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Rohrkupplung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rohrkupplung mit einer Überwurfmutter mit konischer Innenfläche und einem mit dieser Überwurfmutter verschraubbaren Gewindestück.
Bei Rohrkupplungen dieser Art umfasst die Überwurfmutter eine Dichtungshülse, die gemäss einer bekannten Ausführung eine konische Aussenfläche, eine zylindrische, zur Umschliessung des Rohrendes bestimmte Innenfläche und eine plane Stirnfläche besitzt. Die Konizität der Aussenfläche an der Dichtungshülse entspricht dabei der Konizität der Innenfläche an der Überwurfmutter, so dass beim Anziehen der Überwurfmutter die Dichtungshülse, welche sich auf dem Rohrende festsetzt, mitgenommen wird und dabei eine erhebliche Torsionsbeanspruchung auf das Rohr ausübt.
Da sich die Dichtungshälse nur um einen geringen Betrag, jedoch über eine relativ grosse Länge verengt, tritt am Rohr praktisch keine Einschnürung ein, so dass auf das Rohr einwirkende Zugkräfte nur durch die Reibung zwischen der zylindrischen Innenfläche der Dichtungshülse und der Rohroberfläche aufgenommen werden.
Anderseits sind schon Rohrkupplungen bekanntgeworden, bei welchen die Dichtungshülse eine einwärts ragende Schulter aufweist, welche beim Anziehen der Überwurfmutter eine radiale Kontraktion erfährt und sich dabei in das Rohr eingräbt und in diesem eventuell auch eine relativ starke Einschnürung erzeugt.
Bei dieser Kupplungsart wird zwar das Rohrende in der Kupplung in ausreichendem Masse gesichert, jedoch besteht die Gefahr eines Rohrbruches an der Einschnürungsstelle, insbesondere dann, wenn Zugspannungen und Vibration gleichzeitig auftreten, wie dies bei Druckleitungen in der Praxis oft der Fall ist. Bei einer dieser bekannten Rohrkupplungen ist die Konizität der Aussenfläche an der Dichtungshülse vor dem Anziehen der Überwurfmutter grösser als die Konizität an der Innenfläche derselben. Die radiale Kontraktionder die konische Aussenfläche aufweisenden Schulter findet dabei durch Anpassung der Konizität der Innenfläche an diejenige der Aussenfläche beim Anziehen der Überwurfmutter statt.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Schaffung einer Rohrkupplung, welche die vorgenannten Nachteile vermeidet. Die erfindungsgemässe Rohrkupplung zeichnet sich dabei dadurch aus, dass die konische Aussenfläche der Dichtungshülse in an sich bekannter Weise einen kleineren Neigungswinkel aufweist als die konische Innenfläche der Überwurfmutter, so dass beim Verschrauben der Überwurfmutter, durch Verformung des geschwächten Endes der Dichtungshülse, eine flache Einschnürung im umschlossenen Rohrende erzielbar ist.
Neben der Erzeugung einer nur flachen Einschnürung im Rohr, welche dasselbe nicht schwächt, hat diese Kupplung auch den Vorteil, dass das Rohr nur relativ kleinen Torsionsbeanspruchungen ausgesetzt ist.
Dies rührt daher, dass die Dichtungshülse beim Anziehen der Mutter sich mit ihrem konischen Ende relativ rasch auf dem Rohr festklemmt und infolge der anfänglich noch relativ stark unterschiedlichen Konizität der entsprechenden Flächen die Dichtungshülse bei der Drehung der Überwurfmutter nicht mitgenommen wird. Ein weiterer Vorteil der Rohrkupplung besteht auch darin, dass sie mit einer sehr einfach und deshalb wirtschaftlich herstellbaren Dichtungshülse auskommt.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Rohrverbindung im Längsschnitt vergrössert dargestellt.
Es zeigen, Fig.1 die erste Ausführungsform, wobei der Figurenteil links der Linie A - A die Verbindung vor und der Teil rechts derselben die Verbindung nach dem völligen Zusammenschrauben der Ver-
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bindungsmuffen darstellt, Fig. 2 die zweite Ausführungsform.
In Fig. l sind mit 1 und 2 gezogene Kupferrohre mit völlig unbearbeiteten Enden bezeichnet, zu deren Verbindung eine mit Aussengewinde versehene Muffe 3 und eine diese überlappende, mit entsprechendem Innengewinde versehene Überwurfmuffe 4 dienen. Die beiden Muffen weisen an ihren gegeneinander gerichteten Enden je eine konische Innenfläche 5, 6 auf, durch welche ein freier Raum im Bereich der Rohrenden gebildet wird. In diesem freien Raum befinden sich zwei je über ein freies Ende des betreffenden Rohres aufgeschobene Dichtungshülsen 7, 8, die eine zylindrische Innenfläche zur Aufnahme des Rohrendes aufweisen, während ihre äusseren Enden konisch auf die Rohre 1, 2 zulaufende Aussenflächen 9, 10 besitzen.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, weisen diese konischen Flächen 9, 10 einen kleineren Neigungswinkel auf als die ihnen zugeordneten konischen Innenflächen 5 und 6 der Muffen 3 und 4. Die Dichtungshülsen bestehen ebenfalls aus Kupfer, vorzugsweise von der gleichen Härte wie die Rohrstücke 1, 2, während die Muffen 3 und 4 aus Messing hergestellt sind. Statt Messing könnte für diese Muffen auch Bronze oder ein anderes ähnliches Material Verwendung finden.
Es ist leicht ersichtlich, dass beim Gegeneinanderziehen der Muffen 3 und 4 infolge der ungleich konischen Flächen 5, 6 und 9, 10 die voneinander abgekehrten Hülsenende 11, 12 radial einwärts gestaucht werden und eine leichte Einschnürung 13 der Rohrwandungen über deren ganze Stärke verursachen (Fig. l, rechte Seite).
Diese Einschnürung verläuft nach beiden Seiten allmählich in den ursprünglichen Rohrdurchmesser, d. h. es entstehen keine Unstetigkeitsstellen und insbesondere keine Rillen bzw. Einkerbungen, welche die Wandstärke der Rohrenden schwächen würden. Im Gegensatz zu bisher vorgeschlagenen derartigen Verbindungssystemen entsteht also keine Verletzung der Rohraussenfläche, sondern die ganze Rohrwandung wird leicht eingeschnürt. Durch die Anpressung der Hülsenenden 11, 12 auf die Rohre und die gemeinsame Deformation wird an diesen Stellen gleichzeitig auch ein gas-und flüssigkeitsdichter Abschluss erzeugt.
Ausser den genannten Radialkräften bewirkt der axiale Zug der Muffen insbesondere auch eine axiale Druckkraft auf die Dichtungshülsen, so dass deren plane Stirnflächen 14 gegeneinandergepresst werden und ebenfalls dichtend aneinander anliegen. Es ist hiebei von Bedeutung, dass die Dichtungshülsen sich so zueinander einstellen können, dass die Stirnflächen 14 auf dem ganzen Umfang aneinander anliegen.
Im dargestellten Beispiel ist die Stossfuge der Dichtungshülse mit jener der Rohrenden auf gleicher axialer Höhe angeordnet, wobei die Rohrenden nicht aneinander anliegen.
Zwischen diese Rohrenden, die nicht bearbeitet sein müssen, erstreckt sich je ein einwärtsragender Ringwulst 15 jeder Dichtungshülse. Diese Ringwülste dienen als Anschläge für die Rohrenden, welche verhindern, dass diese letzteren über die Trennstelle hinaus in die Dichtungshülsen eingeschoben werden können bzw. gewährleisten, dass ein Ausbau der Rohre in radialer Richtung ohne vorangehende axiale Verschiebung nach dem Lösen der Verbindung möglich ist. Diese genannten Ringwülste 15 können in andern Fällen auch weggelassen werden, so dass die Rohrenden selbst mehr oder weniger aneinander stossen und die Dichtungshülsen eine durchgehende zylindrische Innenfläche besitzen.
Auch in diesem Falle ist es natürlich von Vorteil, die Rohrverbindungsteile so anzubringen, dass die Stossfuge der Dichtungshülse in axialer Richtung mit jener der Rohrenden übereinstimmt.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, kann die beschriebene Rohrverbindung durch einfaches Losschrauben und Zurückschieben der Muffen gelöst werden, worauf die Rohrenden mit den auf ihnen sitzenden Teilen bequem in radialer Richtung ausgefahren werden können. Auf diese Weise lassen sich Reparaturen und Änderungen an den Verbindungsstellen bzw. ein Auswechseln bestimmter Rohrabschnitte ohne die unangenehmen durch Deformation bewirkten Längenänderungen fest eingespannter Rohrteile vornehmen.
Um ein Undichtwerden der Rohrverbindung auch bei Deformation der Rohre in der Umgebung der Verbindungsstelle zu verhindern, ist es zweckmässig, den zylindrischen Bohrungsteil der beiden Muffen 3 und 4 im Durchmesser nicht nur dem Rohraussendurchmesser anzupassen, sondern auch sich über eine genügende axiale Länge erstrecken zu lassen, für welche die Härte des Rohres und dessen Durchmesser massgebend sind.
In Fig. 2 ist eine Rohrverbindung, deren eines Kupplungsglied statt aus einer Muffe, aus einem Fitting besteht. dargestellt. Der mit Aussengewinde versehene Fitting 20, welcher eine Bohrung 21 und eine plane Stirnseite 22 aufweist, ist in eine Muffe 4'eingeschraubt, die in deren Ausbildung der Muffe 4 in Fig. 1 entspricht. Diese enthält ebenfalls eine Dichtungshülse 8'mit einer konischen Aussenfläche 10', wobei deren Stirnfläche 14'an die Stirnseite 22 des Fittings 20 mittels der verspannten Muffe 4'gepresst wird, so dass zwischen diesen beiden Teilen eine flüssigkeits-und gasdichte Abschluss-Verbindung hergestellt ist.
Die Ausbildung der Muffe 4'und der Dichtungshülse 8'ist im übrigen gleich. wie bei den entsprechenden Teilen in Fig. 1.
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Selbstverständlich lassen sich Rohrenden in der in Fig. 2 dargestellten Weise auch mit andern Teilen als Fittingen verbinden, z, B. mit Armaturen usw.
Auch lassen sich in beschriebener Weise auch Rohre aus andern Materialien als Kupfer verbinden, z. B. solche aus Eisen, Leichtmetall und Kunststoff.
Es hat sich gezeigt, dass fast in allen Fällen eine Differenz im Neigungswinkel zwischen der konischen Aussenfläche 10'der Dichtungshülse 8'und dem konischen Bohrungsteil 6'der Muffe 4'von zirka 50 genügt, um eine Einschnürung 13'des Rohres 2'in seiner Wandung zu erzeugen. Bei der Wahl des Neigungswinkels ist übrigens zu berücksichtigen, dass zwischen Muffe und Dichtungshülse beim Festziehen der ersteren keine Verklemmung eintritt und die Dichtungshülse sich nicht zusammen mit derselben auf dem Rohr verdreht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Rohrkupplung mit einer Überwurfmutter mit konischer Innenfläche und einem mit dieser Überwurfmutter verschraubbaren Gewindestück, wobei mindestens die Überwurfmutter eine Dichtungshülse umfasst, die eine konische Aussenfläche, eine zylindrische, zur Umschliessung des Rohrendes bestimmte Innenflä- che und eine plane Stirnfläche besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die konische Aussenfläche (10, 10') der Dichtungshülse (8) in an sich bekannter Weise einen kleineren Neigungswinkel aufweist als die konische Innenfläche (6) der Überwurfmutter (4), so dass beim Verschrauben der Überwurfmutter, durch Verformung des geschwächten Endes der Dichtungshülse, eine flache Einschnürung im umschlossenen Rohrende erzielbar ist.