CH665700A5

CH665700A5 - Loesbare steckmuffen-rohrverbindung.

Info

Publication number: CH665700A5
Application number: CH3330/84A
Authority: CH
Inventors: Kurt Schattmaier
Original assignee: Cejn Ag
Priority date: 1984-07-10
Filing date: 1984-07-10
Publication date: 1988-05-31
Also published as: JPH0830549B2; GB2161566B; JPS6136589A; GB8516112D0; US4613172A; GB2161566A

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Steckmuffenverbindung für Rohre oder Rohrelemente, bestehend aus einem mindestens ein Rohrende aufnehmenden Muffenkörper, der in seinem Inneren einen radial nach innen gerichteten Vorsprung, mindestens eine Ringnut für eine Dichtung, eine Durchgangsöffnung und eine Kammer für ein das bis zu dem Vorsprung einsteckbare Rohrende fixierendes Halteelement aufweist.

Die Erfindung hat das Ziel, eine lösbare Steckmuffenverbindung zu schaffen, welche in allen für die Rohrleitung beziehungsweise für das Rohrende zulässigen Druckbereichen sowie bei allen auftretenden Belastungsmöglich-keiten, zum Beispiel bei Vibrations- oder Pulsationsbela-stung, eine flüssigkeits- und gasdichte, lösbare Verbindung der Rohrenden zu gewährleisten, wobei diese Forderung auch dann gewährleistet sein soll, wenn die Steckmuffenverbindung mehrmals demontiert und wieder montiert wird.

Die Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen definierte Erfindung gelöst.

Die erfindungsgemässe Steckmuffenverbindung gewährleistet einerseits eine exakte Zentrierung und Abdichtung des Rohrendes in der Durchgangsöffnung des Muffenkörpers und andererseits eine optimale Verankerung des Rohrendes auf dem Prinzip der druckabhängigen Keilwirkung. Ausserdem ist diese Steckmuffenverbindung jederzeit in jeder Montagelage lösbar und bei einer wieder erfolgenden Montage kann der Muffenkörper bezüglich der Lösevorrichtung nicht falsch montiert werden. Die Verbindung genügt hohen Sicherheitsanforderungen.

Versuche haben gezeigt, dass bei extrem hohen, z.B. auch bei Zulässigkeit überschreitenden Drücken, das eingesteckte Rohrende bereits eine leichte Oberflächendeformierung zeigte, wobei die Abdichtung und Verankerung jedoch stand hielt. Hierbei hat sich die getrennte Anordnung der Dichtorgane von den Halteorganen ebenfalls als vorteilhaft erwiesen. Die Steckmuffe kann, ohne die Handhabung des Lösemechanismus zu beeinträchtigen, in unmittelbarer Nähe beispielsweise von Mauern montiert werden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Verbindung liegt darin, dass die Halteelemente ohne die Rohroberfläche zu beschädigen, beispielsweise mittels einem Schraubenzieher leicht gelöst und somit das Rohrende demontiert und anschliessend an der gleichen, durch die Keilwirkung verursachten, ringförmigen Kerbstelle, wieder montiert werden kann.

Eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen lösbaren Steckmuffe wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt in der Symmetrieebene durch die Steckmuffenverbindung ohne den Lösemechanismus zu zeigen, für zwei mit gleicher Achsrichtung zueinander angeordnete Rohrleitungen,

Fig. 2 einen in grösserem Massstab und im Schnitt dargestellten Ausschnitt der in Fig. 1 durch einen Kreis bezeichneten Stelle A,

Fig. 3 einen Schnitt gemäss der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine Ausführungsform der Steckmuffenverbindung mit Lösemechanismus lediglich für ein Rohrende gezeigt.

In Fig. 1 ist eine Variante einer Steckmuffenverbindung 40 für eine flüssigkeits- und gasdichte Verbindung von zwei mit gleicher Achsrichtung zueinander angeordnetete Rohrleitungen dargestellt, und man erkennt das eine in eingestecktem Zustand dargestellte Rohrende 1 sowie das andere in nicht eingestecktem Zustand dargestellte Rohrende 1 '. Die Steckmuffenverbindung 40 umfasst im wesentlichen einen Muffenkörper 5 sowie in dem Muffenkörper angeordnete

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Dichtungen 8,8', Halteelemente 30,30' und Halteringe 15, 15' für die genannten Halteelemente.

Der vorzugsweise zylindrisch ausgebildete Muffenkörper 5 wird von einer Durchgangsöffnung 7,7' durchdrungen, welche von einem radial nach innen gerichteten und als Anschlag dienenden Vorsprung 6 unterteilt ist. In axialer Richtung gesehen ist im Abstand zu beiden Seiten des Vorsprungs 6 je eine Ringnut 9,9' für die Dichtungen 8, 8' vorgesehen. An der Stirnseite 3 und Rückseite 4 des Muffenkörpers 5 ist die Durchgangsöffnung 7,7' als aufgeweitete Öffnung 14,14' ausgebildet. Im Anschluss an die Öffnung 14, 14' ist in axialer Richtung gesehen je eine ringnutartig ausgebildete Kammer, 10, 10' angeordnet, welche zur Aufnahme der Halteelemente 30,30' sowie der Halteringe 15,15' vorgesehen sind. Die Halteelemente 30,30' werden aus einzelnen segmentartig ausgebildeten Teilstücken 31 bis 36 und 31 ' bis 36' zusammengesetzt, welche im zusammen- und eingebauten Zustand das ringförmige, das Rohrende weitgehend umschliessende Halteelement bilden.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt gemäss der Linie III-III in Fig. 1 durch das Haltelement 30, und man erkennt die einzelnen, am Umfang vorzugsweise gleichmässig aufgeteilten und durch relativ kleine Schlitze 25 im Abstand zueinander angeordneten Teilstücke 31,32,33,34,35 und 36 sowie das Rohrende 1 und den Muffenkörper 5. Die Teilstücke 31 bis 36 werden, nachdem der Haltering 15 in die Kammer 10 eingelegt ist, einzeln nacheinander eingesetzt, wobei bei fertig montiertem Haltering die einzelnen Teilstücke durch den Haltering gegen Herausfallen gesichert sind. Zur Verdeutlichung ist in Fig. 3 das untere Teilstück 34 des Halteelements aufgebrochen dargestellt, und man erkennt teilweise den umlaufenden Haltering 15 sowie die Kammer 10.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass das Halteelement 30' mit den durch Schlitze 25' voneinander getrennten Teilstücken, 31', 32', 33', 34', 35' und 36' analog dem in Fig. 3 dargestellten Halteelement 30 ausgebildet ist.

In Fig. 2 ist in grösserem Massstab und im Schnitt die in Fig. 1 durch einen Kreis bezeichnete Stelle A dargestellt, und man erkennt das in der Ausnehmung 10 angeordnete Teilstück 31 des Halteelements 30 sowie den Haltering 15. Der Haltering 15 ist vorzugsweise aus elastischem, verformbaren Material hergestellt. Die zur Aufnahme des Halteelements und des Halterings ausgebildete Kammer 10 weist eine im wesentlichen rechtwinkelig zur Durchgangsöffnung 7 orientierte, ringförmige Anlagefläche 12 sowie eine äussere Umfangsfläche 13 für den Haltering 15 auf. Auf der der Anlagefläche 12 gegenüberliegenden Seite ist eine an die Öffnung 14 anschliessende Schulter 11 vorgesehen, welche vorzugsweise zur Stirnseite 3 hin gleichmässig geneigt abnehmend ausgebildet ist und als Anlagefläche für das ringförmige Halteelement 30 dient.

Das in Fig. 2 als Ausführungsbeispiel im Querschnitt dargestellte Teilstück 31 des Halteelements 30 weist einen Kopfabschnitt 20, einen Fussabschnitt 28, eine der Schulter 11 zugeordnete Stirnseite 29 sowie eine dem Haltering 15 zugeordnete Rückseite 24 auf. Die Rückseite 24 ist vom Fussabschnitt 28 zum Kopfabschnitt 20 gleichmässig abnehmend, unter einem in der Grössenordnung von 15° liegenden Winkel geneigt ausgebildet und mit einer dem Haltering 15 entsprechenden Ausnehmung 23 versehen. Die im zusammengebauten Zustand des Halteelements als Abrollfläche dienende Ausnehmung 23 weist vorzugsweise eine kreisbogenförmige Formgebung auf, wobei der Radius der Ausnehmung grösser als der Radius des Halterings 15 (der Haltering hat im unbelasteten Zustand kreisförmigen Querschnitt) ist. Der Übergang des Kopfabschnittes 20 zur Stirnseite 29 ist mit einer Abrundung 21 und zur Rückseite 24 mit einer Abrun-dung 22 versehen. Hierdurch wird erreicht, dass das Halteelement in vorbestimmtem Bereich - auf der einen Seite durch die geneigte Schulter 11 und auf der anderen Seite im wesentlichen durch den Haltering 15 begrenzt - um einen geringen Weg in der Kammer 10 kippbar ist, wobei die Rundungen 21 und 22 ein einwandfreies Abrollen an den zugeordneten Flächen 11 und 13 gewährleisten.

Der Fussabschnitt 28 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel von der Wirkungsseite her gesehen eine erste Fläche 26 und eine zweite Fläche 18 auf, welche konisch geneigt, versetzt zueinander angeordnet und an den Enden als Schneidkanten 27 und 19 ausgebildet sind. Die von der ersten Schneidkante 27 ausgehende Fläche 26 ist vorzugsweise etwas weniger konisch geneigt als die von der zweiten Schneidkante 19 ausgehende Fläche 18. Die beschriebene Anordnung der beiden Schneidkanten 27 und 19 zueinander gewährleistet einen druckabhängigen, progressiven Eingriff der Schneidkanten in die Rohroberfläche, wobei die zweite Schneidkante 19 einen zu tiefen Einschnitt der ersten Schneidkante 27 verhindert. Die einzelnen Teilstücke der Halteelemente 30 und 30', insbesondere aber die Schneidkanten sind vorzugsweise aus gehärtetem Werkzeugstahl hergestellt.

Bei nicht eingestecktem Rohrende, wie zum Beispiel in Fig. 1 rechte Seite und in Fig. 4 dargestellt, wird das aus den einzelnen Teilstücken zusammengesetzte Halteelement durch die Rückstellkraft des elastischen Halteringes gegen die geneigte Schulter des Muffenkörpers gedrückt. Beim Einführen des Rohrendes umfassen die einzelnen Teilstücke das Rohrende, wobei kleine Durchmesserdifferenzen des Rohrendes durch die einzelnen kippbar in der Kammer angeordneten Teilstücke optimal ausgeglichen werden.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform einer Steckmuffenverbindung 50 dargestellt und man erkennt einen als Flanschausführung ausgebildeten Muffenkörper 51 mit innerem Vorsprung 49 für ein einsteckbares Rohrende 47. Der Muffenkörper 51 umfasst weiterhin eine in eine Ringnut 48 angeordnete Dichtung 43 sowie ein in einer Kammer 44 angeordnetes, durch einen Haltering 45 gehaltenes Halteelement 46. Die Ausbildung und Anordnung des aus einzelnen, nicht näher bezeichneten Teilstücken zusammengesetzten Halteelements 46 entspricht dem in Fig. 2 und Fig. 3 in grösserem Massstab dargestellten Halteelement. Die Steckmuffenverbindung 50 ist mit Schrauben 41 an einem nicht näher dargestellten Aggregat 55, wie z.B. an einer Pumpe, an einem Ventil- oder Motorblock befestigt und vorzugsweise durch einen O-Ring 42 abgedichtet.

Diese Ausführungsform und natürlich auch die in den vorherig besprochenen Figuren gezeigten Ausführungsformen weisen die in Fig. 4 und folgende Figuren dargestellte Lösevorrichtung auf. Diese Lösevorrichtung besteht aus einem an der Muffenmündung angeordneten Ankerring 62 mit einem in dessen Gleitnut 65 eingelegten Lösebügel 63. Dieser Lösebügel betätigt einen in axialer Richtung verschiebbaren Lösering 61, welcher seinerseits in Wirkverbin-dung mit den Halteelementen 31 bis 36 steht. Der Lösering 61 bewirkt durch seine axiale Verschiebung gegen das Muffeninnere ein Verschwenken der Halteelemente in die Freigabeposition. Der nötige Druck dazu wird über das Hebelsystem des Lösebügels 63 auf den Lösering 61 gebracht. Diese Lösevorrichtung soll (und muss) bestimmten Sicherheitserfordernissen entsprechen, insbesondere darf ein falsches Montieren der Steckmuffe in bezug auf den Lösebügel nicht möglich sein. Des weiteren soll aus Sicherheitsgründen und auch aus Gründen der einfacheren Handhabung der Lösebügel von der rotatorischen Lage der Steckmuffe unabhängig sein. Wird beispielsweise eine Steckmuffe ziemlich wandnah oder in der Nähe in der Kante zweier Ebenen montiert, so kann je nach Stellung der Steckmuffe der Lösebügel

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vom Raum weg gegen die Wand hin stehen. Es soll in diesem Falle möglich sein, den Lösebügel in eine arbeitsgerechte Position zu bringen, was bei der Steckmuffe gemäss Erfindung möglich ist.

Fig. 5 zeigt in räumlicher Darstellung den in den teilweise aufgeschnittenen Ankerring 62 eingelegten Lösering 61. Im Ankerring erkennt man die Gleitnut 65 für den Lösebügel 63 ; in dieser Gleitnut lässt sich der Lösebügel rund um das in die Steckmuffe eingeführte Rohr gleitend in die oben erwähnte arbeitsgerechte Position bringen. Die Funktionsweise der Lösevorrichtung wird nun anschliessend mit Hilfe der Figuren 6 bis 8 beschrieben.

Fig. 6 zeigt die Projektion des Lösebügels 63 auf den Lösering 61 einerseits und den Ankerring 62 andererseits. Wie aus den Fig. 4 und 5 gleich ersichtlich, lassen sich diese beiden Ringe relativ zueinander axial verschieben; die Verschiebung wird durch den Lösebügel in Richtung Steckmuffe und in die andere Richtung bei diesem Ausführungsbeispiel durch den elastischen Haltering 15 in Richtung eingestecktes Rohr, also aus der Steckmuffe heraus bewirkt. Der elastische Haltering 15 sorgt also für eine Rückstellkraft in die Halteposition des aus Teilstücken 31 bis 36 bestehenden Halteelements ; die Kraft zum Lösen des Halteelemets aus der Blok-kierstellung geschieht über den Lösebügel folgendermassen: Der Lösebügel 63 ist ein räumlich speziell geformter symmetrischer Doppelhebel mit den Hebelstücken 63A, 63B, 63C zur Übertragung der Hebelwirkung vom Bügelgriff über den auf den Lösering 61 wirkenden Lastarm 63B auf das mehr-gliedrige Halteelement 31.

Als kraftformende Einrichtung arbeitet der in Fig. 7 dargestellte zweiseitige ungleicharmige Hebel in zwei im wesentlichen orthogonal zueinanderstehenden Ebenen. Der Drehpunkt D des Hebelsystems liegt auf dem Lösering 61, der Lastpunkt A liegt im Sinne eines Ankerpunktes auf dem Ankerring 62. Verbunden sind die beiden Kraftangriffsstellen über den Schenkel 63B. Die in Fig. 7 gezeigte Projektion der Kraftangriffsstellen auf die Gleitnut 65 entspricht im wesentlichen dem Lastarm L, die Projektion des Lösebügels 63 dem Kraftarm K. Entgegen dem üblichen Hebel ist bei der Lösevorrichtung der Drehpunkt D axial lagevariabel, und der Lastpunkt ist axial lagefest; radial sind beide Punkte auf einer Kreislinie verschiebbar. Im Belastungsfall kann der Drehpunkt D auf einer räumlichen Spirale laufen. Das Verhältnis von Lastarm L zu Kraftarm K bleibt bei sich vergrösserndem Rohrdurchmesser im wesentlichen gleich. Dies hat Vorteile, da bei grösseren Rohrdurchmessern und damit zwangsläufig grösseren Muffen das zusammenzupressende Volumen des Halterings 15 zunimmt, d.h., die aufzuwen-5 dende Hebelkraft bleibt bei allen Muffengrössen ungefähr in der gleichen Grössenordnung. In der Praxis hat es sich gezeigt, dass Muffenverbindungen verschiedener Grössen mit einem zwischen Muffenrand, das ist der Ankerring 62, und dem Lösebügel 63 angesetzten mittelgrossen Schrauben-io zieher durch sanftes Anstemmen leicht gelöst werden können. Aus Sicherheitsgründen soll der Lösebügel so ausgestaltet sein, dass sich die Muffenverbindung nur mit einem Hilfswerkzeug und nicht einfach von Hand öffnen lässt. In keinem Falle kam es zu einer irrtümlich falschen Montage, 15 da das einzusteckende Rohr, wie dies aus Fig. 6 zu ersehen ist, nur in einer einzigen definierten Lage zum Lösebügel 63 einsetzbar ist, denn der Lösebügel lässt sich nicht über die Rohrmitte hinweg verschwenken. In keinem Falle kam es zu Behinderungen beim Lösen, da sich in der Radialebene des 20 Bügels, dieser sich leicht um das eingesetzte Rohr leicht gleitend in die gewünschte Position verschwenken lässt. Die symmetrische Formgebung des Lösbügels 63 mit dem Hebelsystem 63 A, 63B, 63C erlaubt es, die auftretenden Drehmomente über die beiden Ankerpunkte A bzw. Drehpunkte D m gleichmässig aufzunehmen und auszugleichen.

Fig. 8 zeigt schliesslich die Projektion einer möglichen Form des Lösebügels 63 von oben, so dass die Bügelteile 63 A und 63C sichtbar sind und die Projektion von einer Seite, um den Bügelteil 63B zu zeigen. Fig. 6 zeigt eine Projektion von oben, bei der die Übergänge 63B etwas gestreckt und damit aus dieser Lage sichtbar sind.

Eine weitere Möglichkeit Sicherheitsmerkmale zu definieren, liegt in der Wahl des Materials des Halterings 15 für 35 die Halteelemente 31. Je nach Elsatizitätsgrad kann die Auslösungskraft in relativ weitem Rahmen gesteuert werden. Rohrsysteme die beispielsweise gefährliche oder agressive Medien führen, sollen absichtlich schwer lösbar sein, Halteringe mit hohem Elsatizitätsmodul sind dann geeignet, um 40 dies zu realisieren. Da der Haltering nicht zur Abdichtung gegen das im Rohr geführte Medium benützt wird, muss auf eine entsprechende Verträglichkeit keine Rücksicht genommen werden; es ist möglich, allein auf die mechanischen Eigenschaften des Materials abzustellen.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

665 700 PATENTANSPRÜCHE

1. Steckmuffenverbindung für Rohre oder Rohrelemente, bestehend aus einem mindestens ein Rohrende (1) aufnehmenden Muffenkörper (5), der in seinem Inneren einen radial nach innen gerichteten Vorsprung (6), mindestens eine Ringnut (9) für eine Dichtung (8), eine Durchgangsöffnung (7) und eine Kammer (10) für ein das bis zu dem Vorsprung einsteckbare Rohrende fixierendes Halteelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (30) aus einzelnen, das Rohrende (1) weitgehend umschliessenden, segmentartig ausgebildeten und durch einen elastischen Haltering ( 15) unter Vorspannung in der Kammer (10) angeordneten Teilstücken (31,32,33,34,35 und 36) gebildet ist,

wobei jedes Teilstück mit einem Kopfabschnitt (20) an der äusseren Umfangsfläche (13) der Kammer (10) kippbar abgestützt und auf der der Rohrendenoberfläche zugewandten Seite mit einem, mindestens eine erste Schneidkante (27) aufweisenden Fussabschnitt (28) versehen ist und dass in Wirkverbindung zum Halteelement (30) ein axial bewegbarer Lösering (61 ) angeordnet ist, der in axialer Verschiebung die kippbaren Teilstücke (31,32,33,34,35,36) in Lösestellung verschwenkt.

2. Steckmuffenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lösering (61) konzentrisch in einem mit der Muffe (50) verbundenen Ankerring (62) angeordnet ist, in welchem Ankerring (62) ein Lösebügel (63) mit einem auf Lösering (61) und Ankerring (62) gleichzeitig wirkenden Hebelsystem (63A, 63B, 63C) eingesetzt ist.

3. Steckmuffenverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerring (62) eine ringförmige Gleitnut (65) für den Lösebügel (63) aufweist, in welcher Hebelteile (63C) des Lösebügels (63) gleitend eingesetzt sind.

4. Steckmuffenverbindung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lösebügel (63) so ausgestaltet ist, dass der Drehpunkt des Hebelsystems (63A, 63B, 63C) mit dem Lösering (61) und der Lastpunkt (A) mit dem Ankerring (62) in Wirkverbindung steht.

5. Steckmuffenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Teilstück (31 bis 36) des Halteelements (30) auf der dem Haltering (15) zugewandten Seite mit einer vom Fussabschnitt (28) zum Kopfabschnitt (20) gleichmässig abnehmend geneigt ausgebildeten Rückseite (24) versehen ist.

6. Steckmuffenverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite (24) jedes Teilstückes (31 bis 36) unter einem in der Grössenordnung von 15° liegenden Winkel gleichmässig abnehmend geneigt ausgebildet ist.

7. Steckmuffenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite (24) jedes Teilstückes (31 bis 36) mit einer dem Haltering (15) entsprechenden kreisbogenförmigen Ausnehmung (23) versehen ist.

8. Steckmuffenverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius der kreisbogenförmigen Ausnehmung (23) grösser als der Radius des Halterings (15) gewählt ist.

9. Steckmuffenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Teilstück (31 bis 36) eine zweite Schneidkante (19) vorgesehen und zur Erreichung eines druckabhängigen, progressiven Eingriffs im Abstand zu der ersten Schneidkante (27) angeordnet ist.

10. Steckmuffenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Muffenkörper (51) für ein einzelnes Rohrende (47) als Flanschausführung ausgebildet ist.

11. Steckmuffenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Muffenkörper (5) für mehrere Rohrenden (1,1'), insbesondere für Rohrenden mit unterschiedlichen Nennweiten, als Block ausgebildet ist.