DD298542A5 - Rohrkupplung - Google Patents

Abstract

Die Rohrkupplung weist einen Huelsenabschnitt mit mindestens einem Ende zum Aufnehmen eines Rohrs auf. Dieses Ende ist mit einer im wesentlichen konisch geformten Stuetzflaeche fuer einen Dichtring versehen. Mit Hilfe eines Druckrings wird im Zusammenwirken mit der Stuetzflaeche der Dichtungsring um ein in den Huelsenabschnitt eingefuehrtes Rohr zusammengedrueckt. Der Dichtungsring besteht aus einem im Umfangsrichtung kompressiblen, jedoch im Querschnitt relativ wenig verformbaren, ringfoermigen Kern, der insbesondere aus einem schraubenfoermigen Koerper mit im wesentlichen kreisfoermigen Windungen gebogen sein kann. Der Dichtungsring weist ferner eine Huelle aus elastomerem Material auf, die den eigentlichen Dichtungsring bildet und den ringfoermigen Kern sowohl in Querschnittsrichtung als auch in Umfangsrichtung vollstaendig umschlieszt. Die Stuetzflaeche hat in Druckrichtung gesehen einen progressiv abnehmenden Durchmesser.{Rohrkupplung; Huelsenabschnitt; Dichtring; Druckring; Ringkern}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Die Erfindung betrifft eine Rohrkupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Aus der FR-A-2072296 ist eine Rohrkupplung bekannt, bei der der Dichtungsring eine Dichtungsschicht aufweist, die den schraubenförmigen Kernring sowohl in Umfangsrichtung als auch in Querschnittsrichtung umschließt. Dabei umschließt die Dichtungsschicht den Kernring nicht vollständig, so daß auf einem axialen Ende des Rings ein kreisförmiger Schlitz ausgebildet ist.

Im Rahmen der Erfindung hat sich gezeigt, daß ein6 Konstruktion mit vollständigem Einschluß des Kernrings durch die Dichtungsschicht auch in der Querschnittsebene besonders geeignet ist zur Verwendung im Zusammenhang mit einem Hülsenabschnitt zum Anpassen und Verbinden von Rohren mit verschiedenen Durchmessern; diese Konstruktion ist insbesondere geeignet zum Überbrücken von Unterschieden des Außendurchmessers bei Rohren mit dem gleichen nominalen Durchmesser (= Innendurchmesser), jedoch aus unterschiedlichem Material. Bei Verwendung eines Dichtungsrings mit einer derartigen Dichtungsschicht-im Gegensatz zu einer Ausführungsform mit einem Schlitz auf einem axialen Ende des Rings-ist es einfacher, den Ring gleichförmig tangential zusammenzudrücken.

Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Erkenntnis wird ein verbesserter Hülsenabschnitt vorgeschlagen, um maximalen Vorteil aus den großen Toleranzen bei Verwendung des ausgewählten Dichtungsrings zu ziehen, während der Querschnittsdurchmesser des Dichtungsrings relativ klein gehalten werden kann, so daß man einen relativ dünnen Dichtungsring erhält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stützfläche, gesehen in der Andruckrichtung einen progressiv abnehmenden Durchmesser aufweist. Dies bedeutet, daß die Stützfläche geringflächig konkav ist und daher in Andruckrichtung eine zunehmende Konizität aufweist.

Beim Anpressen des Dichtungsrings gegen die Stützfläche eines derartigen Hülsenabschnittes, übt die Stützfläche anfänglich eine relativ reduzierte Kraft auf den Dichtungsring in einer Richtung parallel zur Achse des zu verbindenden Rohrs aus, während eine relativ große Reaktionskraft zur Rohrachse ausgeübt wird. Daher kann dieser Dichtungsring relativ leicht zu einem geringeren Durchmesser zusammengedrückt werden. Für den erfindungsgemäßen Dichtungsring, dor sich - im Mittel - in einem relativ großen Ausmaße zusammenziehen muß, ist dies nicht nur ein pi aktischer Vorteil, sondern auch die Bedingung für einen gleichförmigen und daher zuverlässigen Dichtungsdruck um das abzudichtende Rohr.

Mit einer vorgegebenen Andruckkraft auf den Dichtungsring erreicht dieser Dichtungsdruck sein Maximum bei maximalem Rohrdurchmesser für den die Kupplung und der Dichtungsring ausgestaltet sind. Dies ist als Vorteil anzusehen, da die Tendenz des Rohrs, durch den Dichtungsring unter dem Einfluß des Drucks innerhalb der Kupplung zu gleiten, mit dem maximalen Rohrdurchmesser maximal ist. Daher verbessert die Erfindung auch die Zugfestigkeit der Kupplung.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schicht oder Hülle an ihrem zu dem Andruckring weisenden axialen Ende mit einer konischen Lagerfläche versehen, die komplementär zu der konischen Andruckfläche des Druckring >st. Dies verhindert, daß der Dichtungsring um seine Kreisachse wälzt.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1: eine Längsschnittansicht einer geraden erfindungsgemäßen Rohrkupplung zum Verbinden zweier Rohrabschnitte mit verschiedenem Durchmesser, wobei die konische Stützfläche der rechten Hälfte der Kupplung erfindungsgemäß ausgeformt ist;

Fig. 2: eine Detailschnittansicht der erfindungsgemäßen, konischen Stützfläche sowie der Andruckfläche des damit zusammenwirkenden Druckrings;

Fig. 3: eine Teilschnittansicht des Dichtungsrings im kontrahierten Zustand, um einem Rohr mit maximalem Durchmesser und Fig.4: eine Detailansicht ähnlich Fig.3 mit dem gleichen Dichtungsring im komprimierten Zustand um ein Rohr, dessen Durchmesser dem minimalen Durchmesser entspricht.

Figur 1 zeigt eine gerade Rohrkupplung 1 in Form einer Verbindungshülse zum Verbinden von Rohren, deren Durchmesser zwischen Dmax und DmIn variiert. An jedem Ende der Hülse 1 sind Flansche 2 bzw. 2 a vorgesehen, die konisch geformte Stützflächen 3 bzw. 3 a für die Dichtungsringe 4 bzw. 4 a zum Umgeben der Rohre 10 bzw. 11 aufweisen. Ein Druckring 5 ist mit einer relativ steilen konischen Andruckfläche 6 versehen, durch die der Dichtungsring 4 (an der rechten Seite) gegen die konische Stützfläche 3 durch Festziehen der Befestigungsbolzen 7 angedrückt werden kann. Am linken Ende der Verbindungshülse 1 wird ein mutterförmiger Druckring 5 a verwendet.

Die Dichtungsringe 4 bzw. 4 a weisen einen Kern 8 und eine Hülle 9 aus ßlastomerem Material, beispielweise einem geeigneten Gummi oder Kautschuk, auf, die den Kern vollständig umschließt und so einen geeigneten Dichtungsring bilden. Der Kern 8 wird durch eine Schraubenfeder gebildet, die zu einem Kreisring gebogen ist. Bei der Herstellung kann man mit einer geraden Schraubenfeder beginnen, deren Länge dem gewünschten Durchmesser im unbelasteten Zustand entspricht, wobei die freien Enden in geeigneter Weise miteinander verbunden werden.

Die Hülle 9 ist relativ dünn und beträgt abhängig vom Durchmesser des Dichtungsrings etwa 5 bis 20% des mittleren Durchmessers des Dichtungsringquerschnitts.

Bei der Herstellung des Dichtungsrings kann man z.B. mit einem geraden Schiauchstück aus nicht ausgehärtetem oder nicht vollständig ausgehärteten Gummi, Kautschuk oder Kunststoff beginnen. In ein Schlauchstück, das von einem durchgehenden Schlauch in der gewünschten Länge abgeschnitten wird, wird die als Kern dienende Schraube zunächst eingesetzt, und danach wird die Struktur zu einem geschlossenen Ring gebogen; die freien Enden der Feder werden miteinander verbunden, und die Schlauchenden werden über eine bestimmte Strecke übereinander geschoben. Der Dichtungsring ist dann zum (vollständigen) Aushärten in einer geeigneten Form fertig. Während des Aushärtens fließt die durch den übereinanderliegenden freien Schlauchenden gebildete Verdickung aus, so daß man schließlich einen Dichtungsring mit gleichförmiger Querschnittsform über den gesamten Umfang erhält. Beim Aushärten wird die Hülle 9 des Dichtungsrings 4 an einem axialen Ende, das beim Einsatz zu dem Druckring 5 weist, mit einer konischen Fläche versehen, die komplementär zu der konisch geformten Druckfläche 6 ist.

Aufgrund der Eigenschaften des schraubenförmigen Kerne 8 sowie in Verbindung mit der relativ geringen Dicke der Hülle 9, kann der so gebildete Dichtungsring relativ leicht zu einem geringeren Durchmesser zusammengedrückt werden. Aufgrund der relativ leichten Kompressibilität In Umfangsrichtung kann im Prinzip ein einziger Dichtungsring zum Abdichten des gesamten Durchmesserbereichs Dmin bis Dmax der Kupplung verwendet werden. Die rechte Hälfte in Fig. 1 illustriert den Fall, bei dem der Durchmesser des zu verbindenden Rohrs 10 den Maximalwert hat, für den die Kupplung ausgelegt ist. In diesem Fall erfordert der Dichtungsring 4 nur eine relativ geringfügige Kompression in Umfangsrichtung. Die linke Hälfte der Fig. 1 zeigt jedoch den Fall, bei dem das zu verbindende Rohr 11 einen Durchmesser entsprechend dem Minimaldurchmesser aufweist, für den die Kupplung ausgelegt ist. In diosem Fall muß der Dichtungsring in Umfangsrichtung so weit zusammengedrückt werden, daß die Zwischenräume zwischen den aufeinanderfolgenden Windungen des Kernrings 9 im wesentlichen geschlossen sind. Dabei kann der Dichtungsring 4 (oder 4a) sogar beim Dmin hinaus in Umfangsrichtung komprimiert werden, ohne daß dies zu einer wesentlichen Veränderung der Querschnittsform des Dichtungsrings führt.

Während in der linken Hälfte in Fig. 1 sowohl die Druckfläche 6a als auch die Stützfläche 3a eine gerade Querschnittsform aufweisen, zeigt die rechte Hälfte in Fig. 1 die spezifische Form der konischen Stützfläche 3 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie sich insbesondere auch aus Fig. 2 ergibt, ist diese Stützfläche geringfügig konkav bezüglich der Kupplungsachse. Der Durchmesser nimmt dabei in Druckrichtung des Druckrings nicht proportional sondern progresssiv ab. Figur 2 zeigt, daß dia Neigung der Stützfläche 3 von z. B. 20° am Außenumfang auf z. B. 75" am Innenumfang zunimmt, während die Druckfläche 6 des Druckrings 5 eine konstante Konizität, von z. B. 60° aufweist. Figur 2 zeigt ferner, daß die Druckfläche 6 an einem axial vorstehenden ^Masenabschnitt" 5a des Druckrings 5 ausgebildet ist, so daß der Druckring mit seiner Druckfläche 6 in den Raum bewegt werden kann, der von der konkav-konischen Stützfläche 3 umgeben wird.

Die Lage des Druckrings 5 entsprechend den ausgezogenen Linien in der Zeichnung entspricht der Anfangslage des Rings, wenn der nicht-verformte Dichtring mit einem Querschnittsdurchmesser d 9 die Stützfläche 3 und die Druckfläche 6 gerade berührt. Die erste Lage des Druckrings ist mit 5' gekennzeichnet, die bestimmt wird durch den am Umfang komprimierten Kern-Querschnittskreis d 8, der gerade die Stützfläche 3 sowie die Druckfläche 6 und den kleinsten Rohrdurchmesser Dmin berührt. Die Wirkung dieser konkav-konischen Form der Stützfläche 3 besteht darin, daß beim Drücken des Dichtrings dieser anfänglich einer relativ großen Kraftkomponente in Axialrichtung ausgesetzt wird und daher in Umfangsrichtung leicht komprimiert werden kann. Dies schafft einen günstigeren Ausgleich zwischen den Dichtungsdrücken, die auf die konische Fläche 3 bzw. auf die Rohre 10 bzw. 11 einwirken.

Gemäß Fig.3 wird der Dichtungsring 4 beginnend mit dem Ausgangszustand in Fig. 1 (auf der rechten Seite) schließlich um ein Rohr 10 mit Maximaldurchmesser (Dm ix) mit Hilfe des Druckrings 5 geklemmt. D> oei verbleibt der Ring 8 mit Schrauben, Feder und Kern normalerweise in seiner ursprünglichen Querschnittsform, während sich die Hülle 9 weitgehend an die Flächen 3 und 6 sowie die Rohrfläche „angepaßt" hat.

Gemäß Fig.4 ist der gleiche Dichtungsring auf ein Rohr 11 mit Minimaldurchmesser Dmin geklemmt. Wiederum wird der Ring 8 aus Schraubenfeder und Kern im wesentlichen in seiner ursprünglichen, kreisförmigen Querschnittsform gehalten, während die Hülle 9 sich in noch stärkerem Maße an die Flächen 3,6, die Rohrfläche und an die Fläche des Hülsenabschnitts 1 „angepaßt" hat, die die Stützfläche 3 begrenzen

Die Figuren 3 und 4 zeigen ferner einen erfindungsgemäßen Dichtungsring, der mit mehreren mit Umfangsabstand angeordneten hakenartigen Elementen 20 aus z. B. Metal! in der Hülle 9 versehen ist, wobei diese Elemente in die Fläche des zu verbindendan Rohrs 10,11 greifen sollen, wenn der Dichtungsring 2 in Umfangsrichtung komprimiert wird, um die Zugkraft der Kupplung noch weiter zu erhöhen.

Diese hakenartigen Elemente beeinträchtigen nicht die Kompressibilität des Dichtungsrings in Umfangsrichtung und können auch an der Seite des Dichtungsrings angeordnet sein, die von dem Druckring weg weist, wenn eine einem hohen Druck widerstehende Verbindung zwischen dem Hülsenabschnitt und dem Rohr gewünscht ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Elemente 20 mit ihren äußeren Enden an der konisch geformten Druckfläche 6 des Druckrings 5 an. Dabei ist vorteilhaft, daß die Elemente beim Andrücken des Dichtungsrings 4 durch den Druckring 5 in das Material des Rohrs gedrückt werden, das direkt verbunden werden soll.

Der in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen verwendete Begriff „Hülsenabschnitt" ist breit zu interpretieren und erfaßt insbesondere auch gekrümmte Hülsen, T-Verbindungen und Verbindungssockel von Kupplungen.

Claims (4)

1. Rohrkupplung mit einem Hülsenabschnitt, bei dem zumindest ein Ende zum Einsetzen in ein Rohr vorgesehen ist und dieses Ende mit einer im wesentlichen konischen Stützfläche für einen Dichtungsring versehen ist, sowie mit einem Druckring, durch den gemeinsam mit der Stützfläche der Dichtungsring um ein Rohr komprimiert werden kann, das in den Hülsenabschnitt eingesetzt ist, wobei der Dichtungsring aus einem in Umfangsrichtung kompressiblen, jedoch im Querschnitt relativ wenig verformbaren Ringkern und aus einer Hülle aus elastomerem Material besteht, die den eigentlichen Dichtungsring bildet und den Ringkern sowohl in Querschnittsrichtung als auch in Umfangsrichtung vollständig umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche in Druckrichtung gesehen, einen progressiv abnehmenden Durchmesser aufweist.

2. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus einem Schraubenkörper mit im wesentlichen kreisförmigen Windungen gebogen ist.

3. Rohrkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der konischen Stützfläche von vorzugsweise 20° an der Außenseite auf vorzugsweise 75° auf der Innenseite zunimmt, wobei die Druckfläche des Druckrings eine konstante Neigung von etwa 60° aufweist.

4. Rohrkuppluf g nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einem axialen Ende des Dichtungsrings mehrere in Umfangsrichtung im Abstand angeordnete hakenartige Elemente an der Außenhülle vorgesehen sind, die mit ihren Zähnen nach innen über den Innenumfang der Hülle hinausragen und in die Oberfläche des zu verbindenden Rohrs beim Festziehen des Druckrings eingreifen, während die äußeren Enden der hakenartigen Elemente bis zur konisch geformten Druckfläche des Druckrings und/oder der konisch geformten Stützfläche des Hülsenabschnitts sich erstrecken.