DE10016956A1 - Verbindungsanordnung für zwei Rohrstücke - Google Patents

Abstract

Anordnung zur Verbindung eines ersten mit einem zweiten Rohrstück, wobei um eine Öffnung des ersten Rohrstücks herum ein rohrartiges Anschluss-Stück fixiert ist, mit dem ein rohrartiges Anschluss-Stück in Eingriff steht, welches das zweite Rohrstück umgibt und dabei gegen wenigstens eine außenseitige Anschlagschulter oder sonstige Außen-Erweiterung des zweiten Rohrstücks derart drückt oder aliegt, dass letzteres über seine Öffnung in abgedichteter Strömungsverbindung mit der Öffnung des ersten Rohrstücks steht, wobei die die jeweiligen Öffnungen umgebenden und/oder begrenzenden Öffnungsbereiche der beiden Rohrstücke als direkt aufeinander liegende Dichtstellen ausgebildet und angeordnet sind, und durch das Anschluss-Gegenstück das zweite Rohrstück mit seinem Öffnungsbereich direkt gegen den Öffnungsbereich des ersten Rohrstücks innerhalb des Anschluss-Stücks gedrückt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verbindung eines ersten mit einem zweiten Rohrstück, wobei um eine Öffnung des ersten Rohrstücks herum ein rohrartiges Anschluß-Stück fixiert ist, mit dem ein rohrartiges Anschluß- Gegenstück in Eingriff steht. Dieses umgibt das zweite Rohrstück und drückt dabei gegen wenigstens eine außenseitige Anschlagschulter oder sonstige Außen-Erweiterung des zweiten Rohrstücks derart, dass letzteres über seine Öffnung in abgedichteter Strömungsverbindung mit der Öffnung des ersten Rohrstücks steht.

Winklige Rohrverbindungen müssen zum Transport verschiedener Medien (Luft, Gas, Wasser, Öl, Kraftstoff usw.) aus Sicherheits- und Zuverlässigkeitsgründen dicht ausgeführt sein. Die Erfüllung dieser Anforderungen ergibt bei einteiligen oder mehrteiligen und verschraubten Winkel-Rohrverbindungen einige Schwierigkeiten. Mehrteilige Winkelverbindungen erfordern unterschiedliche Arbeitsprozesse mit Schweißen oder Löten. So ist es allgemein bekannt, an eine längsseitige Öffnung eines Grundrohres einen Anschlußstutzen mit Außengewinde anzuschweißen. Die dabei entstehende Schweiß-Fügestelle muß zur Erfüllung obiger Anforderungen ausreichend dicht sein, was Probleme bei der Herstellung und Montage ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei vermindertem Konstruktions-, Herstellungs- und Bauteileaufwand die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Abdichtung im Verbindungsbereich zweier insbesondere winklig angeschlossener Rohre zu erhöhen.

Zur Lösung wird bei einer Anordnung mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Öffnungsbereiche der beiden zu verbindenden Rohrstücke, welche die jeweiligen Rohröffnungen umgeben und/oder begrenzen, als direkt aufeinanderliegende Dichtstellen oder Dichtflächen ausgebildet und angeordnet sind, wobei durch das Anschluß-Gegenstück das zweite Rohrstück mit seinem Öffnungsbereich direkt gegen den Öffnungsbereich des ersten Rohrstücks innerhalb des Anschluß-Stücks gedrückt ist. Da erfindungsgemäß sich die wesentliche Dichtung durch die beiden direkt aneinanderliegenden Rohrstück-Bereiche herbeiführen läßt, muß die gegebenenfalls verschweisste Fügestelle zwischen dem Außengewinde- Anschlußstutzen und dem ersten Rohrstück bzw. Grundrohr nicht mehr wie noch nach dem Stand der Technik mit hohem Aufwand möglichst dicht ausgeführt sein. Die Funktion der Dichtung übernehmen jetzt die vorzugsweise metallischen, aneinandergedrückten Dichtflächen bzw. Dichtstellen der zu verbindenden Rohrstücke. Dadurch läßt sich eine Vereinfachung in der Herstellung und der Montage sowie eine Erhöhung der Betriebszuverlässigkeit erreichen.

Vor allem bei Rohrstückverbindungen, bei welchen die beiden Rohrstücke mit einem Winkel größer als 0° und kleiner als 180° zu verbinden sind, ist eine Ausbildung der Erfindung vorteilhaft, nach der zumindest der Öffnungsbereich an einem Ende des zweiten Rohrstücks als spezieller Dichtkopf ausgebildet ist, der zur Anlage an den Öffnungsbereich des ersten bzw. Grundrohrstücks angepaßt ist. Die Dichtfunktion läßt sich so durch die spezielle Bearbeitung im Öffnungsbereich des Grundrohres und die Ausbildung eines spezifischen Dichtkopfs am Rohrende des zweiten Rohrstücks erreichen. So kann ein insbesondere winkliger Rohranschluß im Hochdruckbereich eingesetzt werden. Der Außengewinde-Anschlußstutzen muß bei dieser Bauweise keine Abdichtungs-, sondern nur noch Befestigungsaufgaben übernehmen und garantieren. Gleichwohl wird die Abdichtung der Gesamt-Verbindungsanordnung noch nach einer Ausbildung der Erfindung erhöht, wonach das Anschluß-Stück (ggf. mit Außengewinde) mit seiner gesamten Innen-Wandung das zweite Rohrstück umgibt, also auch einschließlich von dessen Dichtstelle(n) oder Dichtkopf. Zur Schaffung eines spezifischen Öffnungsbereichs im ersten Rohrstück bzw. Grundrohr besteht eine Ausbildung der Erfindung darin, den dortigen Öffnungsbereich in der Rohrwandung an der Längs- oder Stirnseite als Vertiefung auszubilden. Um dabei eine effektive Abdichtungsfunktion sowie eine zentrierende Positionierwirkung zu erzielen, ist es zweckmäßig, die Vertiefung im Öffnungsbereich mit einer sich vorzugsweise keilartig verjüngenden Grundform zu versehen, wobei die Verjüngung bzw. Verengung mit zunehmender Nähe zum Inneren des ersten Rohrstücks bzw. Grundrohres erfolgt.

Um den Abdichtungsbereich und die zentrierende Positionierwirkung zwischen den beiden Rohrstücken noch wirkungsvoller zu gestalten, ist nach einer Ausbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Öffnungsbereich bzw. Dichtkopf des zweiten Rohrstücks mit wenigstens einer Fase versehen ist, die zur Anlage an eine entsprechend abgeschrägte Fläche des ersten Öffnungsbereichs gestaltet ist. Diese Ausbildung stellt eine effektive Ergänzung zur zuvor genannten keilartigen Ausbildung des Abdichtungs-Öffnungsbereichs des ersten Rohrstücks mit keilförmig abgeschrägten Anlageflächen dar.

Der Einsparung von Baukomponenten und der Erzielung einer einfachen, übersichtlichen Konstruktion dient eine Ausbildung der Erfindung, nach der die Außen-Erweiterung des zweiten Rohrstücks sich innerhalb des Anschluß- Gegenstücks zumindest teilweise befindet und außerhalb des (anderen) Anschluß-Stücks angeordnet ist, wobei die Außen-Erweiterung einen lichten Abstand zu einem Ende des Anschluß-Stücks aufweist. Dieser lichte Abstand braucht durch kein zusätzliches Bauteil ausgefüllt zu sein.

Alternativ jedoch, um eine wirkungsvolle Kraftübertragung vom Anschlußgegenstück auf den Dicht-Öffnungsbereich bzw. Dichtkopf des zweiten Rohrstücks zu erreichen, ist bei einer anderen Ausbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Anschlagschulter oder sonstige Außen-Erweiterung des zweiten Rohrstücks mit einem Abstand bzw. ohne Berührung vom bzw. mit dem Anschluß-Gegenstück angeordnet ist. Zwischen den Anschluß-Gegenstück und der Außen-Erweiterung ist ein Kraftübertragungsmittel derart eingeschaltet, dass eine vom Gegenstück im Zusammenwirken mit dessen Abstützung am Anschluß- Stück ausgehende achsparallele Schubkraft in einen Druck des Dichtkopfes bzw. Öffnungsbereichs des zweiten Rohrstücks gegen den Öffnungsbereich des ersten Rohrstücks resultiert. Hierdurch ist eine Kraftübertragung weitgehend ohne Verlust möglich, was die Effizienz und Zuverlässigkeit der Abdichtung erhöht.

Weitere Einzelheiten, Merkmale, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des vorbekannten Standes der Technik und bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie aus den Zeichnungen. Diese zeigen jeweils im Rohr-Längsschnitt in

Fig. 1 eine vorbekannte Verbindungsanordnung (Stand der Technik)

Fig. 2 und Fig. 3 unterschiedliche Rohr-Verbindungsanordnungen nach der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 sind ein erstes Rohrstück 1 und ein zweites Rohrstück 2 miteinander in eine Strömungsverbindung derart gesetzt, dass ihre Mittel- bzw. Strömungsachsen 1a bzw. 2a einen rechten Winkel 3 bilden. Zur Bildung einer Anschlußstelle für das zweite Rohrstück 2 ist das erste Rohrstück 1 auf seiner achsparallelen Längsseite mit einer Vertiefung 4 ausgebildet, welche eine Rohr- Queröffnung 5 für das zweite Rohr 2 umgrenzt. Die Vertiefung 4 bildet gleichsam einen Öffnungsbereich sowie eine Fügestelle, in der ein Anschlußstutzen 6 mit Außengewinde 7 eingesetzt und mittels Schweißen fixiert ist. Das dem angeschweißten Ende entgegengesetzte Ende des Anschlußstutzens 6 ist mit einer keilförmig vertieften Stirnseite 8 ausgebildet, in die das zweite Rohrstück 2 mit seinem stirnseitigen Dichtkopf 9 eintaucht. Der Dichtkopf 9 ist mit keilartig abgeschrägten Anschlagflächen 10 gestaltet, die zusammen mit den senkrecht zur Mittelachse 2a verlaufenden Rohrstirnseitenabschnitten 11 den die Öffnung 12 des zweiten Rohrs 2 umgebenden Öffnungsbereich bilden. Die Rohröffnung 12 des zweiten Rohrstücks 2 fluchtet mit der Rohr-Queröffnung 5 des ersten Rohrstücks, so dass sich zwischen beiden eine Fluid-Strömung ausbilden kann. Damit sich die Keil-Stirnseite 8 des Anschlußstutzens 6 und die Anschlagflächen 10 des Rohr-Dichtkopfes 9 im Sinne einer effektiven Fluid-Abdichtung satt aufeinanderlegen, ist eine Überwurfmutter 13 vorgesehen, die mit ihrem Innengewinde 14 in Eingriff mit dem Außengewinde 7 des Anschlußstutzens 6 steht. Das freie Stirnende 15 der Überwurfmutter 13 ist mit einer nach radial innen vorspringenden Druckringschulter 16 gestaltet, welche gegen eine komplementäre und eine radiale Außenerweiterung bildende Anschlagschulter 17 des zweiten Rohrstücks 2 drückt. Mit zunehmender Verschraubung der Überwurfmutter 13 in Richtung zum ersten Rohrstück 1 läßt sich dieser Druck und damit die Abdichtung zwischen der Keil-Stirnseite 8 des Anschlußstutzens 6 und der Anschlagfläche 10 des Dichtkopfes 9 des zweiten Rohrstücks 2 erhöhen. Allerdings hängt die Qualität der Abdichtung zusätzlich noch von der Güte der Schweiß-Fügestelle 18 zwischen dem stirnseitigen Ende des Anschlußstutzens 6 im Öffnungsbereich bzw. in der Vertiefung 4 des ersten Rohrstücks 1 ab. Die Praxis hat gezeigt, dass diese Schweiß-Fügestelle im Hinblick auf Abdichtung, Haltbarkeit und Lebensdauer problematisch bzw. nachteilig ist.

Dagegen kommt es bei dem Erfindungsbeispiel nach Fig. 2 nicht mehr wesentlich auf die Abdichtung durch die Schweiß-Fügestelle 18 in der Vertiefung 4 der Rohrwandung an. Die seitliche Vertiefung 4 des ersten Rohrstücks 1 umgibt - abgegrenzt durch einen Trichtervorsprung 19 - einen eigenständigen Öffnungsbereich 20, welcher die Rohr-Queröffnung 5 des ersten Rohrstücks 1 umgrenzt. Der Öffnungsbereich 20 ist im Querschnitt mit einer zum Dichtkopf 9 des zweiten Rohrstücks 2 komplementären Form gestaltet, um ein satt anliegendes Aufnehmen des Dichtkopfes 9 auf die inneren Schräganlageflächen 21 und den Trichterboden 22 des Trichtervorsprungs 19 zu ermöglichen. Der Trichterboden 22 verläuft parallel zur Mittelachse bzw. Strömungsrichtung des ersten Rohrstücks 1. Auf dem Trichterboden 22 liegt der Dichtkopf 9 mit seinem Rohrstirnseitenabschnitt 11, und auf der umlaufenden Schräganlagefläche 21 mit seiner Anschlagfläche 10 satt bzw. flächig an. Der Anlagedruck läßt sich durch die bereits weiter oben erwähnte Druckringschulter 16 am Stirnende 15 der Überwurfmutter 13 in Verbindung mit einer Schiebehülse 23 erhöhen. Diese umgibt den Außenmantel des zweiten Rohrstücks 2 gleitend bewegbar und ist an ihrem dem Dichtkopf 9 abgewandten Ende mit einer von ihrem Außenmantel abstehenden Anlageschulter 24 versehen, wogegen die Druckringschulter 16 der Überwurfmutter 13 drücken kann. So läßt sich bei Verschrauben der Überwurfmutter 13 in Richtung zum ersten Rohrstück 1 das dem Dichtkopf 9 zugewandte bzw. nächstliegende Ende der Schiebehülse 23 gegen die Anschlagschulter 17 des zweiten Rohrstücks 2 drücken, welche die Abgrenzung bzw. den Beginn des stirn- bzw. endseitigen Dichtkopfes 9 des zweiten Rohrstücks 2 bildet. Der Dichtkopf 9 hat dabei etwa die Grundform einer pilzartigen, radialen Erweiterung.

Beim Erfindungsbeispiel nach Fig. 3 entfällt die Notwendigkeit einer Schiebehülse. Das dem ersten Rohrstück 1 zugeordnete Ende des zweiten Rohrstücks 2 ist auch nicht als pilzartig ausgeprägter Dichtkopf ausgeführt, sondern im Bereich seiner stirnseitigen Außenecken mit einer ringartig umlaufenden Fase 25 versehen. Diese dient zur satten Anlage auf die Schräganlagefläche 21 des durch den Trichtervorsprung 19 definierten Öffnungsbereichs 20 im Seitenmantel des ersten Rohrstücks 1. Die Ringfase 25 läßt sich leicht durch Abschrägen ursprünglicher stirnseitiger Eckkanten des Rohrstücks 2 erzeugen. Die Überwurfmutter 13 ist mit ihrer Druckringschulter 16 in Anlage an die Anschlagschulter 17 des zweiten Rohrstücks 2 gesetzt. Dazu ist die Anschlagschulter 17 im Vergleich zur Ausführung nach Fig. 2 entsprechend weit nach oben versetzt, so dass die Anschlagschulter 17 an ihrer Unterseite einen Abstand 26 zum gegenüberliegenden Ende des Außengewinde- Anschlußstutzens 6 aufweist.

Bezugszeichenliste

1

1

. Rohrstück

1

a Mittelachse

2

2

. Rohrstück

2

a Mittelachse

3

rechter Winkel

4

Vertiefung

5

Rohr-Queröffnung

6

Anschlußstutzen

7

Außengewinde

8

Keil-Stirnseite des Anschlußstutzens

9

Dichtkopf

10

Anschlagfläche

11

Rohrstirnseitenabschnitt

12

Rohröffnung

13

Überwurfmutter

14

Innengewinde

15

Stirnende

16

Druckringschulter

17

Anschlagschulter

18

Schweiß-Fügestelle

19

Trichtervorsprung

20

Öffnungsbereich

21

Schräganlageflächen

22

Trichterboden

23

Schiebehülse

24

Anlageschulter

25

Ringfase

26

Abstand

Claims (14)

1. Anordnung zur Verbindung eines ersten mit einem zweiten Rohrstück (1, 2), wobei um eine Öffnung (5) des ersten Rohrstücks (1) herum ein rohrartiges Anschluss-Stück (6) fixiert ist, mit dem ein rohrartiges Anschluss- Gegenstück (13) in Eingriff steht, welches das zweite Rohrstück (2) umgibt und dabei gegen wenigstens eine außenseitige Anschlagschulter (17) oder sonstige Außen-Erweiterung des zweiten Rohrstücks (2) derart drückt oder anliegt, dass letzteres über seine Öffnung (12) in abgedichteter Strömungs­ verbindung mit der Öffnung des ersten Rohrstücks steht, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die die jeweiligen Öffnungen umgebenden und/oder begrenzenden Öffnungsbereiche der beiden Rohrstücke als direkt aufein­ ander liegende Dichtstellen ausgebildet und angeordnet sind, und durch das Anschluss-Gegenstück das zweite Rohrstück mit seinem Öffnungsbe­ reich direkt gegen den Öffnungsbereich des ersten Rohrstücks innerhalb des Anschluss-Stücks gedrückt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei wenigstens der Öffnungsbereich be­ ziehungsweise das entsprechende Ende des zweiten Rohrstücks als Dicht­ kopf ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkopf zum Öff­ nungsbereich des ersten Rohrstücks komplementär gestaltet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von den beiden Rohrstücken wenigstens deren Öffnungsbereiche aus Metall hergestellt sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rohrstücke in einem Winkel zueinander angeordnet sind.

5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Anschluss-Stück mit seiner gesamten Innenenwandung das zweite Rohrstück umgibt.

6. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass einer der Öffnungsbereiche in einer Längsseite oder - wandung des ersten Rohrstücks mit einer Öffnungsrichtung schräg oder senkrecht zu dessen Längsachse und/oder Strömungsrichtung angeordnet ist.

7. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Öffnungsbereich des ersten Rohrstücks in dessen stirn- oder längsseitiger Rohrwandung als Vertiefung ausgebildet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungs­ bereich beziehungsweise die Vertiefung eine sich in Richtung zum Inneren des ersten Rohrstücks hin vorzugsweise keilartig verjüngende Grundform aufweist.

9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Öffnungsbereichs einen die Öffnung unmittelbar umgren­ zenden Abschnitt, der parallel zu einer Achse des ersten Rohrstücks ver­ läuft, und einen direkt daran anschließenden, weiteren Rampenabschnitt aufweist, der zur Achse schräg verläuft.

10. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Öffnungsbereich beziehungsweise Dichtkopf des zwei­ ten Rohrstücks mit wenigstens einer Fase versehen ist, die zur Anlage an eine entsprechend abgeschrägte Fläche des ersten Öffnungsbereichs ge­ staltet ist.

11. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Aussen- Erweiterung des zweiten Rohrstücks innerhalb des Anschluss-Gegenstücks zumindest teilweise außerhalb des Anschluss-Stücks angeordnet ist, da­ durch gekennzeichnet, dass die Aussen-Erweiterung einen lichten Abstand zu einem Ende des Anschluss-Stücks aufweist.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussen-Erweiterung des zweiten Rohrstücks im Abstand vom be­ ziehungsweise ohne Berührung mit dem Anschluss-Gegenstück angeord­ net ist, und zwischen dem Anschluss-Gegenstück und der Aussen- Erweiterung ein Kraftübertragungsmittel derart eingeschaltet ist, dass eine vom Gegenstück ausgehende achsparallele Schubkraft in einen Druck des Dichtkopfes beziehungsweise Öffnungsbereichs des zweiten Rohrstücks gegen den des ersten Rohrstücks resultiert.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungsmittel als das zweite Rohrstück umgebende oder umfas­ sende Schiebehülse ausgeführt ist, die entlang des zweiten Rohrstücks bewegbar gelagert ist und mit je einem Ende am Gegenstück und an der Aussen-Erweiterung des zweiten Rohrstücks anliegt.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebe­ hülse eine von ihrer Aussenseite oder von ihrem Aussenmantel abstehende Anlageschulter oder sonstige Erweiterung aufweist, wogegen das am An­ schluß-Stück abgestützte Anschluss-Gegenstück anschlagen und drücken kann.