwa 10mm Nennweite und größer
als Flanschverbiiidungen ausgeführt werden. Ein Einsatz derart>iger Rohrverbindungen
mit Kunststoffrohrleitungen ist denkbar.
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Zur Erzeugung des bandförmig verdickten Ansatzes an den anzuschließenden
Rohrenden ist es nach der deutschen Patentschrift 463201 bekannt, das Rohrende durch
einen separaten Aufweit- und Stauchvorgang im gewünschten Maße umzuformen. Die Umformung
muß dabei allerdings mit entsprechend teuren Spezialmaschinen und Werkzeugen vorgenommen
werden. Da derartige Spesial-Umform= maschinen nur bei einer Massenfertigung wirtschaftlich
eingesetzt werden können und bei Rohrleitungsinontagen in Werkstätten und auf Baustellen
oft Rohrverbindungen unterschiedlicher Größe und Menge benötigt werden, haben sich
Rohrverbindungen nach der
Rohrverbindung Patentschrift 465201 201
bisher nicht durchsetzen können.
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Eine andere bekannte Rohrverbindung, welche vorzugsweise als Rohrverschraubung
ausgeführt wird und bei welcher der bundförmig verdickte Ansatz an dem anzuschließenden
Rohrende beispielsweise ähnlich wie in der deutschen Patentschrift 605414 beschrieben
durch einen sogenannten Schneidring erzeugt wird, erfordert zwar keine aufwendigen
und komplizierten Maschinen und Werkzeuge bei der Montage, zeigt aber den Nachteil,
daß das Rohrende an seinem äußeren Umfang durch den Schneidring eingekerbt und damit
geschwächt wird. Bei nicht sorgfältiger Montage und besonders bei Druckstößen in
den Rohrleitungen neigen derartige Rohrver= bindungen außerdem zu Undichtigkeiten.
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Bei einer weiteren bekannten Rohrverbindung, welche als Flanschverbindung
beispielsweise ähnlich DIN 2655 oder DIN 2798 gebräuchlich ist, wird der buiidförmig
verdickte Ansatz durch Anschweißen eines separaten hingförmigen Bundes auf das Rohrende
erzeugt, während bei derartigen Rohrverbindungen für höhere Betriebsdrücke ein massiver
rohrförmiger Vorschweißsten mit angedrehXem Bund an das Rohrende angeschweißt wird.
Derartige Rohrverbindungen sind teuer und erfordern zumindestens bei Hochdruck-Rohrverbindungen
ähnlich DIN 2798 ein sorgfältiges Säubern der Schweißverbindung in der Rohrleitung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine einfache und betriebssichere
Rohrverbindung der vorbesagten Art zu schaffen, die sowohl ohne komplizierte Vorrichtungen
oder Maschinen und ohne Schweißvorgang zu montieren si und mit der außerdem die
Nachteile der bekannten Schneidring-Rohrverbindung vermieden werden.
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Rohrverbindung Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß das anzuschließende Rohrende in einem Arbeitsgang innerhalb der zusammengeschraubten,
aus einer an sich bekannten Uberwurfmutter und einem passenden Gegenstück bestehenden
Rohrverschraubung oder innerhalb eines an sich bekannten Flansches so aufgeweitet
wird, daß dadurch der erforderliche in der Rohraßenkontur bunde förmig verdickte
Ansatz an dem besagten Rohrende entsteht.
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Das Aufweiten des anzuschließenden Rohrendes wird dabei bevor zugt
mit hydraulischen Mitteln durchgeführt.
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Um eine, wenn auch nur in begrenztem Maße winkeleinstellbare Rohrverschraubung
zu erzielen, wird in weiterer Ausbildung der Erfindung das anzuschließende Rohrende
kugelförmig aufgeweitet, während die Uberwurfmutter und das Gegenstück bevorzugt
konische Aufnahmebohrungen aufweisen.
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In den beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung in einigen bevorzugten
Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt sowie mögliche Varianten angedeutet.
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Es zeigen jeweils im Längsschnitt: Fig. 1 eine fertig zusammengebaute
als Rohrverschraubung ausl gebildete Rohrverbindung nach dem ersten jusführungs=
beispiel der Erfindung mit kegeligen Dichtflächen; Fig. 2 die Rohrverschraubung
nach dem ersten Ausführungsbei= spiel nach dem hydraulischen Aufweiten des Rohrendes;
Fig. 3 die Rohrverschraubung nach dem ersten Busführungsbeil spiel vorbereitet zum
Aufweiten des Rohrendes; Fig. 4 ein hydraulisch aufgeweitetes Rohrende einer Rohrvers
bindung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Er findung in einer Aufweitvorrichtung;
Rohrverbindung
Fig. 5 eine fertig zusammengebaute, als Rohrverschraubung aus.
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gebildete Rohrverbindung nach dem zweiten Ausführungsbeisplil mit
kugelförmig aufgeweitetem Rohrende; Fig. 6 eine Variante der Rohrverschraubung nach
dem zweiten Ausführungsbeispiel; Fig 7-9 drei Varianten der als Flanschterbindung
ausgebildeten Rohrverbindung.
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Die Rohrverschraubung nach Fig. 1 besteht aus dem mit hydraulischen
Mitteln aufgeweitetem Rohrende 1 , einer Überwurfmutter 2 und einem Verschraubungsnippel
3, der beispielsweise unter Zwi= schenfügen eines Küpfer-Dichtringes 4 @ in eine
passende, mit Ges winde versehene Anschlußbohrung 5 eines hier nicht näher erläul
terten Bauelementes 6 eingeschraubt ist.
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Das durch die Rohrleitung und die besagte Rohrverschraubung in das
Bauelement 6 geleitete Betriebsmedium kann, wie der Schnitt nach Fig.1 zeigt, drosselungsfrei
in Richtung der Pfeile 7 fließea Der Austritt des Betriebsmediums nach außen wird
durch Anpressen des konischen Teiles 8 des Rohrendes 1 in den entsprechend gefors.
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ten Teil des Verschraubungsnippels 3 verhindert. Der für das einwandfreie
Dichten erforderliche Anpreßdruck wird durch entsprechendes Anziehen der Uberwurfmutter
2 erzeugt. Das zuvor erwähnte Betriebsiedium kann eine Flüssigkeit, wie beispielsweise
Hydrauliköl oder Wasser oder aber auch ein Gas sein.
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Damit das Rohrende 1, so wie in Fig.1 gezeigt, mit hydraulischen Mitteln
aufgeweitet werden kann, wird es wie Fig.3 zeigt in nach nicht verformten Zustand
durch die Bohrung 9 in der mit dem Verschraubungsnippel 3 zusammengeschraubten Uberwurfmutter
2 gel schoben bis es gegen die Stirnfläche 10 in der Bohrung 11 des
Rohrve
rbindung Verschraubungsnippels 3 anstößt. Danach wird durch die Bohrung 12 von der
anderen Seite des Verschraubungsnippels 3 eine hier nicht vollständig gezeigte Injektornadel
13 in das Rohrende 1 eingeführte In der Injektornadel 13 sind Bohrungen 14 und 15
vorgesehen, durch die unter hohem Druck stehende Hydraulikflüs= sigkeit in den zwischen
der Rohrenden-Innenwand und der Spitze der Injektotnadel 13 gebildeten Ringspalt
16 gelangen kann.
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Der Ringspalt 16 wird an seinen beiden Enden durch sogenannte 0-Ringe
17 abgedichtet. Anstelle der beispielsweise aus zeigt netzes Gummi bestehenden 0-Ringe
17 können natürlich auch andere bekannte Abdichtungsmittel eingesetzt werden.
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Bei Zuführung von unter genügend hohem Druck stehender Hydraulik flüssigkeit
in den Ringspalt 16 wird das Rohrende, wie in Fig02 gezeigt, bauchförmig aufgeweitet
bis es sich gegen die konischen Aufnahmebohrungen 18 und 19 in der tberwurfmutter
2 und dem Vers schraubungsnippel 5 sowie gegen den eingebauten Begrenzungsring 20
anlegt. Der Innendurchmesser des Begrenzungsringes 20 ist so ausgeführt, daß bei
Kaltverformung des Rohrendes 1 die Streck= grenze des Rohrwerkstoffes nicht überschritten
wird, Nach dem erfolgten hydraulischen Aufweiten des Rohrendes 1 wird die unter
hohem Druck stehende Hydraulikflüssigkeit entspannt, die Injektornadel 13 herausgezogen
und die Überwurfmutter 2 gelöst, so daß der Begrenzungsring 20 ausgebaut werden
kann. Die Rohrverschraubung kann danach, so wie in Fig. 1 gezeigt, montiert werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung nach Fig. 1 bis 3 wird in
Fig. 4 schematisch eine Vorrichtung gezeigt, mit der in einem Rohrende 21 beispielsweise
eine kuge&förmige Aufweitung
Rohrverbindung erzeugt werden kann*
Die erwähnte Vorrichtung besteht hier aus einer UberwurSmutter 22, einem zweiteiligen
Formring 23, einer Verschraubung 24 mit Injektornadel ansatz 25 und den 0-Ringdichtungen
26 sowie einer Druckschraube 27 mit einem zylina drischen Ansatz 28. Der Formring
23 ist aus Demontagegründen in Richtung seiner Längsachse geteilt.
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Vor der Aufweitung des Rohrendes 21 ist die Druckschraube 27 sowiit
in Pfeilrichtung 29 nach rechts herausgeschraubt, daß deren zylindrischer Ansatz
28 die Bohrung 30 freigibt und somit über die Bohrungen 30 und 31 Hydraulikflüssigkeit
in die Aufnahme= bohrung 32 eingefüllt werden kann0 Beim Einschrauben der Druck=
schraube 27 entgegen der Pfeilrichtung 29 beginnt der Bufweitvor3 gang sobald die
Bohrung 30 durch den in der Aufnahmebohrung 32 dicht passenden zylindrischen Ansatz
28 abgedeckt ist. Dabei gelangt die Hydraulikflüssigkeit aus der Aufnahmebohrung
32 über die Bohrungen 33 und 34 in das aufzuweitende Rohrende 21 und die Aufweitung
erfolgt in ähnlicher Weise wie zuvor unter Fig. 2 und 3 beschrieben. Der iufweitvorgang
ist beendet, sobald sich die Druckschraube 2? nicht mehr weiterdrehen läßt und somit
Gewähr gegeben ist, daß das Rohrende 21 soweit aufgeweitet ist, wie es die kugelförmige
ausdrehung 55 in den von der Überwurfmutter 22 gehaltenen zweiteiligen Foraring
23 und der Verschraubung 24 zu läßt.
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Wie in Fig.5 in einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfini dungsgemäßen
Rohrverschraubung gezeigt wird, hat die kugelförmige Aufweitung des Rohrendes 21
beim Zudammenbau mit der Überwurfmut£ ter 2 und dem Verschraubungsnippel 3 den Vorteil,
daß zwischen den konischen Aufnahmebohrungen 18 und 19 dieser Teile und dem
Rohrverbindung
kugelig aufgeweiteten Rohrbauch 36 des Rohrendes 21 nunmehr nur noch eine schmale
ringförmige Berührnngszone besteht, die eine höhere, für eine gute Abdichtung erwünschte
Flächenpressung zwit schen dem Rohrbauch 36 und der konischen Aufnahmebohrung 19
gestattet, und daß etwaige bei der RohrleituagsmontXge auftretende kleine Winkelabweichungen
zwischen Rohrende 21 und Verschraubungs.
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nippel 3 nun keinen störenden Einfluß mehr haben können. Es ist offensichtlich,
daß die Aufnahmebohrung 18 und auch 19 erfordert lichenfalls kugelförmig ausgeführt
werden kann.
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In Fig.6 wird eine Variante zu der in Fig.5 dargestellten Rohrverschraubung
mit kugelförmig aufgeweitetem Rohrende gezeigt.
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Anstelle der Uberwurfmutter 2 in Fig.5 ist hier eine überwurf= schraube
37 vorgesehen, die in die passende Aufnahiebohrung 38 eines Bauelementes 39 eingeschraubt
ist. Das kugelförmig aufge= weitete Rohrende 40 wird bei dieser Rohrverschraubung
in gleicher oder ähnlicher Weise hergestellt wie unter Fig.4 beschrieben.
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Die in Fig.? als Flanschverbindung dargestellte Rohrverbindune besteht
aus einem nach Fig.4 aufgeweitetem Rohrende 41, einem hint ter der Aufbauchung 42
des besagten Rohrendes fassenden losen Flansch 43, den Befestigungsschrauben 44
und einem zwischen dem Rohrende 41 und in einer Zentrierbohrung 45 eines Gegenstückes
46 eingefügten Dichtring 47. Der Flansch 43 wird genau wie die Uberwurfmutter 2
in Fig.5 und die Uberwurfschraube 37 in Fig.6 vor dem hydraulischen Aufweiten über
das Rohrende geschoben, da dieses nach dem Aufweiten nicht mehr möglich ist. Die
in Fig.? gezeigte Flanschverbindung entspricht in ihrem Aufbau in etwa einer nach
DIN 2798 üblichen Flanschverbindung . Sie vermeidet gegenüber letzterer jedoch den
separaten Vorschweißstutzen und ist
Rohrve rbindung dadurch erheblich
billiger herzustellen.
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Zur Vermeidung eines eventuellen Rohrbruches im Bereich der AuSbauchung
bei sehr hohen Betriebsdrücken und bei stoßweisen Beanspruchung kann es, wie Fig.8
zeigt, erforderlich werden, die Aufbauchung 42 des anzuschließenden Rohrendes 41
durch den Flansch 48 vollkommen zu umschließen. Der Flansch 48 kann bei dieser Verbindungsart
dann zwar nicht mehr nach hinten vom Rohr 41 abgeX zogen werden, ist aber auf letzterem
drehbar angeordnet. Wird für Lontagezwecke bei einer Flanschverbindung für hohe
Betriebs.
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drücke unbedingt ein abziehbarer Flansch benötigt, so kann der Flansch
48 gemäß Fig.8 mit einer nach dem Rohrende hin offenen Bohrung 49 ausgeführt werden.
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Fig.9 zeigt eine weitere Variante der Flanschverbindung nach Fig.7
und 8. Bei dieser Verbindung wird der Flansch 50 fest gel gen das Gegenstück 51
geschraubt. Zur Abdichtung ist zwischen dem Gegenstück 51 und dem aufgeweitetem
Rohrende 52 ein elagtiacher DichtringXaus einem Gummigewebe oder Kunststoff eingefügt.
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Diese Flanschverbindung kann wegen des fehlenden Zentriervorsprun.
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ges leichter montiert werden als die Flanschverbindungen nach Fig.7
und 8.
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Rohrverschraubungen und Flaischverbindungen nach dieser Erfindung
können in leicht abgewandelter Form natür3icl auch zur Verbindung zweier Rohrenden
benutzt werden.
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Wie für den Fachmann ersichtlich, kann das für die Herstellung der
kompletten Rohrverbindung beschriebene Aufweitverfahren erfor.
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derlichenfalls auch beim Warmaufweiten benutzt werden, wenn anstelw
le der 0-Ringdichtungen aus gegen höhere Temperaturen empfindlichen Gummi andere
geeignetere Abdichtmittel verwendet werden.
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Rohrverbindung Es ist beispielsweise eine Aufweitvorrichtung denkbar,
bei der das Bohrende vor der Verformung in der Aufweitvorrichtung selbst mittels
einer eingebauten elektrischen Heizeinrichtung erwärmt und dann hydraulisch aufgeweitet
wird. Ein Warmaufweiten des anzuschließenden Rohrendes kann bei großen Nennweiten,
bei spröd den Werkstoffen und auch bei Kunststoffen erforderlich werden.
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Wie für den Fachmann weiterhin ersichtlich, muß für das Aufweiten
des anzuschließenden Rohrendes nicht unbedingt ei Hydrau= likflüssigkeit wie beispielsweise
Mineralöl, Wasser oder eine synthetische Flüssigkeit benutzt werden. Anstelle eines
Hydraulikiediums geringer Viskosität kann auch ein hochviskoses Fett oder jedes
andere unter hohem Druck einigermaßen fließende Mittel als lIydraulikmedium benutzt
werden.
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Weiterhin muß das AuSweiten des anzuschließenden Rohrendes nicht
unbedingt durch hydraulische Mittel erfolgen. Es ist auch eine Aufweitung des bohrende,
wie in Fig.1 bis 9 dargestellt, mittels einer mechanischen in das Rohrende eingeführten
Expandiervorrichtung denkbar. Eine derartige Expandiervorrichtung kann beispielsweise
Keileleiente oder einen elastischen Stopfen aus Kunststoff als Aufweitmittel aufweisen.
Neben den vorers wanten Verfahren erscheint auch eine Explosivaufweitung oder ein
Umformung des Bohrendes durch Magnetkräfte möglich.
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Die mit dieser Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß zwecks
Herstellung einer betriebssicheren und einfachen Bohrt verbindung das anzuschließende
Bohrende mit einem an sich bekannten Bund versehen wird, der erfindungsgemäß in
einem einfachen Arbeitsvorgang durch bauchförmiges aufweiten des besagten Rohr=
endes, bevorzugt mit hydraulischen Mitteln, erzeugt wird.
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