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Bei Metallrohren verwendbare Rohrverbindung Die Erfindung bezieht
sich auf eine bei Metallrohren verwendbare Rohrverbindung, bestehend aus einem Anschlußstück
mit einer Ausnehmung zur Aufnahme des anzuschließenden Rohres, deren Wandung eine
kegelstumpfförmig nach außen sich erweiternde Sitzfläche bildet; einer mit dem Anschlußstück
verschraubbaren Überwurfmutter, die eine abgestufte Bohrung aufweist mit einer Anpreßfläche,
deren kegelstumpfförmiger Abschnitt sich zum Anschlußstück erweitert; einer das
anzuschließende Rohr umgebenden Dichthülse, deren vordere konische Außenfläche strömungsmitteldicht
an der die gleiche Winkelneigung aufweisenden Anschlußstücksitzfläche zur streifenförmigen
Anlage gelangt, deren im entgegengesetzten Sinne mit einem kleineren Konuswinkel
geneigte, rückwärtige, konische Außenfläche mit dem kegelstumpfförmigen Abschnitt
der überwurfmutteranpreßfläche zusammenwirkt, um bei der durch das Anziehen der
überwurfmutter bewirkten radialen Verengung des auf seiner Innenfläche mit Rippen
versehenen rückwärtigen Dichthülsenteils eine dichte Verriegelungsverbindung mit
dem Rohr herzustellen.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche Rohrverbindung hinsichtlich
Abdichtung und Verriegelung zu verbessern. Die Abdichtung zwischen Dichthülse und
Anschlußstück sowie zwischen Dichthülse und Rohr soll weder durch Mitdrehen der
Dichthülse beim Anziehen der überwurfmutter noch durch mangelnden Axialdruck verringert
oder gefährdet werden, und die axiale Lagedes Rohres zur Dichthülse soll während
des Anziehens der Überwurfmutter eindeutig fixiert bleiben, um eine Beschädigung
der Rohroberfläche an anderen als den endgültigen Eindringstellen der Dichthülsenrippen
zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die gleichzeitige und gemeinsame
Anwendung folgender Merkmale gelöst: a) Die zylindrische, auf das Rohrende passende
Innenfläche des vorderen Dichthülsenteils von etwa der halben axialen Hülsenlänge
geht im rückwärtigen Teil der unverformten Dichthülse in eine nach rückwärts schwach
kegelstumpfförmig erweiterte Innenfläche mit Rippen über; b) das vordere Ende der
Dichthülse übergreift die Rohrschnittfläche in an sich bekannter Weise mit einem
Bund; c) die Winkelneigung des Kegelwinkels der rückwärtigen konischen Außenfläche
der unverformten Dichthülse ist in an sich bekannter Weise wesentlich geringer als
die des Kegelwinkels des kegelstumpfförmigen Abschnittes der Anpreßfläche der überwurfmutter,
wobei letzterer in einem Bereich liegt, der die beim Aufschrauben der überwurfrnutter
auf die Dichthülse aufgebrachte Drehkraft geringer sein läßt als die Verdrehungshemmung
durch die auf der Vorderseite der Dichthülse zusammenwirkenden Flächen.
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Die Anwendung des Merkmals b) ist zwar auch im Zusammenhang mit einer
Rohrverbindung bekannt, bei der beim Anziehen der t?berwurfmutter über die Dichthülse
ein Axialschub auf das Rohr mit der Wirkung einer Anpressung der Rohrschnittfläche
an den Dichthülsenbund ausgeübt wird, jedoch ergibt diese Anpressung eine Verkürzung
der Dichthülse in ihrem dünnen deformierbaren Teil beim Anziehen der überwurfmutter.
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Auch das Merkmal c) ist an sich bekannt und schon gleichzeitig mit
dem Merkmal b) angewendet worden, aber nirgends findet sich ein ausdrücklicher Hinweis
auf die gleichzeitige Anwendung von Maßnahmen zur Verhinderung des Mitdrehens der
Dichthülse mit der Überwurfmutter, und keine der bekannten Rohrverbindungen zeigt
eine nur annähernde Ähnlichkeit der Innenflächengestaltung der Dichthülse gemäß
Merkmal a).
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Durch die erfindungsgemäße gemeinsame und gleichzeitige Anwendung
der obengenannten Merkmale werden vor allem folgende Wirkungen erzielt: Durch die
Winkelneigung gemäß Merkmal c) im Verein
mit der Dichthülsen-Innenflächen-Ausbildung
gemäß Merkmal a) wird sichergestellt, daß von dem durch Anziehen der überwurfmutter
auf die Dichthülse ausgeübten Preßdruck zuerst die axiale Druckkomponente zum Anpressen
der vorderen konischen Dichthülsenaußenfläche an der Anschlußstücksitzfläche wirkt,
bevor die radiale Druckkomponente so weit auf die Dichthülse einwirken kann, daß
sich die Dichthülsenrippen in die Rohroberfläche eingraben. Dieses Eingraben erfolgt
im weiteren Verlauf des Überwurfmutteranzuges unter gleichzeitigem Axialschub, durch
den nicht nur die streifenförmige, druckmitteldichte Anlage der vorderen Dichthülsenaußenfläche
an der Anschlußstücksitzfläche erhalten bleibt, sondern auch die bei zunehmender
Einwirkung der Radialdruckkomponente zunehmende Neigung der Dichthülse zum Mitdrehen
mit der überwurfmutter verhindert wird und schließlich das Rohrende bei der von
rückwärts nach vorn fortschreitenden radialen Einschnürung des rückwärtigen berippten
Dichthülsenteils mit der Rohrschnittfläche axial gegen den Dichthülsenbund gemäß
Merkmal b) geschoben wird.
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Die Keilwirkung und die verhältnismäßig große Fläche der Reibberührung
zwischen der Anschlußstücksitzfläche und der konischen Dichthülsenaußenfläche erzeugt
einen hohen Widerstand gegen jedes Drehmoment, das eine Relativdrehung zwischen
dem Anschlußstück und der Dichthülse verursachen könnte. Die Winkelneigung der rückwärtigen
konisehen Dichthülsenaußenfläche dagegen. ist viel kleiner als die Winkelneigung
der Überwurfmutteranpreßfläche, so daß die Berührungsfläche zwischen den beiden
letztgenannten Flächen verhältnismäßig klein und infolgedessen die Drehwirkung der
überwurfmutter auf der Dichthülse nie so groß ist, daß der durch die zusammenwirkende
Anschlußstücksitzfläche und konische Dichthülsenaußenfläche erzeugte Widerstand
überwunden würde: Die Relativdrehung zwischen dem Anschlußstück und der Dichthülse
ist daher beim Aufschrauben der überwurfmutter wirksam ausgeschaltet. Die Zusammenziehwirkung
der überwurfmutter in bezug auf die Dichthülse wird aber nicht benachteiligt, sondern
wird durch das bestimmte Verhältnis zwischen den Winkeln begünstigt.
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Weitere Kennzeichen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen
aufgeführt.
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Die Erfindung ist an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels
erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Rohrverbindung
mit einem aufgenommenen Rohrende, F i g. 2 einen der F i g. 1 ähnlichen Querschnitt,
wobei die Einzelteile in der Endlage dargestellt sind, F i g. 3 einen vergrößerten
Teilquerschnitt der Einzelteile nach F i g. 1, F i g. 4 einen vergrößerten Teilquerschnitt
der Einzelteile nach F i g. 2 und F i g. 5 eine Seitenansicht der Rohrverbindung
mit dem Endteil eines damit verbundenen Rohres.
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Bei der beispielsweise in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform
besteht die Rohrverbindung aus drei koaxial angeordneten Elementen, und zwar einem
Anschlußstück 10, einer überwurfmutter 11 und einer Dichthülse 12.
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Das Anschlußstück 10 ist im allgemeinen roheörmig und mit einer Bohrung
10 a versehen, die sich von einem Ende zum anderen erstreckt; am vorderen Ende kann
ein Anschlußgewinde 10 b. und etwa in der Mitte kann eine Anzahl Sehlüsselflächen
10 c zum Werkzeugangriff vorgesehen sein. Der innere Endteil des Anschlußstückes
10 ist mit Außengewinde 10 d zum Aufschrauben der überwurfmutter 11 und außerdem
mit einer nach außen sich erweiternden Ausnehmung versehen, die konzentrisch zur
Bohrung 10a ist und eine kegelstumpfförmige Sitzfläche 10 e bildet.
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Die überwurfmutter 11 ist im allgemeinen rohrförmig und mit
einer durchgehenden abgesetzten Bohrung versehen, die von einem Innengewinde 11
a über eine kegelstumpfförmige Anpreßfläche 11c in einen zylindrischen Endteil 11
b übergeht. Gegebenenfalls können äußere Schlüsselflächen 11g zum Werkzeugangriff
vorgesehen sein.
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Die Dichthülse 12 ist im allgemeinen rohrförmig und vorzugsweise aus
einem Material hergestellt, das homogen gehärtet werden kann, wie etwa frei schneidender
niedrig gekohlter Stahl. Der Innendurchmesser der Dichthülse 12 paßt auf den Außendurchmesser
des Rohres 20 mit nur geringem Spiel. Am an-. schlußstückseitigen Ende ist die Dichthülse
12 mit einem radial nach innen gerichteten Bund 12 a und mit einer radial äußeren
konischen Außenfläche 12b
versehen, die der Sitzfläche 10 e entspricht. Das
rohrseitige Ende der Dichthülse 12 ist mit einer radial äußeren flachkonischen Außenfläche
12c versehen, die mit der überwurfmutteranpreßfläche 11c zusammenarbeitet. Von einem
ungefähr in der Mitte zwischen ihren Enden gelegenen Punkt an ist die Dichthülse
innen mit einer nach rückwärts kegelstumpfförmig erweiterten Innenfläche 12 d versehen.
Von der Innenfläche 12d erstreckt sich mindestens eine und vorzugsweise eine Anzahl
in axialem auf Abstand voneinander stehender ringförmiger Rippen 12f, 12g, 12h im
wesentlichen radial nach innen; jede Rippe hat einen Innendurchmesser, der gleich
oder eben etwas größer ist als der Außendurchmesser des Rohres 20. Das Außenende
12i der Dichthülse 12 endet in verringerter Dicke.
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Die Anpreßfläche 11 c kann als eine unterbrochene kegelstumpfförmige
Fläche mit einer inneren kegelstumpfförmigen Teilfläche 11d, einem mittleren zylindrischen
Abschnitt 11 e und einer äußeren kegelstumpfförmigen Teilfläche 21 f ausgebildet
sein, wobei ein verhältnismäßig großer Neigungswinkel gegenüber der Rohrachse bei
der inneren Teilfläche 11 d die Tendenz der Dichthülse 12, sich zu drehen, wirksam
verringert. Diese Eigenschaft verhindert zusammen mit der gleichzeitig angewendeten
Winkelneigung der Flächen 10 e und 12 b wirksam die Drehung der Dichthülse 12 während
des Anziehens der überwurfmutter. Der Innendurchmesser des zylindrischen Abschnittes
11e ist derart bemessen, daß der Raum zwischen dem Abschnitt 11 e und der Außenfläche
des Rohres 20 gleich der radialen Stärke des Hülsenaußenendes 121 ist, wodurch sichergestellt
wird, daß die Rippen 12 e im wesentlichen vollständig in das Rohr 20 zu dem Zeitpunkt
eingegraben sind, wenn die überwurfmutter 11 in die Stellung vorgerückt worden ist,
in der das Außenende 12 i radial innerhalb des zylindrischen Abschnittes
11 e liegt. Ein weiteres Vorrücken der überwurfmutter 11 über diesen Punkt
hinaus erzeugt eine im wesentlichen radiale Anpreßkraft, die darauf hinwirkt, das
Rohr 20 radial nach innen etwas zusammenzudrücken. Eine Änderung der Längsausdehnung
des zylindrischen Abschnitts 11 e, die in direkter Beziehung zu dem Durchmesser
des
Rohres steht, ändert das Maß des Zusammendrückens des Rohres;
je länger der zylindrische Abschnitt 11e hergestellt wird, um so weiter kann das
Außenende 12 i unter die Anpreßfläche 11 c hineingesteckt werden,
und je weiter auf der flachkonischen Außenfläche 12 c die Teilfläche
11d aufliegt, um so stärker wird das äußere Ende der Dichthülse radial nach
innen gedrückt. Um schnell die richtige Endlage zu erzielen, nachdem der zylindrische
Abschnitt 11 e über das Außenende 12i bewegt worden ist, wird der Winkel
der Außenfläche 11 f verhältnismäßig groß und gleich dem Winkel der inneren
Teilfläche 11d gemacht.
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Der Druck der Teilflächen 11 d, 11 e und 11 f
gegen das Außenende 12i bewirkt, daß das Außenende geglättet und etwas verlängert
wird, wie in F i g. 4 am besten zu sehen ist.
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Der flache Winkel der kegelstumpfförmigen Außenfläche 12 c
gegenüber der Rohrachse läßt einen hohen radialen Druck gegenüber der inneren Teilfläche
11 d während des Zusammenbaues der Rohrverbindung entstehen. Da dieser Winkel weiterhin
kleiner ist als der Winkel der Anpreßteilfläche 11d, wird die Berührungsfläche zwischen
den Flächen 12 c und 11 d beschränkt, und es ergibt sich eine verbesserte
Montage, da die Neigung der Dichthülse, sich zu drehen, wirksam verringert ist.
Dieser Winkel ist aber weiter derart, daß die Dichthülse zur dichtenden Berührung
mit dem Rohr schnell zusammengedrückt werden kann.
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Die Neigung der kegelstumpfförmig erweiterten Innenfläche
12 d zur Rohrachse ist verhältnismäßig klein, um richtiges Eindringen der
Rippen 12f, 12g, 12 h in das Rohr 20 und eine Flächenberührung der Innenfläche
12d mit der Außenfläche des Rohres bei einer nur kleinen Schwenkverformung des äußeren
Endes der Dichthülse 12 zu ermöglichen.
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In der bevorzugten Ausführungsform sind auf der Dichthülseninnenfläche
drei Rippen vorgesehen, und zwar die in Längsrichtung innere Rippe 12f mit
einer kegelstumpfförmig verlaufenden Innenfläche 12 f' und einer kegelstumpfförmigen
Außenfläche 12f"; eine mittlere Rippe 12g mit einer kegelstumpfförmigen Innenfläche
12g' und einer kegelstumpfförmigen Außenfläche 12g", und eine in Längsrichtung außenliegende
Rippe 12h mit einer kegelstumpfförmigen Innenfläche 12h' und einer
kegelstumpfförmigen Außenfläche 12h". Die kegelstumpfförmigen Innen-und Außenflächen
jeder Rippe treffen im spitzen Winkel aufeinander, so daß jede Rippe ein scharfes
Greifelement bildet. Durch die beim Zusammenbau der Rohrverbindung erfolgende Schwenkverformung
des äußeren Dichthülsenendes wird ein im wesentlichen nur radiales einschnürendes
Eingraben der Rippen in der Rohroberfläche bewirkt, wodurch wirksam ein Verkratzen
und Beschädigen der Rohroberfläche verhindert und gute Abdichtung sichergestellt
wird. Zu diesem Zweck sind die kegelstumpfförmigen Innenflächen nur leicht zu Oberflächen
geneigt, die sich senkrecht zur Achse der Dichthülse erstrecken, wobei die Neigung
von der inneren Rippe 12f zu der äußeren Rippe zunimmt. Um unerwünschte Störungen
zwischen den Rippen 12f, 12g, 12h bei ihrem Eingraben in das Rohr 20 zu verhindern,
sind die Rippen in einem axialen Abstand voneinander angeordnet, der vorzugsweise
von Rippe zu Rippe gleich ist. Die äußere Rippe 12h liegt vorzugsweise in Längsrichtung
einwärts von dem äußeren Ende der Hülse 12 in einer Entfernung, die ungefähr
dem doppelten Abstand zwischen den Rippen untereinander entspricht. Einzelheiten
der Zeichnungsbeschreibung, die nicht zur Lösung der Erfindungsaufgabe im Sinne
der Patentansprüche beitragen, gehören nicht zur Erfindung, sondern sind lediglich
zum besseren Verständnis der Gesamtanordnung näher erläutert.