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Elastische Dehnungskupplungs-Anordnung für Rohre
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Die Erfindung bezieht sich auf eine elastische Dehnungskupplungs-Anordnung
zwischen den Enden zweier Längenänderungen unterworfener Rohre, innerhalb welchen
insbesondere ein gegenüber der Atmosphäre erhöhter Druck herrscht, mit einer Manschette
aus Gummi oder einem anderen gummielastischen Werkstoff, wobei die beiden Enden
der Manschette jeweils mit einem Rohrende dichtend verbunden sind, sowie mit einer
umlaufenden Armierungsanordnung für die Manschette.
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Eine elastische Dehnungskupplungs-Anordnung der vorstehend beschriebenen
Gattung ist aus der DE-OS 28 17 126 bekannt. Bei der bekannten Dehnungskupplungs-Anordnung
weist die Manschette einen im Mittelbereich angeordneten, rillenförmig ausgewölbten
Dehnungsabschnitt auf, an dessen beiden Seiten jeweils ein zylindrlsch#r Abschn
an#eRPSeß#. Das äußere Ende der zylindrischen Abschnitte verläuft jeweils unter
Ausbildung eines Flanschteiles radial nach außen und begrenzt eine Nut, in welcher
ein metallischer Flanschring eingreift. Die beiden memetallischen Flanschringe sind
jeweils mit entsprechenden Abschlußflanschen der beiden miteinander zu
kuppelnden
Rohrenden verschraubt. Im übrigen ist bei der bekannten Dehnungskupplungs-Anordnung
die umlaufende Armierungsanordnung durch in der Manschette eingelagerte Ringe mit
daran befestigten sogenannten Fahnen und weitere Verstärkungseinlagen aus Metalidraht
in der Manschette längs deren gesamter Länge gebildet.
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Die bei der bekannten Dehnungskupplungs-Anordnung vorgesehene konstruktiv
aufwendige Armierungsanordnung muß wegen der geforderten Kompensationsfähigkeit
der Manschette immer noch elastisch genug sein, was sich jedoch auf die Belastbarkeit
und Lebensdauer der Manschette negativ auswirkt.
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Im übrigen ergibt sich bei der bekannten Manschette eine ungünstige
Wechselbeanspruchung, insbesondere auch eine nachteilige Zugbeanspruchung und somit
vor allem bei höheren Innendrücken innerhalb der Rohre die ernsthafte Gefahr eines
Platzens bei zu starkem Aufblähen. Ferner ist die bekannte Dehnungskupplungs-Anordnung
infolge der im übrigen aufwendigen Befestigungsflanschen an den beiden Rohrenden
sowohl in radialer auch als in axialer Richtung besonders sperrig.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache
und wirksame elastische Dehnungskupplungs-Anordnung für Rohre zu schaffen, welche
die Nachteile der bekannten Dehnungskupplungen vermeidet und insbesondere einfacher
herstellbar und montierbar ist und einen verringerten Raumbedarf sowie eine verbesserte
Belastbarkeit, Funktionssicherheit und Lebensdauer aufweist.
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Diese Aufgabe wird bei einer Dehnungskupplungs-Anordnung der eingangs
erwähnten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Armierungsanordnung als
mittige Armierungshülse ausgebildet ist, radial innerhalb der Armierungshülse im
Bereich von deren beiden Enden jeweils ein seitlicher Abschnitt der Manschette angeordnet
ist, von denen wenigstens einer bei Längenänderungen der Rohre abrollbar ist, und
die Armierungshülse den gesamten Abrollbereich axial zumindest nahezu überdeckt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung sind beide seitlichen
Abschnitte der Manschette bei Längenänderungen der Rohre abrollbar. Bei einer weiteren
ebenfalls besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Armierungshulse
als die Manschette außen umgebende metallische Hülse aus Blech oder als, insbesondere
metallische oder textile, Gewebehülse ausgebildet.
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Bei der erfindungsgemäßen Dehnungskupplungs-Anordnung wird durch Ausbildung
der Armierungsanordnung als mittige ArmierungshUlse, welche praktisch unbegrenzt
starr ausgebildet sein kann, ein Aufblähen und Platzen der Manschette mit einfachen
Mitteln vollständig verhindert. Das Kompensieren von Längenänderungen der Rohre
sowie auch von Druckschwank-ungen innerhalb dieser erfolgt auf einfache Weise durch
entsprechendes Abrollen der seitlichen Abschnitte der Manschette, wobei die seitlichen
Abrollabschnitte immer innerhalb der Armierungshülse bleiben und somit radial nach
außen gegen diese abstützbar sind.
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Es versteht sich, daß bei einer derartigen Abrollanordnung der seitlichen
Abschnitte der Manschette andererseits die äußeren Enden dieser mit ihrer äußeren
Umfangsfläche jeweils gegen die Rohrenden abgestützt sind. Somit wird auf einfache
Weise eine selbsttätige
Abdichtung der Dehnungskupplung ermöglicht,
wobei die Abdichtwirkung mit zunehmendem Innendruck in den Rohren verstärkt wird.
Im übrigen ergibt sich bei der Manschette überwiegend eine vorteilhafte Druckbeanspruchung,
vor allem auch im Abstützbereich gegen die Armlerungshulse. In den die Längselastizität
sicherstellenden Abrollbereichen erfolgt in ebenfalls vorteilhafter Weise überwiegend
eine Beanspruchung auf Schub und Biegung. Auf die Manschette wirkende Zugkräfte
werden weitestgehend vermieden. Axialkräfte werden durch das Festlegen der Rohrenden
außerhalb der Dehnungskupplungs-Anordnung aufgenommen. Die auf die brollbereiche
wirkende Axialkomponente aus Innendruck x Fläche ist minimal klein. Die aufgezeigten
Belastungsbedingungen erhöhen Funktionssicherheit und Lebensdauer der Dehnungskupplung
nach der Erfindung merklich. Der Herstell- und Montageaufwand sind besonders gering.
Gleiches gilt auch für den Raumbedarf, zumal die gesamte Dehnungskupplung praktisch
immer vollständig innerhalb der Armierungshülse untergebracht ist.
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Es sei noch besonders darauf hingewiesen, daß sich der Schutzbereich
der Erfindung nicht auf die Verwendung einer besonderen äußeren Armierungshülse
aus Blech oder Gewebe beschränkt. Vielmehr fallen unter die Erfindung grundsätzlich
auch sämtliche Ausbildungen, bei welchen die Armierungshülse durch einen ausreichend
versteiften mittleren Abschnitt der Manschette selbst gebildet ist, wobei die Versteifung
entweder durch entsprechende Verdickung dieses Manschettenabschnitts oder aber durch
entsprechend unterschiedliche Werkstoffwahl für diesen Manschettenabschnitt herbeigeführt
sein kann.
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Aus der DE-OS 29 13 365 ist zwar grundsätzlich die Verwendung einer
äußeren metallischen Armierungshülse bei einer elastischen Dehnungskupplungs-Anordnung
von Rohren bekannt, wobei die Armierungshülse eine Manschette aus Gummi umgibt.
Bei der bekannten Dehnungskupplung, bei welcher die Manschette weitgehend formsteif
ist und an ihren beiden Stirnseiten radial nach innen bis zu den Rohroberflächen
verlaufende entsprechend formsteife umlaufende Dichtungsvorsprünge aufweist, die
axial durch Federkraft gegeneinander verspannt sind und radial mittels jeweils einer
Spannfeder gegen die Rohroberflächen gespannt werden, ergibt sich jedoch bei Längenänderungen
der Rohre ständig eine Abnutzung an der Reibfläche zwischen den Rohrenden und dem
Gummi.
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Hierdurch besteht die ernsthafte Gefahr von Undichtigkeiten, durch
welche die Funktionssicherheit und im Ergebnis auch die Lebensdauer dieser bekannten
Dehnungskupplung stark herabgesetzt werden. Im übrigen weist diese bekannte, aufwendige
Dehnungskupplungs-Anordnung in ihrem Aufbau und ihrer Wirkungsweise weitere wesentliche
Unterschiedsmerkmale gegenüber der elastischen Dehnungskupplung nach der Erfindung
auf, so daß diese bekannte Anordnung keinen Beitrag zur vorliegenden Erfindung liefern
konnte.
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Gemäß einer besonders zweckmäßigen und einfachen Ausführungsform der
Erfindung ist wenigstens ein seitlicher Abschnitt der Manschette auf das zugehörige
Rohrende aufstülpbar, wobei das Rohrende eine vom Endabschnitt der Manschette überdeckte
Aufweitung aufweist und die Rohrstirnseite von einem endständigen im Querschnitt
nasenförmigen umlaufenden Vorsprung der Manschette zumindest teilweise umgriffen
wird. Hierbei kann die Aufweitung des Rohr-
endes trichterförmig
oder radial verlaufend sein.
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Es kann jedoch auch eine wulstförmige Aufweitung eines von der Rohrstirnseite
beabstandeten Abschnitts des Rohrendes vorgesehen sein. Die Rohr-Aufweitung ergibt
dabei in Verbindung mit dem umlaufenden endständigen Vorsprung des zugehörigen Manschettenendes
eine besondere Sicherheit gegen axiales Verrutschen der Manschettenenden auf den
Rohrenden.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausbildung ist wenigstens ein Endabschnitt
der Manschette mit dem zugehörigen Rohrende, vorzugsweise durch Vulkanisation, fest-haftend
verbunden. Die Manschette kann jedoch auch mit der mittigen Armierungshülse, vorzugsweise
durch Vulkanisation, fest-haftend verbunden sein. Hierbei ergeben sich auf einfache
Weise jeweils Gummi-Metallteile, bei welchen das Metallteil, d.h. der bzw. die Rohrenden
oder die äußere Armierungshülse keinerlei Aufweitung aufzuweisen brauchen.
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Bei einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung sind beide
Endabschnitte der Manschette mit den zugehörigen Rohrenden, vorzugsweise durch Vulkanisation,
fest-haftend verbunden, und die Manschette ist in ihrem mittleren Bereich geteilt
ausgebildet, wobei die beiden Teilungsenden der Manschette mit je einem endständigen
im Querschnitt nasenförmigen umlaufenden Vorsprung versehen sind und die beiden
Vorsprünge ineinandergreifen.
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Schließlich ist noch eine ganz besonders zweckmäßige Weiterbildung
der Erfindung gekennzeichnet durch eine wulstförmige Aufweitung des Rohrendes, wobei
wenigstens
eines der Rohrenden als an sich bekannter an das Rohr anpreßbarer Rohrfitting ausgebildet
ist und der die Rohrstirnseite umgreifende nasenförmige Vorsprung in das Innere
der benachbarten Aufweitung eingreift.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener in der Zeichnung
schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Figur
1 im Längsschnitt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen elastischen Dehnungskupplungs-Anordnung
zwischen zwei Rohrenden, Figur la das in der Ausführung nach Figur 1 enthaltene,
durch ein Rohrende und die Manschette gebildete Gummi-Metall-Teil vor dem Ausstülpen
der Manschette auf das andere Rohrende, Figur 2 eine zweite Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Dehnungskupplung, Figur 2a das in der Ausführung nach Figur 2
enthaltene Gummi-Metall-Teil vor dem Aufstülpen auf das Rohrende, Figur 3 eine gegenüber
der Figur 2 bezüglich der Aufweitung des Rohrendes abgewandelte AusfUhrungsform,
Figur 3a das in der Ausführung nach Figur 3 enthaltene Gummi-Metall-Teil vor dem
Aufstülpen der Manschette auf das Rohrende, Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Dehnungskupplung9 bei welcher
beide Endabschnite
der Manschette auf die zugehörigen Rohrenden aufgestülpt sind, und mit einfach aufgesteckter
äußerer Armierungshülse, Figur 4 a die in der Ausführung nach Figur 4 enthaltene
Manschette vor der Montage, Figur 5 ein nochmals weiteres Ausführungsbeispiel der
Dehnungskupplung nach der Erfindung mit mittig geteilter Manschette, Figur 6 eine
Weiterbildung der Erfindung, bei welcher die Rohrenden als an sich bekannte, jeweils
an das Rohr anpresstare Rohrfittinge ausgebildet sind, Figur 6 a das in der Ausführung
nach Figur 6 enthaltene, durch die Armierungshülse und die Manschette gebildete
Gummi-Metallteil mit daran angesetztem Rohrfitting vor dem Umstülpen der Manschette
und Figur 7 eine der Figur 6 entsprechende Ausführungsform, wobei jedoch
die
Armierungshülse als im mittleren Abschnitt der Manschette einvulkanisierte Gewebehülse
ausgebildet ist.
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Die in Figur 1 dargestellte elastische Dehnungskupplungs-Anordnung
befindet sich zwischen den Enden 1 und 2 zweier Längenänderungen unterworfener Rohre,
innerhalb welchen ein gegenüber der Atmosphäre erhöhter Druck von beispielsweise
10 bar herrscht. Die infolge von Temperaturschwankungen auftretenden Längenänderungen
der beispielsweise für Solar- oder Umluftheizungen verwendeten Rohre betragen beispielsweise
10 mm oder mehr.
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Die Dehnungskupplung weist eine Manschette 3 aus Gummi auf, wobei
die beiden Enden 3a und 3b jeweils mit einem Rohrende 1 bzw. 2 dichtend verbunden
sind. Im übrigen befindet sich die Manschette 3 radial und axial innerhalb einer
einfach aufgeschobenen äußeren starren, vorzugsweise metallischen Armierungshülse
4.
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Im einzelnen ist radial innerhalb der mittigen Armierungshulse 4 im
Bereich von deren beiden Enden jeweils ein seitlicher Abschnitt 3c bzw.
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3d der Manschette 3 angeordnet. Die beiden seitlichen Abschnitte 3c
und 3d sind bei Längenänderungen der.Rohrenden 1 bzw. 2 abrollbar.
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Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der seitliche
Abschnitt 3c mit dem zugehörigen Rohrende 1 dadurch verbunden, daß das Ende des
Abschnitts 3a mit dem Rohrende 1 vulkanisiert ist. Der sich somit ergebende Gummi-Metall-Teil
ist aus Figur la ersichtlich. Das Ende des seitlichen Abschnitts 3d der Manschette
3 wird hingegen auf das Rohrende 2 aufgestülpt, welches hierzu eine Aufweitung 2a
besitzt. Die Aufweitung 2a des Rohrendes 2 ist wulstförmig ausgebildet und ist von
der benachbarten Rohrstirnseite beabstandet. Ferner wird die Rohrstirnseite von
einem endständigen im Querschnitt nasenförmigen umlaufenden Vorsprung 3e der Manschette
3 umgriffen. Die Aufweitung 2a und der Vorsprung 3e verhindern auf besonders sichere
Weise ein axiales Verrutschen des aufgestülpten Endes der Manschette 3 auf dem Rohrende
2.
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Es versteht sich, daß sich bei der Dehnungskupplung nach Figur 1 insbesondere
beim aufgestülpten Manschettenende eine bei Druckerhöhungen im Rohrinneren sich
selbsttätig verstärkende zusätzliche Abdichtwirkung ergibt. Im übrigen bedarf es
keiner weiteren Erläuterung, daß bei Längenänderungen der Rohrenden 1 bzw. 2 die
seitlichen Abschnitte 3c bzw.
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3d der Manschette 3 in axialer Richtung abrollen und somit diese Längenänderungen
auf einfache Weise kompensieren.
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Die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform der Dehnungskupplung unterscheidet
sich von der Ausführung nach Figur 1 im wesentlichen durch die unterschiedliche
Ausbildung der Aufweitung des Rohrendes zum Aufstülpen des zugehörigen Manschettenendes.
Und zwar weist gemaß Figur 2 das Rohrende 2'
eine endständige trichterförmige
Aufweitung 2aD auf, welche mit den üblichen Werkzeugen auf der Baustelle oder auch
vorher hergestellt werden kann.
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Entsprechend ist der zugehörige endständige Vorsprung 3e' des seitlichen
Abschnitts 3d' der Manschette 3 gegenüber der Ausführung nach Figur 1 etwas unterschiedlich
ausgebildet.
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Im übrigen ist bei der Dehnungskupplung nach Figur 2 die Manschette
3' mit der äußeren metallischen Armierungshülse 4' durch Vulkanisation verbunden.
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Der sich daraus ergebende Gummi-Metall-Teil ist im Zustand vor dem
Aufstülpen auf das Rohrende 2' in Figur 2a dargestellt. Es versteht sich, daß die
in den Figuren 2 und 2a nur in Umrißlinien angedeutete linke Hälfte der Dehnungskupplung
grundsätzlich wie die im Detail gezeigte rechte Dehnungskupplungshälfte ausgebildet
ist, also mit der äußeren metallischen Armierungshülse 4' vulkanisierter Manschette
3', wobei der linke seitliche Manschettenabschnitt gleichfalls auf das zugehörige
Rohrende aufstülpbar ist. Die linke Dehnungskupplungshälfte von Figur 2 kann dabei
genau wie die rechte ausgebildet sein.
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Die in Figur 2a veranschaulichte Montage erfolgt durch axiales Einschieben
des Rohrendes 1 5 bzw.
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2' in die Manschette 3', wobei sich zuerst der Vorsprung 3e' in die
trichterförmige Aufweitung 2a' einschiebt. Danach wird Druck auf den seitlichen
Abschnitt 3d' der Manschette 3' ausgeübt, bis dessen Umstülpen erfolgt. Beim Weiterschieben
des Rohrendes 1' bzw. 2' schnappt auch der Vorsprung 3e' in seine Endlage ein.
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Die Dehnungskupplung kann ferner nach Figur 3 aus-
gebildet
sein, bei welcher die Rohrenden 1' in Abwandlung gegenüber der trichterförmigen
Aufweitung 2a' (Figur 2)eine radial verlaufende Aufweitung la' aufweisen. Der radial
verlaufenden Aufweitung la' ist der endständige Vorsprung 3e'' des seitlichen Abschnitts
3c' der Manschette 3' in seiner Formgebung entsprechend angepaßt.
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Das in der Ausführung nach Figur 3 enthaltene Gummi-Metall-Teil ist
im Zustand vor dem Aufstülpen auf das Rohrende l' in Figur 3a dargestellt.
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Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem beide Rohrenden
l'' und 2''nebst zugehörigen Dehnungskupplungshälften entsprechend wie die rechte
Dehnungskupplungshälfte bei der Ausführung nach den Figuren 1 und la und untereinander
gleich ausgebildet sind. In Figur 4a ist die im Ausführungsbeispiel nach Figur 4
enthaltene Manschette 3'' im Zustand vor dem AufstUlpen auf die Rohrenden 1'' bzw.
2'' dargestellt.
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Im übrigen wird bezüglich des Ausführungsbeispiels nach Figur 4 zur
Vermeidung von Wiederholungen auf die entsprechenden Darlegungen zu Figur 1 verwiesen.
Es sei jedoch noch besonders hervorgehoben, daß bei dem Ausführungsbeispiel nach
Figur 4 keinerlei Vulkanisation zwischen dem Gummi und den Metallteilen notwendig
ist.
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Bei der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform sind entsprechend wie
bei der linken Dehnungskupplungshälfte nach Figur 1 die äußeren Enden 3a und 3b
der Manschette 3''' an die zugehörigen Rohrenden
1''' bzw. 2'''
anvulkanisiert. Im übrigen ist die Manschette 3''' in ihrem mittleren Bereich geteilt
ausgebildet, wobei die beiden Teilungsenden der Manschette 3',' mit je einem endständigen
im Querschnitt nasenförmigen umlaufenden Vorsprung 3f bzw. 3g versehen sind. Die
beiden Vorsprünge 3f und 3g greifen ineinander. Die äußere metallische Armierungshülse
ist auf die Manschette 3"" einfach aufgeschoben. Bei dieser Ausführungsform erfolgt
eine selbsttätige Abdichtung zwischen den beiden mittigen Teilungsenden der Manschette
3'', durch den Rohrinnendruck.
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Bei der in Figur 6 gezeigten Ausbildung der Erfindung ist jeweils
eine wulstförmige Aufweitung lax, 2ax an den beiden Rohrenden lx, 2x vorgesehen,
welche als beispielsweise aus der DE-OS 2 418 625 an sich bekannte anpreßbare handelsübliche
Rohrfittings ausgebildet sind. Dabei greifen die die Rohrstirnseite umgreifenden
nasenförmigen Vorsprünge 3ex in das Innere der benachbarten Aufweitung lax, 2ax
ein. Der mittlere Bereich der Manschette 3x ist durch Vulkanisation mit der metallischen
Armierungshülse 4X' festhaftend verbunden.
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Der sich somit ergebende Gummi-Metallteil ist aus Figur 6a ersichtlich,
welche zur Veranschaulichung der Montage der Ausführung nach Figur 6 dient. Zunächst
wird jeweils der nasenförmige Vorsprung 3ex in das Innere der Aufweitung lax bzw.
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2ax eingelegt. Anschließend erfolgt durch axiales Einschieben des
Rohrfittings in die Manschette 3x das Umstülpen von deren seitlichen Abschnitten
3cx bzw. 3dx der Manschette 3x bis zur Endstellung
nach Figur 6.
Die Rohrfittinge werden mit ihrem von der Manschette 3x entfernten freien Ende,
welches gleich ausgebildet ist wie das in die Manschette 3x eingeschobene, in bekannter
Weise jeweils auf das zugehörige Rohr aufgeschoben und mit diesem verpreßt.
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Die in Figur 7 dargestellte Ausführungsform entspricht grundsätzlich
der in Figur 6 gezeigten.
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Unterschiedlich zu dieser ist lediglich das Merkmal, daß gemäß Figur
7 die Armierungshülse 4''' als im mittleren Abschnitt der Manschette 3x einvulkanisierte
Gewebehülse ausgebildet ist.
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Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß die von der jeweiligen
Dehnungskupplungs-Anordnung entfernten Endabschnitte der Rohrenden auf einfache
Weise entweder als Einsteck- und Klemmverbilndung oder auch als glatte Rohrenden
für Schneidringverschraubungen oder Lötung ausgebildet sein können.
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Die Dauerhtaltbarkeit erfindungsgemäßer Dehnungskupplungs-Anordnungen
beträgt mindestens 20 Jahre.
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