DE202019001046U1

DE202019001046U1 - Spanneinrichtung zur Kraftübertragung zwischen einem Rohr und einem Flansch

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Publication number: DE202019001046U1
Application number: DE202019001046.7U
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 2019-03-04
Filing date: 2019-03-04
Publication date: 2019-09-05
Anticipated expiration: 2029-03-05

Abstract

Spanneinrichtung zur Kraftübertragung zwischen einem Rohr und einem Flansch dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwand von außen und innen, durch je ein Konuspaar (2a und 3) und (5 und 4) gleichzeitig und gleichmäsig gespannt wird.

Description

Spanneinrichtung zur Kraftübertragung zwischen einem Rohr (1) u. einem Flansch (2) besteht aus einem äußeren (3+2a) u. einem inneren (4+5) Konuspaar, welche die Rohrwand am Rohrende zangenförmig umschließen und reibschlüssig festhalten.
Das äußere Konuspaar besteht aus einer Außenkonushülse (3), die auf der Rohraußenfläche (1a) aufliegt, u. einem Konus (2a), der vom Flansch gebildet wird. Das innere Konuspaar bildet eine Innenkonushülse (4) die am Innendurchmesser des Rohres (1b) anliegt, u. einem konisch ausgebildeten Innenteil (5 ), das seinerseits durch Spannschrauben (6) mit dem Flansch (2) verspannt ist.
Üblicherweise verbindet man Rohre mit Flanschen durch Schweißen. Voraussetzung ist, daß das Material schweißbar ist und die Rohrwand dick genug ist.
Ebenso wird auch geklebt, vorausgesetzt die Fügemaße werden eigehalten.
Eine gute Möglichkeit ist die Schrumpfverbindung, welche entweder thermisch oder mit verschraubten Spannelementen ausgeführt werden, mit dem Vorteil der Lösbarkeit.
Zum Stand der Technik gehören innenspannende lösbare Verbindungen (Spannsätze) wie z.B. in der deutschen Patentschrift 1 099 806 beschrieben wird.
Der Spannsatz besteht aus einem inneren Spannring mit doppelkonischer Außenumfangsfläche , einem äußeren Spannring mit doppelkonischer Innenumfangsfläche , zwei Druckringen und eine Anzahl von Spannschrauben.
Die Druckringe sind zwischen den beiden Spannringen angeordnet und wirken über Konusflächen mit den Umfangsflächen der Spannringe zusammen.
Dieser Spannsatz wird zwischen eine Welle und einer Bohrung eines Nabenkörpers eingesetzt, wobei eine kraftübertragende Verbindung von Welle und Nabenkörper durch Beaufschlagung der Druckringe mittels der Spannschrauben erfolgt.
Diese Spannsätze können auch zum Verbinden von Rohr zu Flansch eingesetzt werden; allerdings muss das Rohr dann dickwandig sein, damit es der Druckkraft widerstehen kann, oder es muss außen durch eine passgenaue Muffe umschlossen sein, die das Rohr abstützt.
Im Unterschied zu dem vorbeschriebenen Prinzip der sogenannten Innenspannung, arbeitet eine durch die deutsche Patentschrift 1 294 751 bekannte Schrumpfscheibe nach dem Prinzip der Außenspannung. Die Schrumpfscheibe besteht aus einem Innenring mit doppelkonischer Außenumfangsfläche und zwei innen konischen, dickwandigen Außenringen, die über Spannschrauben gegenläufig bewegbar sind. Die Schrumpfscheibe wird auf einem rohrförmigen Ansatz eines Nabenkörpers angeordnet, der auf einer Welle sitzt.
Durch Anziehen der Spannschrauben werden der Innenring und der rohrförmige Ansatzradial verformt bis dieser Ansatz fest auf die Welle gepresst ist.
Wenn ein Rohr statt Welle eingesetzt wird, muss das Rohr dickwandig genug sein damit es nicht verformt wird, oder es muss durch eine innenliegende Welle abgestützt werden.
Schrumpfscheiben wie auch Spannsätze sind, universell verwendbare, vormontierte Einheiten,
die vom Anwender ohne besondere Bearbeitung von Welle und Nabenkörper vorteilhaft eingesetzt werden können.
Beim ihrem Einsatz an dünnwandigen Rohren , muss aber immer für eine Abstützung - durch Welle oder Muffe- gesorgt werden.
Dies ist ein zusätzlicher Aufwand, den man gerne vermeiden möchte.
Daraus ergibt sich die Aufgabe, ein Spannelement zur Verbindung von Rohr und Flansch zu entwickeln, das ohne abstützende Welle oder Muffe auskommt. Dies vor allem im Hinblick auf den Einsatz dünnwandiger Rohre, welche in der Technik aufgrund ihrer geringen Masse wichtig sind.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, dass ein Innenteil (5) mit einer konischen Umfangsfläche mittels Spannschrauben durch eine im Rohrinnern anliegende Innenkonushülse (4) mit konischer Bohrung in Richtung Flansch gezogen wird und diese damit weitet.
Der Flansch (2) wird dabei entgegengesetzt bewegt und stützt sich mit seiner konischen Ausdrehung (2a) auf einer am Rohraußendurchmesser aufliegenden Außenkonushülse (3) mit konischer Außenfläche ab.
Bei weiterem Anziehen der Spannschrauben, weiten sich sowohl das innere Konuspaar, wie auch das äußere Konuspaar gleichzeitig und gleichmäsig und spannen die Rohrwand zangenförmig.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel zeigt die beiliegender Zeichnung:
In das Rohr (1) passend eingeschoben ist eine außen zylindrische und innen konische Innenkonushülse (4) die bis zur Dichtung (7) an der Stirnfläche ins Rohres geschoben ist.
Auf das Rohr passend geschoben, ist eine innen zylindrische und außen konische Außenkonushülse (3) deren Ansatz den Ansatz der Innenkonushülse umschließt.
Die Außenkonushülse ist am Ansatz so gestaltet, daß eine Anlagefläche gegenüber den Abdrückgewinden (2b) des Flansches (2) vorhanden ist.
Außen und Innenkonushülse können zur Erhöhung der Spannkraft in Längsrichtung geschlitzt ausgeführt werden.
Im Rohrinnern befindet sich ein Innenteil (5) das die Spannschrauben (6) aufnimmt, welche das Innenteil mit dem Flansch (2) verbinden.
Dieses Innenteil hat eine konische Außenfläche, welche mit der Innenkonushülse zusammen wirkt. Die zentrale Bohrung (5a) ermöglicht z,B. eine Sichtkontrolle oder die Verlegung von Sensor- und Steuerleitungen im Rohr.
Der Flansch (2) enthält neben den Spannschrauben eine große konische Ausdrehung (2a), welche auf der Außenkonushülse (3)aufliegt.
Zur Befestigung von weiterführenden Elementen ist am äuseren Teilkreis (2d) des Flansches die gleiche Anzahl von Durchgangslöchern und Gewindelöcher vorgesehen. Damit ist es möglich von beiden Seiten zu schrauben.
Zum Lösen der Spanneinrichtung sind Abdrückgewinde (2b) im Flansch vorgesehen, mit dem gleichen Gewinde wie die Spannschrauben, so dass diese zum Abdrücken verwendet werden können.. Die Abdrückgewinde sind auch deshalb am Außenkonus platziert, damit eine möglichst große Anzahl von Spannschrauben auf dem Innenteil untergebracht werden kann und dadurch größere Kräfte übertragen werden können.
Für die Zentrierung ist eine Vertiefung mit dem gleiche Durchmesser wie das Rohr vorgesehen. Sollten für ein weiterführendes Element ein Zentrierring notwendig sein, kann dieser auch aus einem Rohrstück hergestellt werden.
Die erfindungsgemäse Spanneinrichtung zur Kraftübertragung von Rohr zu Flansch ist vielseitig einsetzbar.
Dünnwandige Rohre können ohne abstützende Bauteile mit dieser Spanneinrichtung mit Flanschen verbunden werden.
Weil die Rohrwandung von oben und unten gleich stark gedrückt werden, entsteht nur eine Druckspannung und keine Zugspannung im Material des Rohres. Damit können damt auch Gussrohre mit Flanschen verbunden werden.
Weil die Spannung Synchron von oben und unten erfolgt, ist auch eine gezielte Verformung des Rohres durch Profilierung der Zylindrischen Anlageflächen von Außen und Innenkonus möglich. Damit ist zusätzlich zum Reibschluss auch ein Formschluss möglich. Das ermöglicht auch den Einsatz von Kunststoffrohren bzw. kunststoffgebundenen GFK oder CFK - Rohren, die vom Prinzip her einen geringen Reibwert aufweisen, und deshalb besser formschlüssig verbunden werden können.
Durch die gleichzeitige Spannung von oben und unten verteilt sich die Spannkraft auf die doppelte Fläche. Die daher niedrigere Flächenpressung ermöglicht den Einsatz von Aluminiumrohren. und Rohren mit weicheren Werkstoffen.
Bezugszeichenliste

1: Rohr
1a: Rohraußenfläche
1b: Rohrinnenfläche
2: Flansch
2a: konische Ausdrehung am Flansch
2b: Abdrückgewinde
2c: Zentrale Bohrung am Flansch
2d: Durchgangslöcher f. Befestigung am Flansch
2e: Gewinde f. Befestigung am Flansch
2f: Zentrierung am Flansch
3: Außenkonushülse
4: Innenkonushülse
5: Innenteil
5a: zentrale Bohrung am Innenteil
6: Spannschrauben
7: Dichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1099806 [0006]
DE 1294751 [0011]

Claims

Spanneinrichtung zur Kraftübertragung zwischen einem Rohr und einem Flansch dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrwand von außen und innen, durch je ein Konuspaar (2a und 3) und (5 und 4) gleichzeitig und gleichmäsig gespannt wird.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Spannkraft am inneren Konuspaar (5 und 4) durch Spannschrauben (6) zwischen Flansch und Innenteil erzeugt wird, worauf das äussere Konuspaar (2a und 3) als Reaktion eine Gegenkraft in gleicher Höhe zwangsläufig aufbaut.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkonushülse (3) einen Bund hat, der die Innenkonushülse (4) umschließt und fixiert. Damit ist eine Abstützung und damit ein Spanndruckaufbau nur mit Beteiligung des äußeren Konuspaares (2a und 3)möglich.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdrückgewinde primär auf den Außenkonus wirkt. Nach dem Lösen vom Außenkonus kann bei fehlendem Gegendruck der Innenkonus leicht gelöst werden.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdrückgewinde am Außenkonus platziert sind, und dadurch mehr Spannschrauben eingesetzt werden können, weil am Innenteil mehr Platz ist.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die doppelte Druckbeaufschlagung eine niedrige Flächenbelastung realisiert wird.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung am Flansch durch weitere Maschinenteile, mit Schrauben von beiden Seiten erfolgen kann, weil der Flansch sowohl Gewinde wie auch Durchgangslöcher enthält.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierung (2f) im Durchmesser dem Rohraußendurchmesser entspricht, und vertieft eingedreht ist. damit können leicht 2 Flansche platzsparen zusammen montiert werden. Zentrierringe könnten ggf. aus dem Rohr hergestellt werden.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Flansch und Innenteil jeweils eine zentrale Bohrung besitzen. Diese dient zur Sichtkontrolle. Damit sind aber auch Steuer und Sensorleitungen verlegbar.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Kraftübertragung die beiden Konushülsen geschlitzt ausgeführt sind.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die konzentrische Druckbelastung eine plastische Verformung der Rohroberfläche möglich ist. Dazu müssen die zylindrischen Flächen der Konushülsen ein spezielles Profil erhalten.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite des Rohres mit einer Dichtung (7) abgedichtet ist. Oberflächenbehandelte oder beschichtete Rohre werden damit auf der unbehandelten Stirnseite galvanisch von der Spanneinrichtung getrennt.