DE102022101924A1

DE102022101924A1 - Rohrverbindung mit Klemmring

Info

Publication number: DE102022101924A1
Application number: DE102022101924.1A
Authority: DE
Inventors: Gerd Berghaus; Harald Pott; Tim Geisler
Original assignee: Voss Fluid GmbH
Current assignee: Voss Fluid GmbH
Priority date: 2022-01-27
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2023-07-27
Also published as: WO2023144208A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rohrverbindung (1), aufweisend eine Rohrleitung (2) mit einem umgeformten Verbindungsabschnitt (4), der entgegen einer Montagerichtung (M) kegelstumpfförmig zunimmt und dort an seiner Außenumfangsfläche eine umlaufende Dichtfläche (6) bildet und an diese anschließend eine Schulter mit einer Anschlagfläche (8) aufweist, und einen Anschlussstutzen (10) mit einem Anschlussgewinde (12) und einer Anschlussbohrung (14), die von ihrer Öffnung mit einem Kegelwinkel korrespondierend zum kegelstumpfförmigen Verbindungsabschnitt (4) der Rohrleitung (2) im Bereich der Dichtfläche (6) angepasst kegelstumpfförmig abnimmt und dort am Innenumfang eine umlaufende Anschlussfläche (16) zur Anlage an der Dichtfläche (6) bildet, und ein Überwurf-Verschraubungsteil (18) mit einem Spanngewinde und mit einer Durchgangsöffnung (22), die am Innenumfang eine in Montagerichtung M weisende umlaufende Spannfläche (24) aufweist, und einen Klemmring (26), welcher mit einer inneren Umfangsfläche (44) zur Rohrleitung (2) weisend in der Durchgangsöffnung (22) des Überwurf-Verschraubungsteils (18) zwischen der Spannfläche (24) des Überwurf-Verschraubungsteils (18) und der Anschlagfläche (8) der Rohrleitung (2) angeordnet ist. Der Klemmring (26) weist ein einstückig geschlossenes Ringprofil und einen Außenumfang mit radial geöffneten Ausnehmungen (32a, 32b) auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung, zum Anschluss einer insbesondere metallischen Rohrleitung. Die Rohrverbindung weist eine Rohrleitung mit einem umgeformten Verbindungsabschnitt auf, der entgegen einer Montagerichtung kegelstumpfförmig zunimmt. Im kegelstumpfförmigen Bereich bildet der Verbindungsabschnitt an seiner Außenumfangsfläche eine umlaufende Dichtfläche. An die Dichtfläche anschließend weist der Verbindungsabschnitt eine Schulter mit einer Anschlagfläche auf. Die Rohrverbindung weist weiterhin einen Anschlussstutzen mit einem Anschlussgewinde und einer Anschlussbohrung auf. Die Anschlussbohrung nimmt von ihrer Öffnung mit einem Kegelwinkel kegelstumpfförmig ab. Der Kegelwinkel ist insbesondere korrespondierend zum kegelstumpfförmigen Verbindungsabschnitt der Rohrleitung im Bereich der Dichtfläche angepasst. Die Anschlussbohrung bildet dabei am Innenumfang eine umlaufende Anschlussfläche zur Anlage an der Dichtfläche. Weiterhin weist die Rohrverbindung ein Überwurf-Verschraubungsteil mit einem Spanngewinde auf. Das Überwurf-Verschraubungsteil weist eine Durchgangsöffnung auf, die am Innenumfang eine in Montagerichtung weisende umlaufende Spannfläche aufweist. Die Rohrverbindung weist zudem einen Klemmring auf, der mit einer inneren Umfangsfläche zur Rohrleitung weisend in der Durchgangsöffnung des Überwurf-Verschraubungsteils angeordnet ist. Dabei ist der Klemmring zwischen der Spannfläche des Überwurf-Verschraubungsteils und der Anschlagfläche der Rohrleitung angeordnet.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Überwurf-Verschraubungsteil mit einem Klemmring sowie einen Klemmring für eine derartige Rohrverbindung.
Oben beschriebene Rohrverbindungen werden zum Beispiel bei hydraulischen Systemen im Maschinen- und Fahrzeugbau verwendet. Derartige Rohrverbindungen werden für Rohrleitungen mit Rohrdrücken von bis zu 800 bar verwendet. Damit bei diesen Rohrdrücken die Dichtheit der Rohrverbindung zuverlässig gewährleistet ist, müssen ausreichend große axiale Spannkräfte durch das Überwurf-Verschraubungsteil auf den Verbindungsabschnitt der Rohrleitung, insbesondere auf die Anschlagfläche und die Dichtfläche, und auf die Anschlussfläche des Anschlussstutzens übertragen werden.
So ist zum Beispiel eine derartige Rohrverbindung aus der WO2014/187675 A1 bekannt, bei der zwischen einer dem Anschlussstutzen zugekehrten Spannfläche des Überwurf-Verschraubungsteils und der Anschlagfläche der Rohrleitung ein Klemmring angeordnet ist. Der Klemmring weist eine an der Anschlagfläche der Rohrleitung im angezogenen Zustand anliegende Gegenfläche auf, die in ihrer Neigung korrespondierend an die Neigung der Anschlagfläche derart angepasst ist, dass eine vollflächige Kraftübertragung erfolgen kann. Der Klemmring bewirkt, dass Material-Grate, die an der Anschlagfläche bei der Umformung der Rohrleitung aufgrund der hohen Verformungsdrücke zwischen den Segmenten des Spannelementes entstehen können, sich nicht in das Überwurf-Verschraubungsteil eingraben, so dass die Rohrleitung beim Andrehen des Überwurf-Verschraubungsteils nicht mitdreht. Der Klemmring erhöht zusätzlich insbesondere eine Biegewechselfestigkeit der Rohrverbindung.
Der aus dem Stand der Technik bekannte Klemmring weist ein Ringprofil auf, welches radial derart geschlitzt ist, dass die Ringkontur an einer Stelle von einem Trennschlitz vollständig durchtrennt ist. Der bekannte Klemmring kann dadurch in einem Übermaß gefertigt werden, um in das Überwurf-Verschraubungsteil eingepresst zu werden und/oder bei der Montage axial und radial gegen die Rohrleitung angepresst zu werden.
Trotz der Vorteile bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Klemmring besteht noch ein Verbesserungspotenzial, um eine gleichmäßige radiale Verpressung und Einspannung des Rohres am umgeformten Rohrende zur Erhöhung der Biegewechselfestigkeit zu ermöglichen. Insbesondere durch das geschlitzte Ringprofil kann es zu einem Verzug des Klemmrings bei der Fertigung kommen. Weiterhin kann es bei hohen Montagekräften zu einer ovalartig wirkenden, radialen Anpressung des Klemmrings auf die Rohrleitung kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverbindung zu Verfügung zu stellen, welche die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet und eine verbesserte Standzeit und vorzugsweise eine verbesserte, insbesondere gleichmäßigere Anpressung aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Klemmring ein einstückig geschlossenes Ringprofil aufweist, und der Klemmring einen Außenumfang mit radial geöffneten Ausnehmungen aufweist. Bei der Erfindung handelt es sich um eine Optimierung des bekannten Klemmrings durch einen geschlossenen Ring, der sich ohne den bisherigen Trennschlitz verformen und in das Überwurf-Verschraubungsteil einpressen lässt. Mittels des einstückig geschlossenen Ringprofils wird eine gleichmäßige radiale Verpressung und Einspannung des Rohres am umgeformten Rohrende zur Erhöhung der Biegewechselfestigkeit ermöglicht. Insbesondere wird weiterhin durch den fehlenden, aus dem Stand der Technik bekannten Trennschlitz und die insbesondere gleichmäßig angeordneten Ausnehmungen bei einer Endmontage der Rohrleitung eine gleichmäßigere - nicht ovale - radiale Anpressung des Klemmrings in Montagerichtung hinter dem umgeformten Verbindungsabschnitt erzeugt, die eine verbesserte, radiale Einspannung zur Aufnahme von Biegewechselbelastungen zur Folge hat.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Ausnehmungen als radiale Einstiche ausgebildet. Zweckmäßig erstrecken sich diese radialen Einstiche zumindest teilweise über die axiale Erstreckung des Klemmrings. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei herausgestellt, dass die radialen Einstiche sich vorzugsweise jeweils über die vollständige axiale Erstreckung des Klemmrings erstrecken. Weiterhin hat es sich für die Fertigung als vorteilhaft erwiesen, wenn die radialen Einstiche einen abgerundeten Nutgrund aufweisen, so dass die Einstiche in einem Querschnitt des Klemmrings betrachtet halbkreisartig ausgebildet sind.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung sind die Ausnehmungen als axiale Einstiche ausgebildet. Zweckmäßig sind die axialen Einstiche von einer in Montagerichtung zur Anschlagfläche der Rohrleitung weisenden Stirnseite des Klemmrings ausgehend axial gegen die Montagerichtung weisend über einen Teil der axialen Erstreckung des Klemmrings ausgebildet. Vorteilhaft sind die axialen Einstiche dabei derart ausgebildet, dass im Bereich der axialen Einstiche der Klemmring radiale Durchbrüche aufweist. Die axialen Einstiche in die Stirnseite des Klemmrings ermöglichen im Bereich der Einstiche eine ausgeprägte Materialverformung, so dass insbesondere bei einem Einpressen des Klemmrings in das Überwurf-Verschraubungsteil eine niedrige Einpresskraft notwendig ist. Weiterhin kann der Klemmring aufgrund der axialen Einstiche und der daraus resultierenden leichteren Materialverformung bei einer Montage der Rohrverbindung stärker gegen den Umfang der Rohrleitung gepresst werden.
Hinsichtlich der vorgenannten Ausführungen der Ausnehmungen bzw. des Klemmrings hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn in einer besonderen Variante der Erfindung über den Umfang des Klemmrings zwölf bis vier Ausnehmungen gleichmäßig verteilt ausgebildet sind. Besonders vorteilhaft ist zudem eine Variante, gemäß welcher insbesondere zehn bis sechs, vorzugsweise acht Ausnehmungen gleichmäßig verteilt ausgebildet sind. Eine gleichmäßige Anordnung der Ausnehmungen erzeugt vorteilhafthaft eine gleichmäßige, insbesondere nicht ovale, radiale Anpressung des Rings am dem Umfang der Rohrleitung.
Insbesondere ist der Klemmring gemäß einer Ausführung der Erfindung in der Durchgangsöffnung des Überwurf-Verschraubungsteils eingepresst angeordnet. Zweckmäßig ist dabei der Klemmring derart eingepresst, dass der Klemmring axial verlustsicher in dem Überwurf-Verschraubungsteil gehalten ist. Vorteilhaft verringert der eingepresste Klemmring den Montageaufwand vor Ort und in einem weiteren Aspekt das Fehlerpotenzial für Fehlmontagen.
Um insbesondere das Einpressverhalten des Klemmrings in die Durchgangsöffnung des Überwurf-Verschraubungsteils zu optimieren, weist der Klemmring im Vergleich zu der Durchgangsöffnung ein Übermaß auf. Dabei weist der Klemmring in einer vorteilhaften Ausführung im Vergleich zu der Durchgangsöffnung in einem unverpressten Zustand einen maximalen Außendurchmesser auf und der maximale Außendurchmesser des Klemmrings ist insbesondere größer als ein minimaler Durchgangsöffnungsdurchmesser des Überwurf-Verschraubungsteils in einem Klemmringlagerabschnitt. In dem Klemmringlagerabschnitt ist der Klemmring zweckmäßig im verpressten Zustand angeordnet.
Insbesondere kann mittels einer winkligen Anstellung des Klemmrings ein Übermaß des Klemmrings im Vergleich zur Durchgangsöffnung des Überwurf-Verschraubungsteils bereitgestellt werden. Zweckmäßig können sich auch weitere vorteilhaft auf das Einpressverhalten und die Verformung des Klemmrings wirkende Eigenschaften durch die winklige Anstellung des Klemmrings ergeben.
Eine bevorzugte winklige Anstellung des Klemmrings wird zweckmäßig dadurch erreicht, dass der Außenumfang des Klemmrings und insbesondere eine innere Umfangsfläche des Klemmrings kegelstumpfförmig mit einem Kegelwinkel in einem Bereich von 10° bis 40°, insbesondere 15° bis 30°, vorzugsweise 20° ausgebildet sind. Zweckhaft ist dadurch die innere Umfangsfläche derart kegelstumpfförmig ausgebildet, dass sich in einem unverpressten Zustand des Klemmrings ein Innendurchmesser in die Montagerichtung weisend vergrößert bzw. sich insbesondere ein Außendurchmesser in die Montagerichtung weisend vergrößert. Insbesondere wenn die innere Umfangsfläche des Klemmrings kegelstumpfförmig ausgebildet ist, ist das Einführen eine Rohrleitung durch das Überwurf-Verschraubungsteil mit eingepresstem Klemmring leichter.
Hinsichtlich einer möglichst hohen axial wirkenden Kraftübertragung beim Einspannen des Klemmrings hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Klemmring eine zur Spannfläche des Überwurf-Verschraubungsteils weisende Anlagefläche aufweist, welche senkrecht zu der Montagerichtung ausgebildet ist. Die senkrechte Anlagefläche reduziert Kraftverluste, die aufgrund von radialen Kraftumlenkungen sowie den daraus resultierenden Reibkräften entstehen können. Dementsprechend kann vorteilhaft der Klemmring in einer alternativen oder ergänzenden Ausführung eine zur Anschlagfläche der Rohrleitung weisende Gegenfläche aufweisen, welche in einem montierten Zustand senkrecht zu der Montagerichtung ausgebildet ist.
Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausführung zur Erhöhung der radialen Einspannkraft und zur Erzeugung eines daraus resultierenden besseren Halts der Rohrleitung innerhalb der Rohrverbindung, insbesondere innerhalb des Überwurf-Verschraubungsteils, weist der Klemmring eine zur Spannfläche weisende Anlagefläche auf, welche in einem Kegelwinkel in Montagerichtung weisend ansteigend ausgebildet ist. Zweckmäßig lassen sich die radial und axial wirkenden Kraftkomponenten über den Kegelwinkel einstellen, wobei sich besonders vorteilhafte Resultate ergeben, wenn der Kegelwinkel in einem Bereich von 50° bis 130°, insbesondere 70° bis 110°, vorzugsweise 90° ausgebildet ist. Zweckmäßig kann in diesem Sinne der Klemmring gemäß einer alternativen oder ergänzenden Variante der Erfindung eine zur Anschlagfläche der Rohrleitung weisende Gegenfläche aufweisen, welche in Montagerichtung weisend einen Kegelwinkel einschließt. Entsprechend dem vorgenannten ist auch hier der Kegelwinkel in einem Bereich von 50° bis 130°, insbesondere 70° bis 110°, vorzugsweise 90° ausgebildet.
Entsprechend den vorhergehenden Ausführungen besteht eine vorteilhafte Variante der Erfindung darin, dass die Anschlagfläche der Rohrleitung und/oder die Spannfläche des Überwurf-Verschraubungsteils korrespondierend zu ihren jeweiligen Kontaktflächen ausgebildet sind. In diesem Sinne ist insbesondere die Anschlagfläche der Rohrleitung korrespondierend zu der Gegenfläche des Klemmrings parallel erstreckend ausgebildet. Alternativ oder ergänzend kann auch die Spannfläche des Überwurf-Verschraubungsteils zu der Anlagefläche des Klemmrings parallel erstreckend ausgebildet sein. Die jeweils parallelen, zueinander weisenden Flächen haben eine besonders große Kontaktfläche und gleichmäßige Kraftübertragung zur Folge.
Zweckmäßig weist der Klemmring in einer vorteilhaften Variante der Rohrverbindung eine Einführfläche auf. Die Einführfläche schließt sich dabei insbesondere gegen die Montagerichtung weisend der inneren Umfangsfläche an. Vorteilhaft ist die Einführfläche kegelstumpfartig radial nach außen von der inneren Umfangsfläche abgewinkelt ausgebildet. Die Einführschräge kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass die Rohrleitung leichter durch die Durchführöffnung hindurchgeführt bzw leichter in dem Klemmring angeordnet werden kann. Die kegelstumpfartige Einführschräge kann insbesondere derart gestaltet sein, dass sich die Rohrleitung bei einem Einstecken in Montagerichtung selbstständig zum Klemmring zentriert, so dass bei einem Einspannen insbesondere die radiale Klemmkraft gleichmäßig über den Umfang der Rohrleitung verteilt wird.
Besonders vorteilhaft für die Herstellung hat sich gezeigt, dass zumindest der Klemmring aus einem Automatenstahl, insbesondere 11 SMnPb30+C nach DIN EN 10277 ausgebildet ist. Zweckmäßig ist der Klemmring aus diesen Stählen besonders gut mit spanenden Fertigungsverfahren, insbesondere auf automatischen Werkzeugmaschinen, zu fertigen.
Zweckmäßig ist das Überwurf-Verschraubungsteil als eine Schraubmutter mit einem außenliegenden Werkzeugangriff, insbesondere als eine Sechskantmutter ausgebildet. Die Schraubmutter ist vielseitig einsetzbar und leicht montier- sowie demontierbar.
Die der Erfindung zugrunde gelegte Aufgabe kann zudem durch ein Überwurf-Verschraubungsteil mit einem Klemmring für eine Rohrverbindung nach einer der vorgenannten Ausführungen dadurch gelöst werden, dass der Klemmring und das Überwurf-Verschraubungsteil die Merkmale des Klemmrings und des Überwurf-Verschraubungsteils gemäß des Anspruchs 1 aufweisen. Zweckmäßig kann eine derartige erfindungsgemäße Kombination aus Überwurf-Verschraubungsteil mit einem Klemmring die Merkmale des Klemmring und/oder des Überwurf-Verschraubungsteils zumindest einer der vorgenannten Ausführungen aufweisen, so dass sich die entsprechenden vorteilhaften Effekte einstellen.
Ebenfalls wird die der Erfindung zugrunde gelegte Aufgabe durch einen Klemmring für eine Rohrverbindung nach einer der vorgenannten Ausführungen gelöst. Dieser Klemmring weist dafür zumindest die Merkmale des Klemmrings gemäß dem Anspruch 1 auf. Vorteilhafte Ausführungen des Klemmrings weisen die Merkmale des Klemmrings nach zumindest einer der vorgenannten, zu der Rohrverbindung beschriebenen Ausführungen auf.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung und den abhängigen Unteransprüchen.
Es zeigen:

1 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Rohrverbindung in einem unverspannten Zustand,
2 eine Schnittansicht entlang einer Montagerichtung auf die Rohrverbindung gemäß 1,
3 eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Rohrverbindung aus 1 in einem verspannten Zustand,
4 eine Schnittansicht entlang einer Montagerichtung auf die Rohrverbindung gemäß 3,
5 eine perspektivische Darstellung eines ersten erfindungsgemäßen Klemmrings,
6 eine Schnittansicht entlang A-A durch den erfindungsgemäßen Klemmring gemäß 5,
7 eine Schnittansicht entlang B-B durch den erfindungsgemäßen Klemmring gemäß 5,
8 eine vergrößerte Ansicht der Schnittfläche C gemäß 7,
9 eine perspektivische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Klemmrings,
10 eine Schnittansicht entlang D-D durch den erfindungsgemäßen Klemmring gemäß 9,
11 eine Schnittansicht entlang E-E durch den erfindungsgemäßen Klemmring gemäß 9,
12 eine Schnittansicht eines als Mutter ausgebildeten Überwurf-Verschraubungsteils und
13 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Überwurf-Verschraubungsteils mit einem eingesetzten Klemmring.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 bis 4 zeigen eine Rohrverbindung 1 zum Anschluss einer insbesondere metallischen Rohrleitung 2.
Die Rohrverbindung weist, wie insbesondere in den 2 und 4 dargestellt, eine Rohrleitung 2 mit einem umgeformten Verbindungsabschnitt 4 auf. Der Verbindungsabschnitt 4 nimmt entgegen einer Montagerichtung M kegelstumpfförmig zu und bildet dort an seiner Außenumfangsfläche eine umlaufende Dichtfläche 6. Weiterhin weist der Verbindungsabschnitt 4 eine sich an die Dichtfläche 6 anschließende Schulter mit einer Anschlagfläche 8 auf.
Weiterhin weist die Rohrverbindung 1 einen Anschlussstutzen 10 mit einem Anschlussgewinde 12 und einer Anschlussbohrung 14 auf. Der Anschlussstutzen 10 ist insbesondere in den 2 und 4 dargestellt. Die Anschlussbohrung 14 des Anschlussstutzens 10 nimmt von ihrer Öffnung mit einem Kegelwinkel korrespondierend zum kegelstumpfförmigen Verbindungsabschnitt 4 der Rohrleitung 2 im Bereich der Dichtfläche 6 angepasst kegelstumpfförmig ab. Insbesondere beträgt der Kegelwinkel 24°. Dabei bildet die Anschlussbohrung 14 dort am Innenumfang eine umlaufende Anschlussfläche 16 zur Anlage an der Dichtfläche 6.
Die Rohrverbindung 1 weist weiterhin ein Überwurf-Verschraubungsteil 18 mit einem Spanngewinde 20 und mit einer Durchgangsöffnung 22 auf. Wie insbesondere in den 2, 4, 12 und 13 dargestellt, weist das Überwurf-Verschraubungsteil 18 am Innenumfang eine in Montagerichtung M weisende umlaufende Spannfläche 24 auf.
Zudem weist die Rohrverbindung 1 einen Klemmring 26 auf. Der Klemmring 26 ist in einer ersten Ausführungsvariante insbesondere in den 2, 4 und 5 bis 8 und in einer vorteilhaften weiteren Variante in den 9 bis 11 dargestellt. Der Klemmring 26 ist mit einer inneren Umfangsfläche zur Rohrleitung 2 weisend in der Durchgangsöffnung 22 des Überwurf-Verschraubungsteils 18 zwischen der Spannfläche 24 des Überwurf-Verschraubungsteils 18 und der Anschlagfläche 8 der Rohrleitung 2 angeordnet. Zweckmäßig weist der Klemmring 26 zudem eine Gegenfläche 28 zur Anlage an der Anschlagfläche 8 des Verbindungsabschnitts 4 der Rohrleitung 2 auf. Vorteilhaft weist der Klemmring 26 dazu noch eine Anlagefläche 30 zur Anlage an der Spannfläche 24 des Überwurf-Verschraubungsteils 18 auf. Insbesondere ist die Rohrverbindung 1 derart ausgebildet, dass spätestens in einem in den 3 und 4 dargestellten verspannten Zustand der Rohrverbindung 1 die Spannfläche 24 des Überwurf-Verschraubungsteils 18 gegen die Anlagefläche 30 des Klemmrings 26 und die Gegenfläche 28 des Klemmrings 26 gegen die Anschlagfläche 8 der Rohrleitung 2 verspannt ist. Zweckmäßig wird dadurch weiterhin die Rohrleitung 2 mit ihrer Dichtfläche 6 in Montagerichtung M weisend gegen die Anschlussfläche 16 des Anschlussstutzens 10 verspannt.
Der Anschlussstutzen 10 kann im Sinne der Erfindung Teil eines Verbinders sein, welcher, wie in den 1 bis 4 dargestellt, beidseitig einer Mittelachse jeweils einen Anschlussstutzen 10 zum Verbinden mit einer Rohrleitung 2 aufweist. Weiterhin kann der Anschlussstutzen 10 auch Teil eines Sammelbehälters oder eines Aggregats oder eines anderen Elementes eines Leitungssystems sein.
Erfindungsgemäß weist der Klemmring 26 ein einstückig geschlossenes Ringprofil auf. Insbesondere die 5 bis 11 zeigen erfindungsgemäße Ausführungen des Klemmrings 26. Der erfindungsgemäße Klemmring 26 weist dabei, wie insbesondere in den 5 und 9 dargestellt, einen Außenumfang mit radial und vorzugsweise bei der Ausführung gemäß 5 auch stirnseitig geöffneten Ausnehmungen 32a, 32b auf. Aufgrund des geschlossenen Ringprofils und der insbesondere gleichmäßig angeordneten Ausnehmungen 32a, 32b wird bei einer Endmontage der Rohrleitung 2, siehe den verspannten Zustand der Rohrverbindung 1 in 4, eine gleichmäßigere - nicht ovale - radiale Anpressung des Klemmrings 26 an einen Rohrleitungsumfang hinter dem umgeformten Verbindungsabschnitt 4 gewährleistet. Zweckmäßig weist die Rohrverbindung 1 im verspannten Zustand dadurch eine vorteilhafte feste und sichere radiale Einspannung der Rohrleitung 2 hinter dem umgeformten Verbindungsabschnitt 4 zur Aufnahme von Biegewechselbelastungen auf.
Gemäß der bevorzugten, in den 9 bis 11 dargestellten, Variante des Klemmrings 26 sind die Ausnehmungen 32a, 32b als radiale Einstiche 32a ausgebildet, welche sich zumindest teilweise über die axiale Erstreckung des Klemmrings 26 erstrecken.
Insbesondere in der vorteilhaften Ausführung, welche in den 9 bis 11 dargestellt ist, erstrecken sich die radialen Einstiche 32a über die gesamte axiale Erstreckung des Klemmrings 26. Zweckmäßig wird dadurch eine mit geringer Kraft erreichbare elastische und plastische Verformung des Klemmrings 26, insbesondere in Form einer Verengung des Innendurchmessers, generiert. Insbesondere ist in 10 ein Schnitt durch zwei sich gegenüberliegende radiale Einstiche 32a dargestellt, wobei besonders vorteilhaft dargestellt ist, dass der Klemmring 26 auch im Bereich der Einstiche 32a nicht vollständig radial durchbrochen ist.
Zweckmäßig ist insbesondere in 9 zudem eine vorteilhafte Variante erkennbar, gemäß welcher die radialen Einstiche 32a einen abgerundeten Nutgrund aufweisen, so dass die Einstiche 32a in einem Querschnitt des Klemmrings 26 betrachtet halbkreisförmig ausgebildet sind.
Insbesondere in den 5 bis 8 ist eine besonders vorteilhafte Ausführung des Klemmrings 26 dargestellt. Diese Ausführung ist auch exemplarisch in den in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungen abgebildet, um die Zustände der Rohrverbindung 1 zu verdeutlichen.
Entsprechend dieser vorteilhaften Ausführung sind die Ausnehmungen 32b als axiale Einstiche 32b ausgebildet. Die axialen Einstiche 32b erstrecken sich, wie insbesondere in den 5 bis 7 dargestellt, von einer in Montagerichtung M zur Anschlagfläche 8 der Rohrleitung 2 weisenden Stirnseite 28 des Klemmrings 26 ausgehend axial gegen die Montagerichtung M weisend über einen Teil der axialen Erstreckung des Klemmrings 26. Zweckhaft sind die axialen Einstiche 32b dabei derart ausgebildet, dass im Bereich der axialen Einstiche 32b der Klemmring 26 radiale Durchbrüche aufweist. Abweichend von der Ausführung mit den als radiale Einstiche 32a ausgebildeten Ausnehmungen 32a ist der Klemmring 26 daher im Bereich der axialen Einstiche 32b radial durchbrochen. Daraus resultiert ein weiteres Unterscheidungsmerkmal zu der vorgenannten Ausführung, so dass sich die axialen Einstiche 32b nicht über die gesamte axiale Erstreckung des Klemmrings 26 erstrecken, sondern an einem gegen die Montagerichtung M weisenden Ende einen umlaufend geschlossenen Ringbund 34 bilden.
Von besonderem Vorteil weist die Rohrverbindung 1 bzw. der Klemmring 26 über den Umfang des Klemmrings 26 zwölf bis vier, insbesondere zehn bis sechs gleichmäßig verteilte Ausnehmungen 32a, 32b auf. Zweckmäßig weist der Klemmring 26, wie in den 5 und 9 dargestellt, acht Ausnehmungen 32a, 32b auf, welche gleichmäßig verteilt ausgebildet sind.
Um die Unverlierbarkeit des Klemmrings 26 sicherzustellen, ist der Klemmring 26 in der Durchgangsöffnung 22 des Überwurf-Verschraubungsteils 18, wie insbesondere in 13 dargestellt, eingepresst angeordnet. Durch einen Einpressvorgang wird der Klemmring 26 axial gegen die Montagerichtung M weisend mit der Anlagefläche 30 gegen die Spannfläche 24 verpresst. Daraus resultiert eine plastische Verformung des Klemmrings 26, so dass der Klemmring 26 in der Durchgangsöffnung 22 gehalten ist. Zweckmäßig geschieht dies in einem Einpresswerkzeug in einem Vormontageschritt, wobei in einem ersten Schritt der Klemmring 26 und das Überwurf-Verschraubungsteils 18 koaxial auf einem Einpressdorn angeordnet und in einem Folgeschritt gegeneinander verpresst werden. Insbesondere nach dem Einpressvorgang ist der Klemmring 26 axial verlustsicher in dem Überwurf-Verschraubungsteil 18 gehalten.
Zweckmäßig weist der Klemmring 26 im Vergleich zu der Durchgangsöffnung 22 des Überwurf-Verschraubungsteils 18 ein Übermaß auf. Besonders vorteilhaft weist dafür der Klemmring 26 in einem unverpressten Zustand einen maximalen Außendurchmesser 36 auf. Dieser maximale Außendurchmesser 36 des Klemmrings 26 ist zweckmäßig größer als ein minimaler Durchgangsöffnungsdurchmesser 38 des Überwurf-Verschraubungsteils 18 in einem Klemmringlagerabschnitt 40, in welchem der Klemmring 26, insbesondere im verpressten Zustand, angeordnet ist. Die Ausführung, welche ein definiertes Übermaß aufweist, ist besonders vorteilhaft, um den Klemmring 26 in einem Vormontageschritt wie zuvor beschrieben in der Durchgangsöffnung 22 des Überwurf-Verschraubungsteils 18 anzuordnen. Insbesondere ist über die Anpassung des Übermaßes eine Anpress- und eine Haltekraft des Klemmrings 26 in dem Klemmringlagerabschnitt 40 anpassbar.
Zweckmäßig ist in einer vorteilhaften Ausführung des Klemmrings 26 der Außenumfang des Klemmrings 26 und insbesondere eine innere Umfangsfläche 44 des Klemmrings 26 kegelstumpfförmig mit einem Kegelwinkel α44 in einem Bereich von 10° bis 40°, insbesondere 15° bis 30°ausgebildet. 8 zeigt eine bevorzugte Ausführung, gemäß welcher der Kegelwinkel α44 mit 20° ausgebildet ist. Insbesondere vergrößert sich durch die Kegelstumpfform in einem unverpressten Zustand des Klemmrings 26 der Außendurchmesser 36 und insbesondere ein Innendurchmesser des Klemmrings 26 in die Montagerichtung M weisend. Vorteilhaft kann sich durch die winklige Anstellung der Klemmring 26 leicht an den Innenumfang der Durchgangsöffnung 22 anlegen und sich insbesondere geringfügig verformen. Besonders zweckmäßig ist eine derartig winklige Anstellung der Ringkontur vorteilhaft, um ein definiertes Übermaß zum Einpressen des Klemmrings 26 in das Überwurf-Verschraubungsteil 18 zu generieren.
Eine vorteilhafte Variante der Erfindung sieht es vor, dass der Klemmring 26 in einer alternativen oder ergänzenden Ausführung eine zur Anschlagfläche 8 der Rohrleitung 2 weisende Gegenfläche 28 aufweist, welche in einem montierten Zustand senkrecht zu der Montagerichtung M ausgebildet ist.
Entsprechend einer alternativen vorteilhaften Ausführung zur Erhöhung der radialen Einspannkraft und zur Erzeugung eines daraus resultierenden besseren Halts der Rohrleitung 2 innerhalb der Rohrverbindung 1, insbesondere innerhalb des Überwurf-Verschraubungsteils 18, weist der Klemmring 26 die zur Spannfläche 24 weisende Anlagefläche 30 derart ausgebildet auf, dass die Anlagefläche 30 in einem Kegelwinkel α30 in Montagerichtung M weisend ansteigend ausgebildet ist. Diese Ausführung ist exemplarisch in den 6 bis 8, 10 und 11 dargestellt. Die Rohrverbindung 1 mit einem solchen Klemmring 26 ist beispielhaft in den 2 und 4 abgebildet.
Zweckmäßig lassen sich die radial und axial wirkenden Kraftkomponenten über den Kegelwinkel α30 einstellen, wobei sich besonders vorteilhafte Resultate ergeben, wenn der Kegelwinkel α30 in einem Bereich von 50° bis 130°, insbesondere 70° bis 110°, vorzugsweise 90° ausgebildet ist. Insbesondere die dargestellten Beispiele sind mit einer Anlagefläche 30 dargestellt, welche einen bevorzugten Kegelwinkel α30 von 90° aufweist.
Gemäß einer nicht dargestellten, alternativen oder ergänzenden Variante der Erfindung schließt die zur Anschlagfläche 8 der Rohrleitung 2 weisende Gegenfläche 28 in Montagerichtung M weisend einen Kegelwinkel ein, welcher für eine vorteilhafte Kraftaufteilung entsprechend der vorgenannten Ausführung insbesondere in einem Bereich von 50° bis 130°, insbesondere 70° bis 110°, vorzugsweise 90° ausgebildet ist.
Entsprechend den vorhergehenden Ausführungen, wobei der Klemmring 26 eine senkrechte oder abgewinkelte Gegenfläche 28 und/oder Anlagefläche 30 aufweist, besteht eine verbesserte Ausführung der Erfindung darin, dass die Anschlagfläche 8 der Rohrleitung 2 und/oder die Spannfläche 24 des Überwurf-Verschraubungsteils 18 korrespondierend zu ihren jeweiligen Kontaktflächen ausgebildet sind. In den dargestellten Ausführungen ist die Anschlagfläche 8 der Rohrleitung 2 korrespondierend zu der senkrechten Gegenfläche 28 des Klemmrings 26 senkrecht ausgebildet und die Spannfläche 24 des Überwurf-Verschraubungsteils 18 korrespondierend zur Anlagefläche 30 des Klemmrings 26 abgewinkelt, insbesondere mit einem Kegelwinkel α24 von 90° ausgebildet.
In diesem Sinne ist insbesondere dargestellt, dass gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Anschlagfläche 8 der Rohrleitung 2 korrespondierend zu der Gegenfläche 28 des Klemmrings 26 parallel erstreckend ausgebildet ist. Alternativ oder ergänzend kann auch die Spannfläche 24 des Überwurf-Verschraubungsteils 18 sich zu der Anlagefläche 30 des Klemmrings 26 parallel erstreckend, wie insbesondere in den 2 und 4 dargestellt, ausgebildet sein. Die jeweils parallelen, zueinander weisenden Flächen haben eine besonders große Kontaktfläche und dadurch eine gleichmäßige Kraftübertragung zur Folge.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung weist der Klemmring 26 eine Einführfläche 42 auf. Diese Einführfläche 42 ist insbesondere in 8 gekennzeichnet und dient zweckmäßig einer vereinfachten Durchführung und Zentrierung der Rohrleitung 2 in Montagerichtung M durch den Klemmring 26 hindurch. Dafür schließt sich die Einführfläche 42 gegen die Montagerichtung M weisend der inneren Umfangsfläche 44 an und ist zweckmäßig kegelstumpfartig, radial nach außen von der inneren Umfangsfläche 44 abgewinkelt ausgebildet.
Zweckmäßig zur Optimierung des Herstellungsprozesses hat sich als vorteilhaft eine Variante der Erfindung erwiesen, wonach der Klemmring 26 aus einem Automatenstahl, insbesondere 11 SMnPb30+C nach DIN EN 10277 ausgebildet ist.
Gemäß den dargestellten Ausführungen der Rohrverbindungen in den 1 bis 4 ist das Überwurf-Verschraubungsteil 18 als eine Schraubmutter, wie sie in den 12 und 13 dargestellt ist, mit einem außenliegenden Werkzeugangriff, insbesondere als eine Sechskantmutter ausgebildet.
In 13 ist ein erfindungsgemäßes Überwurf-Verschraubungsteil 18 mit einem Klemmring 26 für eine vorgehend beschriebene Rohrverbindung 1 dargestellt. Erfindungsgemäß weisen der Klemmring 26 und das Überwurf-Verschraubungsteil 18 die erfindungsgemäßen Merkmale des Klemmrings 26 und des Überwurf-Verschraubungsteils 18 gemäß der vorgenannten erfindungsgemäßen Rohrverbindung 1 auf. Das erfindungsgemäße Überwurf-Verschraubungsteil 18 mit dem Klemmring 26 ist insbesondere derartig ausgebildet, um als Nachrüstsatz in bestehende, beispielsweise aus dem Stand der Technik wie der WO2014/187675 A1 bekannte, Rohrverbindungen integriert zu werden.
Vorteilhafte Varianten des Überwurf-Verschraubungsteils 18 mit dem Klemmring 26 können die vorteilhaft beschriebenen Merkmale des Klemmrings 26 und/oder des Überwurf-Verschraubungsteils 18 der Rohrverbindung 1 aufweisen.
In den 5 bis 11 sind zudem erfindungsgemäße Klemmringe für eine Rohrverbindung 1 der vorstehenden Art dargestellt. Die Klemmringe sind ebenfalls zum Nachrüsten in bekannte Rohrverbindungen 1 geeignet, wobei der Klemmring 26 zumindest die erfindungsgemäßen Merkmale des Klemmrings 26 der erfindungsgemäßem Rohrleitung 2 aufweist.
Insbesondere ist der Klemmring 26 durch die vorteilhaften Merkmale des Klemmrings 26 nach zumindest einer vorteilhaften Ausführung der Rohrverbindung 1 ebenfalls optimierbar.
Zu der anschließenden Beschreibung wird beansprucht, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele und dabei nicht auf alle oder mehrere Merkmale von beschriebenen Merkmalskombinationen beschränkt ist, vielmehr ist jedes einzelne Teilmerkmal des/jedes Ausführungsbeispiels auch losgelöst von allen anderen im Zusammenhang damit beschriebenen Teilmerkmalen für sich und auch in Kombination mit beliebigen Merkmalen eines anderen Ausführungsbeispiels von Bedeutung für den Gegenstand der Erfindung.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Es wird ausdrücklich betont, dass die Ausführungsbeispiele nicht auf alle Merkmale in Kombination beschränkt sind, vielmehr kann jedes einzelne Teilmerkmal auch losgelöst von allen anderen Teilmerkmalen für sich eine erfinderische Bedeutung haben. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen beziehungsweise durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Rohrverbindung
2: Rohrleitung
4: Verbindungsabschnitt
6: Dichtfläche
8: Anschlagfläche
10: Anschlussstutzen
12: Anschlussgewinde
14: Anschlussbohrung
16: Anschlussfläche
18: Überwurf-Verschraubungsteil
20: Spanngewinde
22: Durchgangsöffnung
24: Spannfläche
26: Klemmring
28: Gegenfläche
30: Anlagefläche
32a: Radialer Einstich
32b: Axialer Einstich
34: Ringbund
36: Außendurchmesser des Klemmrings
38: Durchgangsöffnungsdurchmesser
40: Klemmringlagerabschnitt
42: Einführfläche
44: Innere Umfangsfläche des Klemmrings
M: Montagerichtung
α24: Kegelwinkel der Spannfläche
α30: Kegelwinkel der Anlagefläche
α44: Kegelwinkel der inneren Umfangsfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2014187675 A1 [0004, 0052]

Claims

Rohrverbindung (1), zum Anschluss einer insbesondere metallischen Rohrleitung (2), aufweisend - eine Rohrleitung (2) mit einem umgeformten Verbindungsabschnitt (4), der entgegen einer Montagerichtung (M) kegelstumpfförmig zunimmt und dort an seiner Außenumfangsfläche eine umlaufende Dichtfläche (6) bildet und an diese anschließend eine Schulter mit einer Anschlagfläche (8) aufweist, - und einen Anschlussstutzen (10) mit einem Anschlussgewinde (12) und einer Anschlussbohrung (14), die von ihrer Öffnung mit einem Kegelwinkel korrespondierend zum kegelstumpfförmigen Verbindungsabschnitt (4) der Rohrleitung (2) im Bereich der Dichtfläche (6) angepasst kegelstumpfförmig abnimmt und dort am Innenumfang eine umlaufende Anschlussfläche (16) zur Anlage an der Dichtfläche (6) bildet, - und ein Überwurf-Verschraubungsteil (18) mit einem Spanngewinde und mit einer Durchgangsöffnung (22), die am Innenumfang eine in Montagerichtung M weisende umlaufende Spannfläche (24) aufweist, - und einen Klemmring (26), welcher mit einer inneren Umfangsfläche (44) zur Rohrleitung (2) weisend in der Durchgangsöffnung (22) des Überwurf-Verschraubungsteils (18) zwischen der Spannfläche (24) des Überwurf-Verschraubungsteils (18) und der Anschlagfläche (8) der Rohrleitung (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmring (26) ein einstückig geschlossenes Ringprofil aufweist, und der Klemmring (26) einen Außenumfang mit radial geöffneten Ausnehmungen (32a, 32b) aufweist.
Rohrverbindung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (32a, 32b) als radiale Einstiche (32a) ausgebildet sind, welche sich zumindest teilweise über die axiale Erstreckung des Klemmring (26) erstrecken.
Rohrverbindung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (32a, 32b) als axiale Einstiche (32a) ausgebildet sind, welche von einer in Montagerichtung (M) zur Anschlagfläche (8) der Rohrleitung (2) weisenden Stirnseite des Klemmrings (26) ausgehend axial gegen die Montagerichtung (M) weisend über einen Teil der axialen Erstreckung des Klemmrings (26) derart ausgebildet sind, dass im Bereich der axialen Einstiche (32b) der Klemmring (26) radiale Durchbrüche aufweist.
Rohrverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass über den Umfang des Klemmrings (26) zwölf bis vier, insbesondere zehn bis sechs, vorzugsweise acht Ausnehmungen (32a, 32b) gleichmäßig verteilt ausgebildet sind.
Rohrverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmring (26) in der Durchgangsöffnung (22) des Überwurf-Verschraubungsteils (18) eingepresst angeordnet ist, so dass der Klemmring (26) insbesondere axial verlustsicher in dem Überwurf-Verschraubungsteil (18) gehalten ist.
Rohrverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmring (26) in einem unverpressten Zustand einen maximalen Außendurchmesser (36) aufweist und der maximale Außendurchmesser (36) größer ist als ein minimaler Durchgangsöffnungsdurchmesser (38) des Überwurf-Verschraubungsteils (18) in einem Klemmringlagerabschnitt (40), in welchem der Klemmring (26), insbesondere im verpressten Zustand, angeordnet ist.
Rohrverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfang des Klemmrings (26) und insbesondere eine innere Umfangsfläche (44) des Klemmrings (26) derart kegelstumpfförmig mit einem Kegelwinkel (α44) in einem Bereich von 10° bis 40°, insbesondere 15° bis 30°, vorzugsweise 20° ausgebildet sind, dass sich in einem unverpressten Zustand des Klemmrings (26) ein Außendurchmesser (36) und insbesondere ein Innendurchmesser des Klemmrings (26) in die Montagerichtung (M) weisend vergrößert.
Rohrverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmring (26) eine zur Spannfläche (24) weisende Anlagefläche (30) aufweist, welche in einem Kegelwinkel (α30) in Montagerichtung (M) weisend ansteigend ausgebildet ist und der Kegelwinkel (α30) in einem Bereich von 50° bis 130°, insbesondere 70° bis 110°, vorzugsweise 90° ausgebildet ist.
Rohrverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmring (26) eine zur Anschlagfläche (8) der Rohrleitung (2) weisende Gegenfläche (28) aufweist, welche in einem montierten Zustand senkrecht zu der Montagerichtung (M) ausgebildet ist.
Rohrverbindung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (8) der Rohrleitung (2) korrespondierend zu der Gegenfläche (28) des Klemmrings (26) sich parallel erstreckend ausgebildet ist und/oder die Spannfläche (24) des Überwurf-Verschraubungsteils (18) sich zu der Anlagefläche (30) des Klemmrings (26) parallel erstreckend ausgebildet ist.
Rohrverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmring (26) eine Einführfläche (42) aufweist, welche sich gegen die Montagerichtung (M) weisend der inneren Umfangsfläche (44) anschließt und die Einführfläche (42) kegelstumpfartig, radial nach außen von der inneren Umfangsfläche (44) abgewinkelt ausgebildet ist.
Überwurf-Verschraubungsteil (18) mit einem Klemmring (26) für eine Rohrverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmring (26) und das Überwurf-Verschraubungsteil (18) die Merkmale des Klemmrings (26) und des Überwurf-Verschraubungsteils (18) der Rohrverschraubung (1) gemäß zumindest eines der Ansprüche 1 bis 11 aufweisen.
Klemmring (26) für eine Rohrverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmring (26) die Merkmale des Klemmrings (26) der Rohrverschraubung (1) gemäß zumindest eines der Ansprüche 1 bis 11 aufweist.