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Kennwort: "Rohrkupplung"
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Lösbares Rohrgestell Die Erfindung betrifft ein lösbares Rohrgestell,
bestehend aus Rohrabschnitten - insbesondere mit Kreisquerschnitt - und Kupplungen
zum Rohranschluß, die ein ins Rohrinnere einführbares Steckteil und eine in einer
Querbohrung des Rohres festgelegten, radial mit dem Steckglied zusammenwirkenden
Schraube umfassen.
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Es sind Rohr-Verbinder der eingangs genannten Art bekannt, bei denen
Zapfen aus Vollmaterial unter sehr enger Passung in die Rohrenden eingesetzt und
entsprechend gesichert werden. Gut sitzende, rüttelfeste Verbindungen sind jedoch
schwierig damit herzustellen, da die Fertigungstoleranzen der Rohre groß sein können
und dia einheitlich hergestellten Zapfen mit weit geringeren Toleranzen behaftet
sind. So entstehen entweder lose Verbindungen oder Verbindungen mit starkem Preßsitz.
Bei letzteren ist vielfach bei der Montage eine Nachbearbeitung der Zapfen erforderlich,
da insbesondere bei dünnen Rohrwandungen die Rohrenden sich leicht aufweiten oder
gar einreißen können. Bei Verbindungen mit derartigen Rohrverbindern ist die Dauerfestigkeit
bei wechselnder Beanspruchung unbefriedigend. Die Aufweitung der Rohrenden und vor
allem Rohreinrisse bedeuten eine erhebliche Verleztungsgefahr, insbesondere, wenn
das Rohrgestell als Handlauf oder als Geländer
verwendet wird. Eine
wacklige Verbindung bietet außerdem eine zusätzliche Unfallgefahr.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rohrgestell der eingangs genannten
Art zu entwickeln, das eine anpaßbare Rohrverbindung von dauerhafter Verbindungsfestigkeit
ermöglicht.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Steckteil aus
einem Axialbolzen und einer ihn umschließenden, längsgeschlitzten Buchse besteht,
welche die Gewindeführung der Schraube trägt und deren geschlitzte Enden durch einen
Umfassungsring zusammengehalten sind.
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Durch diese zusammengesetzte Ausbildung des als Zapfen wirkenden Steckteiles
wird die Funktion der ehemals aus Vollmaterial bestehenden Zapfen, die Rohrenden
in enger Passung zu haltern und zu verbinden, aufgeteilt in zwei wichtige Teilfunktionen:
Die Buchse übernimmt eine radiale Halterung und der Axialbolzen eine axiale Verbindung
der beiden Rohrenden.
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Dabei kann die radiale Halterung der Rohrenden elastisch und sich
selbsttätig den durch die Fertigungstoleranzen unterschiedlichen Rohrinnendurchmessern
anpassend ausgebildet werden.
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Die radiale Halterung ist außerdem in ihrer erzeugten Innenspannung
nachstellbar und auch wieder lösbar. Das zuvor bei enger Passung mit hohem Kraftaufwand
erfolgende Einsetzen eines Vollmaterial-Zapfens ist durch ein bequemes Einschieben
des erfindungsgemäßen Steckteils mit nachträglichem, separaten Spannvorgang ersetzt.
Die Gefahr der Aufweitung der Rohrenden und der damit verbundenen Gefahr des Einreißens
ist - auch bei starker wechselnder Beanspruchung, insbesondere bei dünnwandigen
Rohren -vollkommen ausgeschlossen. Die Innenspannung des eingesteckten Steckteils
läßt sich mit einfachen Mitteln, z.B. einem Hakenschlüssel, erzeugen und verändern.
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Die mit dem Axialbolzen erreichte axiale Verbindung der beiden Rohrenden
ist in der Form eines kräftigen, nachstellbaren Aufeinanderziehens der Rohrenden
ausgebildet. Dazu ist der Axialbolzen mit einer gegen die Rohröffnung gekehrten
Schrägfläche versehen, die mit dem Weg der Schraube ausgerichtet ist. Es lassen
sich so hohe Axialkräfte erzeugen, die eine rüttelfeste und dauerhafte Kupplung
der beiden Rohrenden bei exakter axialer Ausrichtung ergeben.
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Damit sich eine ausreichend feste Innenspannung ergibt und eine sichere
Mitnahme der aufeinander zu ziehenden Rohrenden erfolgt, weist die Buchse eine radiale
Aufnahme auf für eine die Schraube tragende Gewindehülse, die mit einem Randansatz
in die Querbohrung des Rohres eingreift. Diese Gewindehülse kann zur Erzeugung einer
hohen Innen spannung im Rohrende aus einem harten Werkstoff hergestellt sein, der
eine hohe Gewinde-Flächenpressung aushält. Dabei ist es erforderlich, die Gewindehülse
innig und fest mit dem Material der Buchse zu verbinden, was z.B. durch Formspritzen
der Buchse mit Gewindehülse aus Kunststoff oder ähnlichem Material möglich ist.
Der vom Rohrinneren her in die Querbohrung des Rohres eingreifende Randansatz der
Gewindehülse ragt nicht über den Außenumfang des Rohres hinaus, wodurch eine ungestörte
Außenfläche der Rohre erreicht wird. Dies ist besonders bei Handläufen oder Geländern
zur Vermeidung von Verletzungen wichtig.
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Damit sich die Buchse mit dem vorstehenden Randansatz der Gewindehülse
problemlos in das Rohrende einschieben läßt, ist die Buchse mit einer einendig,
hälftig teilenden Längsschlitzung versehen, wobei nur eine Hälfte in ihrem mittleren
Bereich die Schraube aufnimmt. Durch die Längsschlitzung lassen sich die beiden
Buchsenenden leicht um das erforderliche Maß zusammendrücken, so daß der Randansatz
zunächst in den Innenraum des
Rohres geführt werden kann und dann
in die Querbohrung des Rohres einschnappt. Damit die Buchse nicht unkontrolliert
tief in das Rohrende eingeschoben werden kann, trägt diese an ihrem ungeschlitzten
Ende einen Flansch, der sich vor die Stirnfläche des Rohrabschnittes legt. Dadurch
werden außerdem beim Aufeinanderziehen der beiden Rohrenden Bearbeitungsungenauigkeiten
der Stirnflächen der Rohrenden ausgeglichen. Besonders günstig wirkt es sich hierbei
aus, wenn die Buchse aus einem formbeständigen, aber leicht elastischen Material
hergestellt ist. Ein Herausrutschen der Buchse aus dem Rohrende ist nach dem Einrasten
des Randansatzes der Gewindehülse in die Querbohrung bei eingesetztem Kernbolzen
ausgeschlossen.
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Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung weist die Buchse zur
axialen Begrenzung ihrer radial aufweitbaren Zone im Lagebereich der Schraube eine
Ringnut auf. Diese Ringnut ist vom Buchsenflansch ein beträchtliches Stück entfernt
und vermindert den Buchsenquerschnitt erheblich. Dadurch wird die beim Spannen auftretende
Aufweitung der Buchse auf einen bestimmten Bereich beschränkt, der vom äußersten
Rohrende ein Stück zurückverlagert ist. Die größten Materialspannungen im Rohrmantel
treten somit nicht unmittelbar am äußersten Rohrende auf, wodurch der Gefahr des
Einreißens entscheidend entgegengewirkt wird. Die relativ tief ausgeformte Ringnut
erzeugt in der Buchse einen Restquerschnitt mit erhöhter Elastizität und leichter
elastischer Verformbarkeit. Damit auch bei starker Verspannung und Aufweitung der
Buchse eine ausreichend gute axiale, fluchtende Ausrichtung des Axialbolzens erhalten
bleibt, trägt die Buchse an ihrem geschlitzten Ende einen Umfassungsring. Dazu weist
die Buchse an ihren geschlitzten Enden einen zumindest bereichsweise hinterschnittenen
Absatz auf. Dieser Absatz ist im Innendurchmesser des Umfassungsringes angepaßt,
wodurch ein übermäßiges Auseinderspreizen der Buchsenenden unterbunden wird. Beim
Spannen entsteht
durch den aufgeschobenen Umfassungsring eine tonnenförmige,
elastische Aufwölbung im Lagebereich der Schraube. Bei hohen Biegebelastungen und
geringen Rohr-Wandstärken wird damit ein Ausbeulen sicher vermieden.
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Im übrigen könnte die Buchse auch aus zwei getrennten, formgleichen
Hälften bestehen, die beispielsweise durch zwei Umfassungsringe zu beiden Seiten
des Lagebereichs der Schraube zusammengehalten werden. Die beiden Umfassungsringe
würden die tonnenförmige Aufwölbung im Schraubenbereich ebenso gewährleisten, und
es wäre der Aufwölbebereich auch vom äußersten Rohrende weg, zurückverlagert.
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Der erfindungsgemäße Axialbolzen ist auf einfache Weise als Massenartikel
herstellbar. Die an ihm angebrachte Schrägfläche ist durch eine umlaufende Schulter
gebildet, was durch ein einfaches Einstechen auf der Drehbank erzielbar ist. In
seinem in der Rohröffnung liegenden Abschnitt ist der Axialbolzen von einer erhöhten
Dicke abgesetzt, so daß ein Einschiebeanschlag entsteht, der verhindert, daß der
Axialbolzen beim Zusammenbau der Kupplung zu tief in das eine Rohrende eingeschoben
wird. Die Buchse trägt an dieser Stelle eine komplementäre Aufnahme.
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Zur Herstellung von bei Rohrgestellen recht häufigen T-Rohranschlüssen
- auch Kreuz-Rohranschlüssen - ist das erfindungsgemäße zusammengesetzte Steckteil
auf einfache Weise zur radialen Kupplung zweier Rohrabschnitte ausgebildet. Dazu
ist das Ende des einen Rohrabschnittes verjüngt ausgebildet, in dessen Verjüngung
eine sich festsetzende Scheibe aufgenommen ist, die von einer axial verlaufenden
Schraube durchsetzt ist, und der andere-Rohrabschnitt eine Querbohrung in seiner
Rohrwandung aufweist, durch welche die axiale Schraube geführt und festgeschraubt
ist.
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Der radial anzuschließende Rohrabschnitt besteht dabei aus einem kurzen
Rohrstutzen, der seinerseits zur axialen Kupplung eines weiteren Rohrabschnittes
dient Durch diese Ausbildung der Kupplung sind keine weiteren Formstücke, wie Rohr-T-Stücke
oder Rohr-Kreuz-Stücke, erforderlich. Es lassen sich mit der erfindungsgemäßen radialen
Kupplung alle beliebigen Bauformen von Rohrgestellen herstellen. Dies führt zu einer
erheblich verringerten Lagerhaltung und Fertigungsvereinfachung, insbesondere wenn
man berücksichtigt, daß T-, Eck- und Kreuz-Verbindungen vielfach mit unterschiedlichen
Rohrdurchmessern ausgeführt werden müssen. Dabei kann die radiale Kupplung zweier
Rohrabschnitte relativ starr ausgeführt werden, wenn die öffnung am verjüngten Rohrende
gemäß der Umfangs fläche des anderen Rohrabschnittes profiliert ist. So kann erreicht
werden, daß das verjüngte Rohrende satt am Querrohr-Außenmantel anliegt, woran es
stramm festgeschraubt werden kann. Zur Erzielung einer besonders stabilen Befestigung
ist es dabei vorteilhaft, die Verjüngung am Rohrende kreisförmig ballig auszubilden,
so daß die in die Verjüngung eingesetzte Scheibe beim Anzug der axialen Schraube
sich zunehmend festsetzt. Ist die Verjüngung des ohrstutzens genügend groß, so kann
in ein und derselben Ebene an einem einzigen Rohrabschnitt gleichen Durchmessers
wie die Rohrstutzen eine Vierfach-Radial-Kupplung angeordnet werden.
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Von Bedeutung ist dabei, daß die jeweilige Querbohrung der Rohrwandung
mit einer gewindetragenden Quetschhülse für die axiale Schraube versehen ist. Diese
gewinde tragende Quetschhülse stützt sich in der Querbohrung verdrehungsfest ab
und ermöglicht eine feste Halterung der Schraube.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung in Ausführungsbeispielen dargestellt.
Es zeigen:
Fig.1 einen Schnitt durch ein zusammengesetztes, erfindungsgemäßes
Einsteckteil, Fig.2 eine Seitenansicht auf die Buchse, mit Schraube und Drehwerkzeug,
Fig.3 eine Draufsicht auf das Ende der Buchse gemäß Fig.2, Fig.4 eine Seitenansicht
auf das Rohr der Fig.1, Fig.5 einen Schnitt durch einen auf das Ende der Buchse
aufgesetzten Umfassungsring, Fig.6 eine Draufsicht auf eine Vierfäch-T-Verbindung,
mittels Rohrstutzen an einem Rohrabschnitt gleichen Durchmessers in einer Teil-Schnittdarstellung,
Fig.7 eine Ansicht auf die VierEach-T-Verbindung an einem Rohrabschnitt entlang
der Linie VII-VII in der Fig.6, Fig.8 eine Ansicht einer Wand- oder Bodenbefestigung
mit Anschraubplatte und Deckrosette.
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Wie Fig.1 zeigt, ist ein in ein Rohrende 10 eingeschobenes, erfindungsgemäßes
Steckteil 11 zusammengesetzt aus einem Axialbolzen 12, und einer Buchse 13, die
auf beiden Seiten des Axialbolzens aufgeschoben werden können. Axialbolzen 12 und
Buchse 13 werden durch je eine Schraube 14 zusammengehalten. Wie insbesondere aus
Fig.2 erkennbar ist, hat die Buchse 13 einen von einer tiefen
Ringnut
15 unterbrochenen zylindrischen Teil 16. Der zylindrische Teil 16 hat einen Durchmesser
17, der dem Innendurchmesser des Rohrendes 10 entspricht. Die Ringnut 15 ist mit
einem gerundeten Nutengrund 18 ausgeformt. Die Ringnut 15 unterteilt den zylindrischen
Teil 16 in eine radial aufweitbare Zone 19 und einen Führungsbereich 20. Am Führungsbereich
20 schließt sich ein Flansch 21 an, der als Einschiebeanschlag sich vor die Stirnfläche
des Rohrendes 10 legt. Der Flansch 21 hat einen Außendurchmesser 23, der dem Außendurchmesser
des Rohrendes entspricht.
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Von dem einen Ende her ist die Buchse 13 mit einer tiefen Längsschlitzung
24 versehen, die auf der Flanschseite 21 nur noch einen schmalen Steg 25 beläßt.
Die Längsschlitzung 24 teilt die Buchsen in zwei Enden 26, die aufgrund der Materialelastizität
des Steges 25 an ihren Endkanten zusammengedrückt werden können.
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Bei zusammengedrückten Enden 26 läßt sich ein Umfassungsring 28 über
zwei Haltenasen 27 schieben, die einen Absatz 29 an den Buchsenenden einfassen,
so daß der aufgeschobene Umfassungsring 28 nicht einfach abrutschen kann. Wie insbesondere
aus Fig.3 erkennbar ist, hat der Absatz 29 eine runde Form mit einem Durchmesser,
der dem Innendurchmesser des Umfassungsringes 28 entspricht. Der Außendurchmesser
30 des Umfassungsringes 28 ist deutlich kleiner gehalten als der Innendurchmesser
des Rohrendes 10.
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Die Buchse 13 hat eine durchgehende Bohrung 31, in welche der Axialbolzen
12 ohne größeres Spiel satt einschiebbar ist. Die Bohrung 31 ist am ungeschlitzten
Ende 22 der Buchse mit einer zylindrischen Einsenkung versehen, die eine komplementäre
Aufnahme 32 bildet für einen verdickten Abschnitt 33 in der Mitte des Axialbolzens
12, der in diesem Ausführungsbeispiel als Sechskant ausgebildet ist. Der verdickte
Abschnitt 33 findet jeweils zur Hälfte in den komplementären Aufnahmen 32 der zusammenstoßenden
Buchsen 13 Rlatz.
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Etwa in der Mitte des in die Buchsenbohrung 31 einschiebbaren zylindrischen
Teils des Axialbolzens 12 ist eine umlaufende Schulter 34 angeordnet, andessen einer,
dem Rohrende zugekehrten Schrägfläche 35 die Kegelspitze 36 einer in- Madenform
ausgebildeten Schraube: 14 angreift. Die Schraube 14 sitzt in einer Gewindehülse
37, die - wie insbesondere aus Fig.2 ersichtlich ist - in der Mitte der aufweitbaren
Zone 19 der Buchse 13 angeordnet ist. Die Gewindehülse 37 ist innig und fest mit
dem Material der Buchse 13 verbunden. Sie trägt an ihrem äußeren Ende einen vorstehenden
Randansatz 38, der in eine gleich große Querbohrung 39 im Rohrende 10 eingreift.
Die Querbohrung 39 ist in einem bestimmten Abstand 40 von der Stirnfläche des Rohrendes
10 angeordnet. Der Abstand 40 ist auf die Anordnung der Schrägfläche 35, die um
ein bestimmtes Maß 41 von der Anschlagfläche der Aufnahme 32 entfernt ist, abgestimmt:
Beim Einschrauben der Schraube 14 werden die beiden Fronten 22 der Buchsen 13 aufeinandergezogen,
sowie auch die beiden miteinander zu kuppelnden Rohrenden 10, die über ihre jeweilige
Querbohrung 39 vom darin eingreifenden Randansatz 38 mitgenommen werden. Der Randansatz
38 ragt nicht über den Außendurchmesser der anzukuppelnden Rohre 10 hinaus.
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Gleichzeitig mit dem Anziehen der Schraube 14 und mit dem Aufeinanderziehen
der beiden Fronten 22 der Buchsen 13 erfolgt eine tonnenförmige, radiale Aufwölbung
der aufweitbaren Zone 19 der Buchse 13. Bei dieser Aufwölbung verhindert der Umfassungsring
28, daß sich die beiden Buchsenenden 26 aufspreizen. In Reaktion zur tonnenförmigen
Aufwölbung der aufweitbaren Zone 19 legt sich der zylindrische Schaft des Axialbolzens
12 fest an der Innenbohrung 31 der Buchse 13 an. Der Kernbolzen 12 bleibt dank des
Umfassungsringes 28 axial fluchtend ausgerichtet. Die Stirnflächen der Rohrenden
10 werden stumpf-mit geringem Abstand - doppelte Flanschdicke 21 - aufeinander gepreßt.
Bearbeitungsungenauigkeiten der Rohrstirnflächen werden elastisch durch das Material
des Flansches der Buchse 13 aufgefangen.
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Die durch Anziehen der Schraube 14 erzeugten axialen Kupplungskräfte,
wie auch die radialen, sind nachstellbar. Überhaupt kann die Verbindung leicht wieder
gelöst werden. Als Anzugswerkzeug dient ein gängiger Hakenschlüssel 42 (siehe Fig.2>.
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Wie Fig.6 zeigt, kann ein erfindungsgemäßes Steckteil 11 auch zu einer
radialen Kupplung an einem Rohrabschnitt 50 verwendet werden, welches in diesem
Beispiel ein senkrecht stehendes Rohr darstellen soll. Dazu wird ein besonders ausgebildeter
Kurzrohrstutzen 51 verwendet, der auf einer Seite auf einen verringerten Durchmesser
52 eingezogen ist. Diese Verjüngung 52 des Kurzrohrstutzens 51 ist entsprechend
der Wölbung des Rohrabschnittes 50 ausgenommen, so daß dieses Ende gut angepaßt
auf dem Außenmantel des Rohrabschnittes 50 aufliegt. Die so vorbereiteten Kurzrohrstutzen
51 können mittels einer Scheibe 53 und einer axialen Schraube 54 am Rohrabschnitt
50 befestigt werden. Dazu wird in der gewünschten Höhe am Rohrabschnitt 50 eine
Gewinde-Quetschhülse 55 in einer zunächst herzustellenden Bohrung 56 mittels einer
Quetschung fest eingesetzt. An die mit diesen Mitteln am Rohrabschnitt 50 befestigten
kurzen Rohrenden 51 können dann mittels Steckteilen 11 weitere Rohranschlüsse hergestellt
werden. An einem Rohrabschnitt 50 lassen sich maximal vier Kurzrohrenden 51 in ein
und derselben Ebene in gleichmäßigem Abstand befestigen, wenn die Durchmesserverjüngung
52 entsprechend ausgebildet ist. Wie insbesondere Fig.8 zeigt, kann ein senkrecht
stehender Rohrabschnitt 50 an einem Steckteil mit einer Anschraubplatte 57 am Boden
befestigt sein. Zur Abdeckung der Befestigungsschrauben ist hier eine Deckrosette
58 verwendet, welche mit ihrer Mittelbohrung dem Flanschdurchmesser 23 der Buchse
13 angepaßt ist.
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Mit den erfindungsgemäßen Rohranschlußkupplungen lassen sich komplette,
lösbare Rohrgestelle z.B. für Handläufe und Geländer etc. herstellen. Die Beanspruchbarkeit
der stumpf verbundenen
Rohrenden 10 wird dabei durch die Wandstärke
des verwendeten Rohrmaterials bestimmt. Es können Rohre mit sehr geringer Wandstärke
verwendet werden. Die Rohranschlüßkupplungen lassen sich auf die erforderliche Kupplungsfestigkeit
- z.B. durch Verwendung eines Momentenschlüssels - sicher einstellen und vor allem
nachstellen. Sie lassen sich z.B. bei Messeaufbauten oder ähnlichen Einrichtungen
auch leicht wieder lösen und können danach auch ohne weiteres wieder verwendet werden.-
Kennwort:
"Rohrkupplung" Bezugszeichenliste 10 Rohrende 11 Steckteil 12 Axialbolzen 13 Buchse
14 Schraube 15 Ringnut 16 zylindrischer Teil 17 Durchmesser 18 gerundeter Nutengrund
19 radial aufweitbare Zone 20 Führungsbereich 21 Flansch 22 ungeschlitztes Ende,
Front 23 Bund-Außendurchmesser 24 Längsschlitzung 25 Steg 26 Enden 27 Haltenasen
28 Umfassungsring 29 Absatz 30 Koppelring-Außendurchmesser 31 Bohrung der Buchse
32 komplementäre Aufnahme 33 Abschnitt in der Rohröffnung liegend 34 umlaufende
Schulter 35 Schrägfläche 36 Kegelspitze 37 Gewindehülse 38 Randansatz 39 Querbohrung
40 Abstand 41 Entfernungsmaß 42 Hakenschlüssel 50 Querrohr 51 Kurzrohrstutzen 52
Durchmesser-Verjüngung 53 Scheibe 54 Schraube, axial 55 Gewinde-Quetschhülse 56
Querbohrung für 55 57 Anschraubplatte 58 Deckrosette