DE1475688A1

DE1475688A1 - Klemmvorrichtung,insbesondere fuer Rohrleitungen

Info

Publication number: DE1475688A1
Application number: DE19651475688
Authority: DE
Inventors: Latham Raymond Edgar; Crain Robert Levan
Original assignee: Gray Tool Co
Current assignee: Vetco Gray LLC
Priority date: 1964-08-11
Filing date: 1965-05-08
Publication date: 1969-03-13
Also published as: AT284570B; CH465972A; BE665465A; US3403931A; GB1101335A; NL6505893A

Description

4 / ü D O Q ZTTSTELLUNGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 · NEUER WALL 41

TBL. 36 74 28 UND !164115 TBLEGR. NEGEDAPATBNT HAMBURG

Gray Tool Company tblegr. negedapatent München

Hamburg, 27. Juli 1968

Klemmvorrichtung, insbesondere für Rohrleitungen

Die Erfindung bezieht sich auf abgedichtete Verbindungen, die so ausgebildet sind, dass sie sowohl äusserst hohen als auch niedrigen Drücken Widerstand leisten, insbesondere auf Klemmvorrichtungen zum Zusammenziehen der Enden von Leitungsabschnitten oder ähnlicher abdichtbarer Elemente.

Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer verbesserten Klemme zum Zusammenziehen der Enden von zwei Leitungen oder ähnlichen abdichtbaren Elementen, um dadurch eine dichte Passung mit den dazwischen angeordneten Dichtungsmitteln sicherzustellen.

Bisher bestand das Hauptmittel zum Zusammenziehen solcher Leitungen in der in den US-Patentschriften 2 766 8291 2 766 998 und 2 766 999 erläuterten Einrichtung. Die Klemme gemäss der Erfindung bildet eine verbesserte Einrichtung zur Verwendung mit der durch die genannten Patente offenbarten

Verbindungsart.

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NeUe Unterlagen (Art 7 S1 Abs. 2 Nr, 1 StU 3 des Tfoderunflsgee. V. 4.9.;

Bei Klemmen dieser Art beginnt "beim Zusammenziehen der Ansätze und "bogenförmigen Segmente durch Anziehen der Muttern auf den Bolzen, die sich durch die Ansätze an den gegenüberliegenden Enden des bogenförmigen Körpers der Klemme hindurcherstrecken, eine ungleichmässige Spannungsverteilung der Kräfte sich auf den Keillager flächen der inneren "bogenförmigen Rippen der Klemme entlang aufzubauen. In einigen Fällen schwankt der Berührungsbereich und somit der Druck zwischen der Klemme und dem leitungsabschnitt. Solche Zustände sind der Erlangung einer äusserst zuverlässigen Verbindung in Hochdruckanlagen nicht zuträglich, bei denen eine gleiche Kräfteverteilung für die Wirksamkeit der Abdichtungsmittel wichtig ist. . -

Es ist daher notwendig, eine Klemme zu schaffen, die in angezogenem Zustand eine gleichmässigere Kräfteverteilung gewährleistet, als es bisher erreicht wurde. Es sind nicht nur die Spannungen in dem Klemmkörper gleichmässiger, sondern die unter Druck stehende Berührungsfläche des mit der Klemme abgedichteten Körpers ist gleichmässiger. Dieses ist dadurch erreicht, dass auf der radial nach innen gelegenen Seite der bogenförmigen Klemme axial verlaufende Nuten vorgesehen sind, die Kiillagerrippen überschneiden.

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Eine weitere Notwendigkeit besteht in der Schaffung einer wirksameren Klemme zum Zusammenziehen der Enden von Leitungsabschnitten, so dass sie einen festen Eingriff mit den ringförmigen Dichtungsmitteln bilden, wie sie in den erwähnten USA-Patenten offenbart sind.

Es ist ausserdem notwendig, eine Klemme von ausreichender Masse zu schaffen, die den auf den Fuasabschnitt der axialen Nuten ausgeübten Kräften Widerstand entgegensetzt.

Neben den angeführten Merkmalen sollte die Nut der Klemme auch eine bedeutend grössere Biegsamkeit verleihen. Diese Biegsamkeit ermöglicht wieder einen leichteren Zusammenbau, setzt das Fressen der Dichtungsoberflächen der Leitungen oder anderer zu verbindender Elemente herab und ermöglicht den Einschluss grosser Abmessungs-Toleranzen bei den Leitungsabschnitten.

Bekannte Klemmen wurden bisher durch Anziehen der Muttern auf den Bolzen hergestellt, wobei die Klemmenansätze zusammengezogen wurden, indem sie etwas um ihren Grundbereich gedreht wurden. Diese sehr leichte Drehung brachten die im wesentlichen flachen Mutterlagerflächen des Ansatzes zur Einwirkung auf den Innenrand der Mutter und verursachten in dem Bolzen eine Biegebeanspruchung·

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Eine weitere Notwendigkeit bestellt in der Schaffung einer Klemme, die die Biegebeanspruchungen in den Bolzen beim Anziehen der Muttern herabsetzt. Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, dass ballig gebogene Sitze für Muttern mit ballig gebogenen Oberflächen zur Zusammenwirkung mit den Sitzen vorgesehen werden.

Es kann eine überlegene Klemme dadurch hergestellt werden, dass die Biegebeanspruchungen in den Bolzen herabgesetzt werden.

Es erscheint ferner notwendig, eine Sicherung gegenüber einem Bolzenbruch bei der Klemme zu schaffen, indem zwei axial mit Abstand angeordnete seitlich verlaufende Bolzen in jedem Ansatz vorgesehen werden. Es ist ausserdem erwünscht, eine abgedichtete Verbindung mit zusätzlichen Klemmenausbaubolzen zu schaffen, um einen Bruch als Folge einer Überbeanspruchung eines Bolzens auszuschalten.

G-emäss der Erfindung besitzt ein Klemmsegment von beträchtlicher Stärke zwei angeforate? im wesentlichen radial verlaufenden Ansätze an seinen Enden, wobei jeder dieser Ansätze mit einer öffnung zur Aufnahme von mehr als einem Bolzen versehen ist. Die radial nach innen gelegene Seite jedes Segmentes ist

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mit einer "bogenförmigen Rippe in ihrem einen Seitenbereich versehen, diese Rippen verlaufen im allgemeinen parallel zueinander und die Innenseiten der Rippen bilden gegeneinander geschrägte Lagerflachen, die zwischen sich eine Ausnehmung begrenzen, wobei die Rippen durch eine Hut in der Querrichtung überschnitten werden, um die bogenförmige Gestalt der Rippen au steuern, wenn sich die Segmente und die Rippen unter Spannung befinden. Diese Hut weist im Querschnitt einen bogenförmigen ]?ussabschnitt und divergierende Seiten auf, die sich von den Enden des bogenförmigen IPussabschnittes aus erstrecken.

Fach einem weiteren Merkmal der Erfindung umfasst ein Klemmensegment ein bogenförmiges Element mit zwei axial im Abstand gehaltenen bogenförmigen Seiten, zwei im V/inkel voneinander auf Abstand gehaltenen Enden, einer radialen inneren Wand und einer radialen äusseren ¥_and, sowie Mittel zur Begrenzung von zwei axial auf Abstand gehaltenen radial nach innen vorstehenden im allgemeinen parallelen, bogenförmigen Rippen auf der radialen Innenwand dieses Klemmensegmentes. Jede Rippe dieses Paares umfasst eine bogenförmige Abdichtungsfläche, die der anderen Rippe des Paares zugewendet ist und radial nach innen sowie axial in Richtung auf dia nächste der axial auf Abstand gehaltenen, bogenförmigen S^itenwände des Klemmensegmentes gerichtet ist und dadurch zwei axial voneinander auf Abstand ge-

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haltene Keilflächen bildet, die jeweils so angeordnet sind, dass sie die dem Segment zugewendeten Elemente axial zusammenzieht. Es sind ausserdem Mittel vorgesehen, die wenigstens eine Nut in diesem Segment bilden, die sich im wesentlichen in der Querrichtung zu den Rippen auf der radial nach innen gelegenen Wand dieses Segmentes erstreckt, wobei diese Nut eine Tiefe von wenigstens der radialen Innenausdehnung jeder Rippen hat und dieses Rippen überschneidet. Ferner sind auf jedem Segment im Bereiche jedes im Winkel davon auf Abstand gehaltenen Endes zwei Öffnungen gebildet, die für den Durchgang der Bolzen eingerichtet sind, um das Klemmensegment an wenigstens einem gleichen Klemmensegment zu befestigen, die Segmente radial nach innen zusammenzuziehen und dadurch eine abgedichtete Verbindung mit den für den Dichtungseingriff bestimmten Elementen herzustellen. - "

auch

Die Erfindung bezieht sich/auf eine Klemme, die an geflanschten, äusseren Keilüächen zweier Leitungen angeordnet ist, die einander zugewendete Endflächen aufweisen, wobei jede Leitung einen axial in ihr ausgerichteten Strömungsmittelkanal aufweist und jede Leitung ausserdem eine Aussenflache besitzt, die an dem ihm zugewendeten Ende in einer geflanschten äusseren Keilfläche endet, sowie Dichtungsmittel, die zwischen den benachbarten Enden der Leitung angeordnet sind, wobei jede Klem-

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me eine Anzahl von bogenförmigen Segmenten von beträchtlicher Stärke einschließet, von denen jedes mit an seinen Enden angeformten, im wesentlichen radial verlaufenden Ansätzen versehen ist, die für die Aufnahme von Bolzen mit Löchern versehen sind. Die Innenseite jedes Segmentes ist mit einer bogenförmigen Rippe in jedem Seitenbereich versehen, die parallel verlaufen und von trapezförmigem Querschnitt sind, wobei die Grundfläche der trapezförmigen Rippen von beträchtlicher Breite ist, die SEiten von der Grundfläche radial nach aussen in die Oberfläche eines abgestumpften Endes im wesentlichen prallel zur Grundfläche der Rippe konvergieren, die Innenseiten der Rippen entgegengesetzte Lagerflächen bilden, die mit den geflanschten Aussenflächen der Leitungen zusammen arbeiten und eine Ausnehmung zwischen sich begrenzen, wobei die Rippen durch Nuten in der Querrichtung geschnitten werden, um die bogenförmige Gestalt der Rippen zu steuern, wenn das Segment und die Rippen unter Spannung sind, Die Nuten weiten im Querschnitt einen bogenförmigen Fussabschnitt und divergierende Seiten auf, die sich von den Enden des bogenförmigen Pussabschnittes nach aussen erstrecken. Durch jeden mit Öffnungen versehenen Ansatz zweier entsprechender, bogenförmiger Segmente erstrecken sich zwei Bolzen hindurch, anderen Enden jeweils Muttern aufgeschraubt sind, um die bogenförmigen Segmente zu-Bamiaenzuziehen, so die benachbarten Ende-η der Leitungen zusammenzudrücken und die Dichtungsmittel zu erfassen.

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Die Erfindung bezieht sich ausserdem auf eine Kupplung! die gegenüber einem Durchsickern von Strömungsmitteldruck abgedichtet ist. Sie besteht aus einer Anzahl von einander entsprechenden bogenförmigen Klemmensegmenten, von denen jedes ein bogenförmiges Element mit zwei axial voneinander auf Abstand gehaltenen bogenförmigen Seiten aufweist, sowie zwei im Winkel auf Abstand gehaltenen Enden, eine radiale Innenwand und eine radiale Aussenwand. Ferner weist die Kupplung Mittel zur Bildung von zwei axial auf Abstand gehaltenen, radial nach innen vorstehenden, allgemein parallelen bogenförmigen Rippen auf der radialen Innenwand jedes Klemmensegmentes auf'. ' Jede Rippe jedes Paares schliesst eine bogenförmige Dichtungsoberfläche ein, die der anderen Rippe des Paares zugewendet ist und von dem Segment radial nach innen sowie axial in Richtung auf die nächste der mit axialem Atdband angeordneten bogenförmigen Seite des Klemmensegmentes vorsteht, wodurch zwei axial auf Abstand gehaltene Keilflächen auf jedem Segment gebildet werden, die mit Keilflächen auf jedem anderen Klemmensegment im wesentlichen ausgerichtet sind. Ausserdem sind Mittel zur Begrenzung einer Nut in jedem Klemmensegment vorgesehen, die sich im wesentlichen in der Querrichtung zu den Rippen auf der radialen Innenwand des Segmentes erstrecken. Jede Nut hat eine Tiefe von wenigstens der radialen Innenausdehnung jeder Rippe und die Nut überschneidet jede Rippe

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auf dem Segment. Auf den Segmenten sind im Bereiche jedes im Winkel auf Abstand gehltenen Endes derselben Befestigungsmittel vorgesehen, die so angeordnet sind, dass sie die Segmente aneinander befestigen, so dass eine Klemme gebildet wird und so betätigt werden können, dass ein axiales Ausdehnen und Zusammenziehen der Klemme bewirkt wird. Es sind zwei Elemente in der Längsrichtung mit Bezug aufeinander der Klemme zugewendet, um eine Dichtverbindung mit ihr herzustellen. Auf jedem Element ist eine auf dem Umfang verlaufende, radial nach aussen und axial in der Endrichtung schräg verlaufende Keilfläche vorgesehen, und zwar im Bereiche des Endes des Elementes, das dem anderen Element zugewendet ist, wobei jede dieser Keilflächen für eine Plächenberührung mit der Keilfläche einer der Rippen des Paares dieser Klemmensegmentrippen jedes Klemmensegmerites angeordnet ist, wenn die Klemme rscLal zusammengezogen wird, um die Enden des Elementes zusammenzuziehen. Es sind ferner Mittel vorgesehen, die in einer Oberflächenberührung dichtend miteinander in Eingriff gebracht werden können und von den Elementen gemeinsam in ihren Endbareichen aufgenommen werden, um die Elemente mit Bezug aufeinander abzudichten, wenn die Klemme radial zusammengezogen wird.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus

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der Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen hervor. Es zeigen:

Pig. 1 einen längsschnitt durch die leutungen und einen Dichtungsring, der durch eine Klemme in seiner Stellung gehalten wird,

Pig. 2 eine Seitenansicht der Klemme bei Verwendung mit einer genormten Steuerausrichtung, die die Klemme mit Hilfe eines Verbinders aufnimmt,

Pig. 3 eine Draufsicht auf einen Teil der Klemme von oben,

Pig. 4 eine Draufsicht auf den in Pig. 3 gezeigten Teil der Klemme von unten,

Pig. 5 eine Seitenansicht des in Pig. 3 gezeigten Klemmenteils,

Pig. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 der Pig. 4,

Pig. 7 einen Schnitt mit teilweise fortgebrοchenen Teilen nach der Linie 7-7 der Pig. I,

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Fig. 8 einen Längsschnitt einer abgedichteten Kupplung zwischen einer ""eitung und einer Rohlingsnabe einschliesslich einer Klemme im Wenkel von etwa 90° zur Klemme zur Darstellung eines Ansatzes und einer axialen Nut derselben und

Fig. 9 einen Schnitt ähnlich wie Pig. 8 durch eine andere abgedichtete Kupplung mit einer Klemme.

Fig. 1 zeigt eine Jiochdruckkupplung mit ersten und zweiten Leitungsabschnitten Io und 12, einem Dichtungsring 14» der zwischen den Leitungsabschnitten angeordnet ist, sowie einer Klemme 16, um die Leitungsabschnitte in Richtung aufeinander zu zudrücken und somit den Dichtungsring fest zu erfassen.

Die Leitungsabschnitte Io und 12 weisen in ihrem Inneren fluchtende Strömungsmittelkanäle 18 auf, die durch Innenwände 2o begrenzt sind, die in nach aussen und nach vorn sich erweiternde Dichtungsflächen 22 im Bereiche der Endflächen 24 der Leitungsabschnitte enden. Die äusseren Wände 26 der Leutungsabschnitte enden in Flanschen 28, die nach aussen und zum Ende zu sich weiternde Oberflächen 3o haben, die an ihrem äussersten Punkt mit den Endflächen 24 der Leitungsteile

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- 12 durch eine axiale Oberfläche 32 verbunden sind. ' ■

Der Dichtungsring 14 kann zwischen den Leitungsabschnitten erfasst werden, wenn diese zur Bildung einer wirksamen Dichtung aneinandergekuppelt werden. Der Ring 14 besitzt einen inneren ringförmigen Flanschabschnitt 34 > von dem gegenüberliegend angeordnete, elastisch-biegsame Lippen 36 sich in axialer Richtung forterstrecken. Bin im wesentlichen in der Mitte angeordneter äusserer Rippenabschnitt 38 ist mit dem Elanschabschnitt 34 aus einem Stück gebildet. Jede biegsame Lippe ist mit einer äusseren Dichtungsfläche 4o versehen,-die von dem Rippenabschnitt 38 fort in einem stopfen Winkel mit Bezug auf die axialen Endoberflächen 42 der Rippen schräg verläuft, und zwar vorzugsweise in einem etwas kleineren Winkel als diejenigen der Dichtungaflachen der dichtend zu verbindenden Abschnitte mit 3ezug auf die Rippe, wenn die Lippen sich vor Herstellung der Verbindung in ihrem nicht durchgebogenen Zustand befinden. Die Lippen sind somit im wesentlichen dreieckig im Querschnitt. Der äussere Rippenabschnitt 38 hat sine verhältnismässig grosse Dicke sowie Länge und weist Seiten auf, welche dia flächen 42 bilden, die vorzugsweise in senkrechten Ebenen su der Ach.3e des Dichtungsringes angeordnet sind. Die Dicke der Rippe iav derart, dass 3ia das Ausmass der Bewegung der Leitungsabschnitta bei der in ?ig. 1 gezeigten Kupplung aufeinanderau be-

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grenzt, um so eine übermässige Durchbiegung der Dichtungsrippen über ihre Elastizitätsgrenzen hinaus zu verhindern.

Die El eicheinrichtung 16 ist aus Schmiede- oder Gusstahl zur Schaffung einer starken und robusten Klemme hergestellt, die in Yerbindung mit abdichtend zu kuppelnden Teilen, die ausserdem äusser3t hohen Drücken ausgesetzt sind, verwendet werden soll. Sie besitzt innere lagerflächen 44» die auf die ergänzenden Keiloberflächen 3o der dichtend zu verbindenden iDeile einwirken. Somit drücken beim Anziehen der Klemme die inneren lagerflächen 44 die Keiloberflächsn 3o der Leitungsabschnitte aufeinander zu. vienn die Leitungsabschnitte aufeinander gezogen werden, dann verkeilen sich wieder die inneren Dichtungsflächen 22 der Leitungsabschnitte gegen dis äussere abgeschrägte Dichtungsfläche 4o der biegsamen Lippen des Dichtungsringes, um eine Hochdruckdiüitung herzustellen, bei der die dem Druck ausgesetzte fläche auf einen Durchmesser herabgesetzt wird, der im wesentlichen gleich dem der Kanäle ist.

Die in Pig, 1 gezeigte fertiggestellte Kupplung ist äusserst starr, weil die 3ndflachen 24 der Leitungsabschnitte in fester Berührung mit der Dichtringrippe 58 sind und die Dichtungsflächen der Leitungsabachnitt;3 sich in festem Dichtungseingrixi mit der abgeschrägten DichTungsfläche 4o der elastisch

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durchgebogenen Dichtringlippen 36 befinden. Danach wird jegliche Durchbiegung oder Bewegung in der Kupplung, die ausreichen könnte, um ein Lecken infolge von Druckschwankungen innerhalb der Kupplung, von Schwingungen oder Wechseln in der !Temperatur oder dgl. zu verursachen, durch die Kupplung, die gemäss der Erfindung vorgesehen ist, wirksam ausgeschlossen. Abnutzung, Verformung und Leckagen info^ von Bewegungen sind somit ausgeschlossen. Ausserdem ist es nicht notwendig, während eine Notwendigkeit besteht, den Planschabschnitt 28 der Leitungsteile von solcher Grosse und Dicke zu machen, dass ihm eine erhebliche Starrheit erteilt wird, diese Grosse und Dicke zu übertreiben, da die Klemmkraft in grosser Mhe des Leitungskörpers ausgeübt wird und somit übermässige Biegemomente in den Planschen ausgeschlossen werden.

Die Winkligkeit der Keilflächen 3o und 44 der Leitungsabschnitte bzw. der Klemmanordnung mit Bezug auf die axiale oder die Längsachse der Kupplung muss 45 überschreiten, wenn eine wesentliche axial nach innen gerichtete Kraft auf die Leitungsabschnitte ausgeübt werden soll. Die Winkligkeit der Verteilungsflächen kann wirksam etwa zwischen 55° und 85 liegen, wobei eine Winkligkeit von 65° bevorzugt wird.

Es ist zu beachten, dass die Dichtungseinrichtungen ausser der in

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Fig. 1 gezeigten weitere Formen haben können, solange es we?-Bentlich ist, zur Herstellung einer wirksamen Dichtung eine Axialkraft auf die Leitungen auszuüben. Zwei andere bevorzugte Dichtungsringe sind in den Kupplungen der Fig. 8 und 9 gezeigt und werden im Anschluss hieran ausführlicher erörtert. Weitere mit Vorteil zu verwendende biegsame Lippendichtungsringe sind in den erwähnten USA-Patenten erläutert.

Während die bevorzugte Klemme in der Fig. 1 in einer Leitungsverbindung gezeigt ist, sei doch darauf hingewiesen, dass eine solche Klemme nicht nur bei üblichen Rohrverbindungen sondern auch in Verbindung von ölbohrrohren, wie Bohrrohren, Futterrohren oder Rohrleitungen, sowie Durchflussleitungsrohren und dgl. Verwendung finden kann. Ausser bei Rohren kann die Klemme auch in Verbindungen benutzt werden, wie sie bei Futterrohren fur Ölquellen und Rohrköpfen sowie Hängevorrichtungen, Hauptbohrventilen und Ausblaseschutzeinrichtungen sowie anderen Bohrkopfteilen, Druckbehälterverschliesseinrichtungen, Manlochabdeckungen bei Verfahrensanlagen sowie Leitungsblindflanschen mit Kupplungen vorhanden sind.

Fig. 2 zeigt die Verwendung der Klemme 16 in Verbindung mit einem Hauptbohrventil 46 und einem Bohrrohrkopf 48. Der· Bohrrohrkopf 48 ist an seinem einem Ende mit dem Bohrrohr 5o ver-

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bunden und endet an seinem anderen Ende in einem Plansch (nicht gezeigt), ähnlich dem flansch 28 der Leitungsabschnitte. Das Hauptbohrventil 46 ist mit einem Überführungsringgelenkflansch 52 gezeigt. Das Hauptbohrventil wird durch einen Verbinder 54 mit dem Bohrrohrkopf 48. verbunden, jedoch können Einrichtungen dieser Art angeformte Flanschmittel haben, die Mittel aufweisen, die so angeordnet sind, dass sie dichtend mit anderen Teilen unter Verwendung einer Klemme 16 verbunden werden können. Der Verbinder ist mit einem oberen Flansch 56 der üblichen Ringverbindungsart versehen, um eine Verbindung mit dem Flansch 52 des Hauptbohrventils herzustellen. Das untere Ende ist mit " · einem Flansch (nicht gezeigt) versehen, der den Flansch 28 der leitungsabschnitte ähnlich ist. Die Klemme 16 wird dann benutzt, um den Verbinder und den Bohrrohrkopf gemäss der vorhergehenden und der folgenden Beschreibung zu befestigen.

In den Fig. 3 bis 6 ist ein Teil der Klemme in nicht zusammengebautem Zustand gezeigt, Die Klemme besteht in ihrem zusammengebautem Zustand, wie as in den Fig. 2 und 7 deutlicher gezeigt ist, aus mehreren Teilen 6o, die durch Bolzen 62 zusammengehalten werden. Jeder Teil der Klemme umfasst ein bogenförmiges Segment 64 beträchtlicher Dicke. An jedem Ende dieses bogenförmigen Segmentes 64 ist aus einem Stück mit ihm ein Ansatz 66 angeformt, der sioii im wesentlichen, radial ~on lern zugeordneten

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■bogenförmigen Segment nach aussen erstreckt. Jeder Ansatz 66 "besitzt zwei Löcher 63, die von den Querachsen der im allgemeinen ringförmigen Klemme aus symmetrisch angeordnet sind. Die Aussenwand 7o jedes Ansatzes 66 ist flach, und jedes loch 68 weist vorzugsweise an dem Ende, welches der Aussenwand 7o benachbart ist, einen eingelassenen ballig gebogenen Sitz 72 auf. Jedes Loch 68 mündet an ihrem anderen Ende in eine Ausnehmung 74, die .in der Innenwand 76 des Ansatzes gebildet ist. Jede Ausnehmung 74 wird durch axial voneinander auf Abstand gehaltene, im allgemeinen dreieckige Bänder 75 begrenzt, die sich zwischen der radialen äusseren Ausdehnung jedes Ansatzes und den Klemmensegmenten erstrecken, Sie Wände 78 der Ausnehmung verlaufen vorzugsweise schräg von der Mittellinie der Löcher fort, was am besten aus den ?ig. 5 und 7 ersichtlich ist.

Jedss Segment 64 ist auf seinen axial voneinander auf Abstand gehaltenen Seiten jeweils auf der Innenseite mit einer bogenförmi- gen, radial nach innen verlaufenden Rippe So mit trapezförmigen Querschnitt versehen. Insbesondere der Querschnitt der Rippe So •gemäss der Darstellung in der 2Lg. 4 hat sinen G-rundabschnitt 82 erheblicher Breite, der an das Segment 64 angeformt ist_; sowie Seiten 44 und 34» die von dem Grundabschnitt radial nach aussen 3U sinem Stupf 86 konvergieren, der im wesentlichen prallel zu dam iruridaDsciiriitx 32 dsr Rippe, verläuft. Während die Hippe mit

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einem abgestumpften Ende 86 versehen ist, um Ränder geringer Festigkeit auszuschalten, ist es möglich, dass bei bestimmten Anwendungsgebieten, insbesondere wenn es sich um niedere Drücke und kleine Leitungsgafesen handelt, die Seiten 44 und 84 konvergieren, um einen ^X1and zu bilden. Die inneren Seiten 44 der beiden Rippen bilden entgegengesetzte, abgeschrägte Lagerfladen, die in ihrer Abschrägung oder Winkligkeit den Keilflächen 3o (Pig. l) des Flansches 28 der Leitungen entsprechen. Ferner bilden die Innenseiten 44 der Rippen zwischen sich eine Ausnehmung 88. In der bevorzugten Ausführungsform wird parallel zu den Rippen 8o eine angeformte Verstärkungsrippe 9o von erheblicher Breite gebildet, die symmetrisch zwischen den Rippen 8oliegt und von dem Fuss der Ausnehmung 88 aus etwas radial nach innen vorsteht.

Die Rippen 8o und die Ve^stärkungsrippe 9o werden durch eine Nut 92 überschnitten, die sich allgemein parallel zu der Längsachse der Klemme erstreckt und im Querschnitt einen bogenförmigen Fuss und divergierende Seiten 96 aufweist, die sich von der Querausdehnung des bogenförmigen Fussabschnitts nach aussen erstrecken.

In der bevorzugten Form erstreckt sich die Nut 92 in ihrer Tiefe bis zu einem Punkte von annähernd der grössten liefe der Ausneh-

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mung 88, die zwischen den trapezförmigen Rippen gebildet ist. Ferner ist in der bevorzugten Ausführungsform der Radius des bogenförmigen Fussabschnitts 94 der Nut 92 etwa 4»7 mm gross, und die Seiten der Nut divergieren von einem Berührungspunkt des bogenförmigen Fussabschnitts in einem Winkel von 7 mit Bezug auf die Länsmittellinie der Nut, wie es in der Fig. 5 gezeigt ist. Während in jedem Klemmensegment nur eine Nut gezeigt ist, liegt es do<h im Bereiche der Erfindung, die Rippen 8o und die Verstärkungsrippe 9o durch mehrere Nuten in Winkelabständen zueinander zu unterbrechen.

Ιτη zusammengebauten Zustand nach der Darstellung in Fig. 7 sind die Teile der Klemme durch mehrere Bolzen 62 miteinander verbunden, die sich durch die Löcher 68 hindurcherstrecken, und auf die Muttern 98 aufgeschraubt sind, um die Bolzen jeweils in dem zugeordneten Loch zu befestigen. Jede Mutter 98 ist mit einer ballig gebogenen Oberfläche loo vers-ehen, die mit dem ballig gebogenen Sitz 72 des Loches zusammenarbeitet und besitzt eine ümfangsflache Io2, um einen Schraubenschlüssel aufzunehmen.

Wie bereits erwähnt, beginnt bei den bekannten Klemmen, die gegenwärtig in Gebrauch sind, beim Zusammenziehen der Ansätze und bogenförmigen Segmente durch Spannen der Muttern sich durch die Ansätze sich hindurcherstreckender Bolzen ein ungleichmassiger Spannungsaufbau auf den Keillagerflächen der inneren bogenförmigen Rippen der Klemme, wobei der Berührungsbereich

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und der Druck zwischen der Klemme und den Leitungsabschnitten sich, ändern. Dieser nachteilige Zustand wird gemäss der Erfindung durch den Einschluss von einer oder mehreren Nuten 92 in jedes Klemmensegment auf ein Minimum herabgesetzt. Sobald ein Aufbau von Spannungen beginnt, ermöglicht es jede Nut dem bogenförmigen Elaaent einschliesslich seiner bogenförmigen Rippen, sich relativ einem Punkte im Bereich des Mittelpunkte des bogenförmigen !Pusses 94 der Nut zu bewegen, und somit die Hippen tatsächlich gleichmässiger mit den Leitungsabschnitten in Berührung zu halten. Wenn der Berührungsbereich zwischen den Rippen und den Leitungsabschnitten durch Verwendung der durch die Erfindung vorgesehene Klemme in solchen axial zusammengebauten Kupplungen konstanter ist, dann ist auch der Druck zwischen den beiden Seilen gleichmässiger. Infolgedessen wird eine gleichmassige Berührung hergestellt, wobei der Didatungsring die "Wirksamkeit der Dichtung unter hohen Drücken steigert. Es ist ersichtlich, dass bei Verwendung grosser Drücke die Beanspruchung an jedem bogenförmigen Element über den bogenförmigen Pussabschnitt der Nut beträchtlich ist. Demzufolge ist es wesentlich, jedes bogenförmige Segment mit beträchtlicher Dicke auszustatten. Die Vorsehung eines bogenförmigen Pussabschnitts 94 für die Nut anstatt eines in einen Rand auslaufenden Pussabschnitts schaltet die grosse Spannungskonzentration an einem besonderen Punkte aus, wie es bei der zuletzt erwähnten Porm

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Bisher wirkten beim Anziehen der Kiemtnen-Mutter auf dem Bolzen Biegebeanspruohungen auf die Bolzen ein, sowie die im wesentlichen flachen Mutterlagerflächen des Ansatzes sich leicht um ihren Grundbereich drehten und so auf den inneren Rand der Mutter einwirkten. Der ballig gebogene Sitz des loches 68 und die ballig gebogene Oberfläche loo der Mutter ermöglichen es, dass sich der Ansatz leicht dreht, ohne nennenswerte Biegebeanspruchungen in den Bolzen hervorzurufen.

So wie die beiden Abschnitte der Klemme durch Anziehen der Bolzen zusammengezogen werden, wirken die inneren einander entgegengerichteten schräg verlaufenden lageroberflächen 3o der Rippen auf die geflanschte Lagerfläche 44 der Leitu-ngsabschnitte ein, üben eine erhebliche Axialkraft auf die Leitungsabschnitte aus und drücken sie in druckdichte Lagerbeziehung mit dem Dichtungsring 14 durch Duiriibiegen der Dichtringlippen, so dass die Dichtflächen der Leitungsteile sich berühren. Demzufolge ist der Aufbau einfach, wird mit geringer Bewegung der Teile von dem anfänglichen Berührungspunkt zu dem Punkt des endgültigen Dichtungseingriffs durchgeführt und lässt sich aussäst schnell herstellen. Der Arbeiter kann leicht erkennen, ob die Muttern richtig angezogen worden sind, da die Rippe 38 des DichtEinges als ein einfaches Anschlagmittel bei der Kupplungs-

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führung der Fig. 1 dient. Gemäss der Darstellung in der Pig. 7 sind die Klemmenabschnitte so ausgebildet, dass nach "beendigtem Zusammenbau die Klemmenabschnitte nicht aufeinander treffen, sondern durch Zwischenräume Io4 getrennt bleiben. Während zwei Klemmenabschnitte gezeigt sind, ist es doch offensichtlich, dass drei oder mehr Abschnitte ebenfalls benutzt werden können.

Eine weitere Kupplung, bei der die darauf einwirkenden Spannungen beim Aufbau gleichmässiger über die gespannten Elemente und Abdichtungseinrichtungen verteilt sind, ist in Pig. 8 gezeigt.

Die Kupplung 124 schliesst eine Leitung 126 ein, die zum Ende eines Nabenrohlings 128 hinweist, der zum Abdichten der Leitung 126 angeordnet ist. Sowohl die Leitung als auch die Nabe nehmen auf den Planschen 132, 134 der Leitung bzw. der Nabe eine radial nach aussen, und axial in der Längsrichtung gerichtete ringförmige Keilfläche 13o auf. Die ringförmigen Keilflächen entsprechen den Flächen 3o, die in der Fig. 1 gezeigt sind, und können in ähnlicher Weise durch die ergänzenden, ringförmigen Keilflächen 44 der Klemmensegmente beim Aufbau der Klemme erfasst werden, um die Leitung 126 und die Nabe 128 axial zueinander zu ziehen.

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Sowohl die Leitungen als auch die Naben weisen jeweils eine radial nach aussen, axial zum Ende hin sich erweitende, ringförmige Schulter 136 auf, die jeweils eine abgeschrägte, ringförmige Dichtungsfläche begrenzt. Gremäss der Darstellung besitzt ein ringförmiger Dichtungsring 138 zwei gegenüberliegende axial zum Ende und radial nach innen gerichtete, ringförmige Dichtungsflächen 14o, die auf seiner Aussenseite gebildet sind., und von denen jede durch die Dichtungsfläche der Schulter 136 zusammenwirkend erfasst wird.

Vorzugsweise ist der Ring 133 aus elastischem Hartmetall oder ähnlichem Material gebildet, und die Oberflächen 14o sind, wenn der Ring sich im angespannten Zustand befindet, mit einem geringeren Winkel geschrägt als die Oberflächen 14o. Demgemäss zieht sich bei Aufbau der in der Fig. 8 gezeigten abgedichteten Kupplung durch Zusammenziehen der Sicherungeeinrichtungen einschliesslich der Bolzen 62, die Klemme 16 radial zusammen und die Ton der Klemme aufgenommenen Keilflächen 44 drücken die Elemente 126, 128 in der Längsrichtung gegeneinander. Gleichzeitig bewirkt die durch die Klemme herbeigeführte Axialbewegung der Leitung 126 und der Nabe 128 aufeinander zu eine Durchbiegung der Ringdichtungsflächen 14o in gespanntem Dichtungseingriff mit Bezug auf die Dichtungsflächen der Schulter 136 hinein. Es ist zu beachten, dass der ursprüngliche

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schräge Winkelunterschied zwischen den Oberflächen 136, 14o mit der axialen Länge dieser Oberflächen und dew Abstand zwischen den Elementkeilflächen und den Anschlagenden des Elementes in Beziehung gebracht werden kann, um sicherzustellen, dass der Anschlag der Elementenden als ein zwangsläufiger' Anschlag wirkt, der die Durchbiegung der Dichtungsflächen des Dichtungsringes auf einen Bereich innerhalb der elastischen Grenzen des den Dichtungsring bildenden Materials begrenzt. Wie in der Ausführungsform, die in der Pig. I gezeigt ist, führt die neuartige Klemme 16 mit den axial verlaufenden Hippen tJberbrückungsnuten 92 in Verbindung mit den ballig ge-- · bogenen Befestigungskörpern und den Sitzen loo, bzw. 72 zur Ausnahme der Befestigung zu einer gleichmässigeren Verteilung der Spannungen die beim Aufbau und beim Gebrauch auf die Kupplung einwirken, im Vergleich zu bekannten Kupplungen, die in ähnlicher Weise im Gebrauch hohen Drücken ausgesetzt sind.

Eine noch andere Ausftihrungsform einer abgedichteten Kupplung, bei der eine mit Hüten versehene Klemme gemäßs der Erfindung vorteilhaft verwendet werden kann, ist in der Pig. 9 gezeigt. Diese Ausführungsform ist in mancher Hinsicht der in Pig. 8 gezeigten ähnlich, abgesehen von den abgeschrägten Dichtungsmitteln, die an den abzudichtenden Elementen, nämlich den Leitungen Io ·, 12* geformt sind.

Gemäss der Darstellung umfasst die Leitungen Io· einen axial verlaufenden Vorsprung 142 mit einer axial zum Ende gerichteten,

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radial nach innen abgeschrägten ringförmigen Dichtungsflächen 144 auf der radialen äusseren Seite desselben, die zur Zusammenwirkung mit einer axial zum Ende gerichteten, radial nach auseen abgeschrägten, ringförmigen Dichtungsfläche 146 zum Eingriff kommt, die als eine innere Schulter auf der Leitung 12· gebildet ist und zum Ende derselben führt.

Vorzugsweise ist der Vorsprung 142 aus elastischem Hartmetall oder dergl. zusammengesetzt, und die Oberfläche 144 ist im ungespannten Zustand des Vorsprungs in einem flacheren Winkel abgeschrägt als die Oberfläche 146. Demzufolge wird beim Aufbau der Kupplung der Vorsprung 142 einschliesslich der Oberfläche 144 durchgebogen, so dass ein Flächendichtungseingriff unter Spannung mit Bezug auf die Dichtungsfläche 146 auf der Leitung 12· entsteht, und der Anschlag der Leitungsenden Io' verhindert die übermässige Beanspruchung des VorSprunges 142 über die Elastizitätsgrnzen seines Materials hinaus.

■Während bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung in den Zeichnungen gezeigt und in der Beschreibung erörtert worden sind, sollte doch klar sein, dass beträchtliche Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne von den Grundsätzen der Erfindun-g abzuweichen.

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Claims

PATENTANWÄLTE DH.ing. H. NEGENDANK · dipl.-ing. H. HAUCK · dipl-phys. W. HAMBtTHG-MÜNCHEN ZUSTELLtTNGSANSCHRIFT; HAMBURG 36 · NEUER WALL 41 TEL. 36 74 38 UND «β 41 15 TKLBGH. NEGEDAPATENT HAMBURG P 14 75 688.8 München 15 · mozartstr.23 TEL. 5 38 OB 86 —"—""—■""■""—"■""———— TBLEGR. NEGEDAPATENT MÜNCHEN G-ray Ϊ00Ι Company Hamburg, 27. Julil968 Patentansprüche

1. Klemmsegment zum Zusammenklemmen zweier abzudichtender Rohrstücke, bestehend aus einem gebogenen Schalenteil mit an seinen Enden angeformten, im wesentlichen radial •verlaufenden Ansätzen, die mit Bohrungen zur Aufnahme mehrerer Bolzen versehen sind, sowie mit zwei, im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden, gebogenen Rippen, die auf jeder Seite der Schale an der Schalen» innenfläche angeordnet sind und deren sich zugekehrte Seiten entgegengesetzt geneigte Lagerflächen bilden, die eine Ausnehmung zwischen sich begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (80) in Querrichtung von einer Nut (92) mit einem bogenförmigen Nutgrund (94) sowie mit von den Enden des Nutgrundes (94) aus nach aussen verlaufenden, divergierenden Seiten (96) durchsetzt sind, um die Bogenform der Rippen an die Belastung des Klemmsegments anzupassen, und dass beide Ansätze (66) ballig ausgebildete Sitzflächen (72, loo) für entsprechend ballig

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Unterlagen TArt 7 Jf Ab* 2 Nr.l Satz S dee Xnderunaagee. ν. 4. θ. 19C

Zt

ausgebildete Auflageflachen der Bolzen (62) bzw. Muttern (98) aufweisen.

2. Klemmsegment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

symmetrisch zwischen den Rippen (8o) eine ebenfalls von

Nut

der/(92) angeschnittene Verstärkungsrippe (9o) vorgesehen ist, die vom Nutgrund (94) geringfügig radial nach innen vorsteht.

3. Klemmsegment nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der bogenförmige Nutgrund (94) annähernd die gleiche Tiefe wie der tiefste Punkt der Ausnehmung (88) aufweist.

4. Klemmsegment nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass der Radius des bogenförmigen Nutgrundes (94) jeder Nut (92) etwa 4,7 mm beträgt und die Seiten (96) der Nut (92) von ihrem Berührungspunkt mit dem Nutgrund (94) unter einem Winkel von 7° gegenüber der Mittellinie der Nut (94) divergieren.

5. Klemmsegment nach Anspruchl, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ansatz (96) zwei Bohrungen (68) aufweist, die symmetrisch zur Längsmittellinie des Segments liegen, und jede Bohrung an den der Aussenwand (7o) des Ansatzes benachbarten Enden einen ballig gebogenen Sitz (72)

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aufweist, um die Biegebeanspruchungen herabzusetzen, die auf den sich durch die Bohrung (68) im angezogenen Zustand hindurcherstreckenden Bolzen (62) einwirken, und dass das andere Ende (74) der Bohrung (68) in eine in der gegenüberliegenden Wand des Ansatzes (66) ausgebildete Ausnehmung (74) hineinführt, welche längs einer Linie parallel zur Längsmittellinie des Segments nach innen verläuft, wobei die sich von der Mittellinie der Bohrung forterstreckenden W&nde (74) der Ausnehmung schrägt ausgebildet sind.

6. Klemmsegment nach Anspruch 51 dadurch gekennzeichnet, dass zwei Bohrungen (68) an dem Segment in der Nähe jedes seiner Enden angebracht sind und die Bohrungen zur Aufnahme von Bolzen (62) ausgebildet sind, so dass das Klemmsegment an mindestens einem gleich ausgebildeten Klemmsegment befestigter und die Segmente radial nach innen gegeneinander ziehbar sind, wodurch eine abgedichtete Verbindung der abzudichtenden Elemente herstellbar ist.

7. Muffe, bestehend aus zwei Klemmsegmenten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmsegmente an geflanschten äusseren Keilflächen von zwei Leitungen (18) angeordnet sind, wobei diese Leitungen (18) ein-

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-grander zugewendete Endflächen (24) aufweisen und jede Leitung einen axial fluchtenden Strömungsmittelkanal (2o) besitzt und ausserdem eine Aussenflache (3o) aufweist, die an den ein ander zugewendeten Enden in einer geflanschten äusseren Verteilungsflache endet, während zwischen den benachbarten Enden und der Leitung Dichtungsmittel (34) angeordnet sind, wobei die gebogenen Rippen (80) jedes Klemmsegments parallel liegen und einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen und die Basis (82) der trapezförmigen Rippen (80) eine erhebliche Breite hat, die Seiten von der Basis aus radial nach aussen (84) zu einem abgestumpften, im wesentlichen parallel zur Basis der Rippe verlaufenden Ende (86) konvergieren, und die Innenseiten (44) der Rippen mit den geflanschten äusseren Flächen (3o) der Leitungen (18) zusammenwirken.

8. Muffe nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, dass als Dichtungsmittel (34) ein geschlossener Metall-Dichtring vorgesehen ist, der aus einem inneren, ringförmigen Planschabschnitt mit gegenüberliegend angeordenten, flexiblen Lippen (36) und aus einem im wesentlichen in der Mitte angeordneten, äusseren Rippenabschnitt (38) besteht, wobei die Lippen (36) von dem Rippenabschnitt (38) schräg verlaufende, äussere Dichtflächen (4o) haben, die mit sich erweiternden Dichtflächen (22)

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an den Ieitungsstücken (18) zusammenwirken und die druckbeaufschlagte Fläche auf einen Durchmesser herabsetzen können, der im wesentlichen gleich dem der Kanäle ist.

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