DE1450382C3 - - Google Patents

Description

laufenden beweglichen Stirninnenwand nicht. Die Nut mag zu einer U-förmigen Aufwölbung des Ringes dienen, wobei aber auch hier der Bogenscheitel kein Widerlager an der festen hohlkegelförrnigen Stirninnenwand vorfindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrschraubverbindung der eingangs genannten Art zu entwickeln, die nicht durch Rohrwandverformungen, die bis zur Rohrinnenfläche durchgeführt sind, gefährdet ist und die sich einwandfrei schwingungsdämpfend abdichten läßt.

Dies wird dadurch erreicht, daß das Stoßende über eine Biegezone mit einer an sich bekannten Umf angsnut kippbar am Dichtungsring angesetzt ist, mit seiner Endfläche — bei gelöster Verschraubung — steil zur angrenzenden Stirninnenwand verläuft und diese mit seiner Außenumfangs-Kante berührt und der Dichtungsring ein konisches Mittelstück aufweist, dessen Basiskreis der Umfangsnut des Stoßendes zugekehrt ist und dessen Kopfkreis in einer biegsamen Übergangszone zum Schneidende liegt, welche eine Einschnürung zum — bei gelöster Verschraubung — im Durchmesser stärkeren Zylinderaußenmantel des Schneidendes bildet.

Durch die kippbare Ausbildung des Stoßendes des Ringes wird beim Zusammenschrauben der Verbindung ein vorbestimmter Grenzwert in der Druckausübung des Stoßendes am Außenumfang der Rohre erreicht, der nicht ohne weiteres überwunden werden kann. Durch die maßliche Steilheit der Endfläche des Ringes bezüglich der hohlkegelförmigen, beweglichen Stirninnenwand ist der Maximalwert der Anpressung vorbestimmt. Die Gefahr einer Deformation der Rohrwand bis zu einer auf ihrer Innenseite sich bemerkbar machenden Welle besteht nicht. Die bei gelöster Verschraubung zunächst linienförmige Berührung der vorerwähnten Flächen bildet ein Drehmoment im Bereich des Stoßendes des Ringes aus, das zu einer Verkippung des Stoßendes führt und schließlich damit eine Flächenberührung zwischen der Endfläche des Stoßendes und der beweglichen Stirninnenwand herbeiführt.

Im Spannungszustand erhält das Ringprofil einen — im Ganzen gesehen — S-förmigen Kraftfluß-Verlauf. Das eine Ende des S-Bogens liegt an der bewegliehen, treibenden Stirninnenwand. Dies ist der Ausgang des durch den Ring geführten Kraftflusses. Der Scheitel der ersten Hälfte des S-Bogens ist bestimmt durch die in Entfernung davon befindliche Preßstelle des Ringes gegen die Rohrwand. Bei Schwindungsbeanspruchungen wird der Kraftfluß federnd zwischen diesem elastisch eingespannten Teilstück übertragen. Dies macht sich bereits in einer guten Dämpfungswirkung bemerkbar. An der Berührungsstelle zur Rohrwand kommt es zu einem allmählich steigenden und wieder abfallenden Reibungseingriff, was sich in einer guten Widerstandsfähigkeit gegenüber Vibrationen bemerkbar macht. Durch die besondere Form des Ringes im Bereich des konischen Mittelstückes mit den angrenzenden biegeelastischen Ringzonen wird diese Wirkung noch weiter gefördert, wie sich aus folgendem ergibt.

Über das erfindungsgemäß gestaltete Stoßende werden große axiale Kräfte auf den Dichtungsring ausgeübt, die in einer Eindrückbewegung der Dichtungsgrate in Aufeinanderfolge sich bemerkbar machen. Zunächst wird der voreilende Dichtungsgrat und später erst der innere Dichtungsgrat in die Rohrwand einfahren. Damit kann der voreilende Dichtungsgrat tiefer als der innere in die Rohrwand eindringen, was zu einer idealen Dichtung führt. Der hinter dem inneren Dichtungsgrat befindliche Hohlraum beginnt sich erst später mit den Spänen des Werkstoffes zu füllen, weshalb der Ring sich axial tiefer unter die ruhende konische Stirninnenfläche der Aussparung einzuschieben vermag, bevor eine Hemmung dieser Bewegung entgegentritt.

Dieses weitere Teilstück des Ringes krümmt sich zu der entgegengesetzt verlaufenden anderen Hälfte des S-Bogens, wobei es wegen der obenerwähnten, in der Übergangszone zum Schneidende liegenden Einschnürung auch zu einer Bogenbildung des zylindrischen Schneidendes kommt. Der Scheitel dieser Hälfte des S-Bogens entsteht im konischen Mittelstück des Ringes und kommt an der Stirninnenwand der Aufnahme zur Abstützung. Auch in dieser S-Bogen-Hälfte ist die Berührungsstelle des Ringes mit der Stirninnenwand einerseits und mit dem Rohrstück andererseits in axialem Abstand zueinander angeordnet, wobei zwischen diesen Stellen dieses Teilstück des Ringes seinerseits unter Federspannung sich befindet. Damit werden Vibrationsbewegungen auch an dieser Stelle ideal aufgenommen. Das Auflaufen des Scheitels dieser S-Bogen-Hälfte an der ruhenden Stirninnenwand begrenzt ferner auch hier das Ausmaß der Aufwölbung des Ringes in diesem Bereich.

Man findet durch die im Spannungszustand S-förmige Deformation des Dichtungsringes mit gegeneinander versetzten Abstützstellen zwischen Rohr und Stirninnenwand der Aufnahme Begrenzungen der Einspannwirkung und eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Vibrationen wegen der zueinander gegensätzlichen Biegungen im vorderen und hinteren Bereich des Ringes, die sich in den zueinander entgegengesetzten Bogenverläufen der entstehenden S-Form bemerkbar machen.

Zur Verbesserung der obenerwähnten Verkippung des Stoßendes empfiehlt es sich, das Stoßende zur Umfangsnut hin sich im Durchmesser konisch erweitern zu lassen. Die bei diesem Kippvorgang erfolgende Abrollbewegung am Stoßende ist erleichtert, wenn man die Innenkante zwischen der das Rohr umschließenden Hohlzylinderfläche des Dichtungsringes und der Endfläche des Stoßendes abrundet.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 die Seitenansicht einer fertigen Rohrschraubverbindung,

F i g. 2 in stark vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Rohrschraubverbindung, wo die einzelnen Bauteile noch nicht angezogen sind, sondern gerade in Berührung miteinander gebracht sind,

F i g. 3 einen ähnlichen Querschnitt durch die Rohrschraubverbindung, wo aber die Bauteile fest angezogen sind, um den abgedichteten Zustand zu verdeutlichen.

In der Zeichnung besteht die Rohrkupplung aus einem Einschraubnippel 1, der beispielsweise einen Teil 2 zum Ansetzen ernes Schlüssels zwischen seinem konischen Rohrgewinde 3 od. dgl. und seinem Bolzengewinde 4 mit gleichförmigem Gewindegangsdurchmesser aufweist, ferner eine Mutter 5 mit Muttergewinde 6, die in das Gewinde 4 eingreift.

Wie in F i g. 2 und 3 ersichtlich ist, weist der Ein-

schraubnippel 1 eine durch diesen geführte Bohrung?, eine innere Auflageschulter 8 für ein Ende des Rohres T, eine zylindrische Aussenkung 9 neben der Schulter 8 und eine hohlkegelige Stirninnenwand 10 auf.

Auf der anderen Seite weist die Mutter 5 mit Innengewinde eine Bohrung 11, durch welche das Rohr T verläuft, und eine Stirninnenwand 12 auf, die konisch ausgebildet ist.

lindrische Bohrung 9 und die Durchgangsbohrung des Ringes 14 zentriert.

Wenn die Mutter 5 angezogen wird, bewirkt die dadurch um die Linienberührung des Stoßendes 21 mit der Stirninnenwand 12 ausgeübte axiale Kraft eine axiale Vorwärtsbewegung des Ringes 14 in die hohlkegelförmig erweiterte Stirninnenwand 10, wodurch der zylindrische Endteil 15 allmählich als ein überstehender Balken um die Einschnürung 19 a ge-

Zwischen dem Nippel 1 und der Mutter5 und um io kippt wird, wie in Fig. 3 ersichtlich ist. Zuerst bedas Rohr T herum ist ein Dichtungsring 14 so ange- rührt die scharfe Kante 17 die Oberfläche des Rohordnet, daß er mit der konischen Stirninnenwand 10 res T und bildet allmählich eine Halteschulter 25 des Nippels 1 und der konischen Stirninnenwand 12 des Rohrmetalls aus, während gleichzeitig das Ende der Mutter 5 in Eingriff kommt. des Rohres T fest gegen die Innenschulter 8 im

In F i g. 2 ist das Rohr T durch die Bohrung 11 der 15 Nippel 1 gedruckt wird. Schließlich wird, bevor die Mutter, den Ring 14 und in die zylindrische Boh- Mutter 5 in dem in F i g. 3 gezeigten Ausmaß angerung 9 des Nippels so eingesetzt, daß es an der zogen ist, die andere scharfe Kante 18 sich gleich-Innenschulter 8 anliegt, und die Mutter 5 ist auf dem falls in die Oberfläche des Rohres T eingraben, um Nippel 1 fingerfest angezogen, so daß die entgegen- eine zweite Dichtungs- und Halteschulter 26 zu bilgesetzten Enden des Ringes 14 an der hohlkegel- 20 den. Zu einem solchen Zeitpunkt hat sich der koförmig erweiterten Stirninnenwand 10 und an der ko- nische Zwischenteil 19 leicht nach außen gewölbt nischen Stirninnenwand 12 angreifen. und berührt die konische erweiterte Stirninnenwand

Der vordere Endteil 15 des Ringes 14 weist eine 10, so daß danach nur noch sehr wenig zusätzliches abgerundete äußere Kante 15 α auf, die zunächst mit radiales Zusammenziehen des anfangs zylindrischen der hohlkegelförmig erweiterten Stirninnenwand 10 25 Teiles 15 stattfindet, selbst bei Anwendung eines im Eingriff ist. Der zylindrische Teil 15 weist eine wesentlich erhöhten Anzugmoments auf die Mutter 5.

Ein solches Wölben hat ferner eine Federwirkung zur Folge, welche die Mutter gegen Lösen bei Schwingung blockiert.

Wenn die Mutter 5 in diesem Ausmaß angezogen ist, wirkt eine beträchtliche Kraft (zusammengesetzt aus radial versetzten, axialen Kräften, welche, wie durch Pfeile angezeigt ist, wirken) auf das Stoßende 21 des Ringes 14. Diese bewirkt, daß das Stoßende 35 21 nach innen um seinen Eingriffsbereich mit der konischen Stirninnenwand 12 der Mutter 5 in solchem Maße kippt, daß die äußere Endfläche des Stoßendes mit der Stirninnenwand 12 der Mutter zusammenfällt, um zwischen ihnen eine Berührung über die Mittelstücks 19 besitzt einen kleineren Durchmesser 40 gesamte Oberfläche herzustellen, wobei sich durch als der zylindrische Teil 15, und das höhere Ende des die Verformung des Ringes im Bereich der Umfangskonischen Mittelstücks 19 besitzt einen größeren nut 20 der Bohrungsteil im Stoßende des Ringes 14 Durchmesser als der zylindrische Teil 15. Das nied- radial zusammenzieht zur Bildung eines allmählich rige Ende des konischen Mittelstücks 19 bildet eine abfallenden Reibungsgriffes auf der äußeren Ober-Einschnürung 19a neben dem zylindrischen Teil 15, 45 fläche des Rohres T, um Schwingungen wirksam zu um welche der zylindrische Teil kippt, wenn er von widerstehen oder zu dämpfen. Dadurch wird verder Stirninnenwand 10 verformt wird. hindert, daß das Rohr T durch Schwingungen an oder

Neben dem dicken Ende des konischen Mittelstücks neben den Halteschultern 25 und 26 reißt,
weist der Ring 14 eine Umfangsnut 20, die eine Beispielsweise sollten erfindungsgemäß Kupplun-

weitere Einschnürung bildet, und ein verdicktes Stoß- 50 gen für Ve"-, ³Iu"-, ¹U"-, ⁵Ae"-, Vs''-, W-, Ve"-, ³A"-ende 21 auf, dessen äußere Oberfläche in radial nach und !/'-Rohre folgende Abmessungen haben:
innen und axial nach außen verlaufender Richtung
konisch ausgebildet ist, wie in F i g. 2 ersichtlich ist.
Das Stoßende 21 ist im wesentlichen rechteckig geschnitten und die innere Ecke 23 stark abgerundet. 55

Demgemäß ist die äußere Kante des Stoßendes 21 des Ringes 14, wie in F i g. 2 ersichtlich ist, mit der konischen Stirninnenwand 12 der Mutter 5 in Linienberührung in einem Durchmesser, der größer ist als der Berührungsdurchmesser der abgerundeten Kante 15 a am Schneidenende des Ringes 14 mit der hohlkegelförmig erweiterten Stirninnenwand 10.

Wenn nun die Mutter 5 in fingerfester Stellung sich befindet, ist der Ring 14 gleichachsig zum Nippel 1 und der Mutter 5 durch die Eingriffsverbindung seiner entgegengesetzten Enden mit den verjüngten Kegelstumpfflächen und den Stirninnenwänden 10 und 12 angeordnet, und das Rohr T ist durch die zy-

zylindrische Gegenbohrung 16 "auf, die zwei radial versetzte und axial voneinander entfernte scharfe Kanten 17 und 18 bildet, welche in die Oberfläche des Rohres T schneiden und Rohrmetall auf furchen, um Flüssigkeitsdichtungen und starke Halteschultern zu schaffen, die wirksam einem Herausziehen des Rohres T aus der Kupplungsanordnung widerstehen, nachdem die Mutter 5, wie in Fig. 3 ersichtlich ist» angezogen ist.

An den zylindrischen Teil 15 des Ringes schließt sich ein außen konisches Mittelstück 19 an, dessen Kegel kleiner ist als der Kegel der Stirninnenwand 10. Das vordere oder niedrigere Ende des konischen

Abschrägung der ruhenden Stirninnenwand 10 gegenüber der

Achse des Nippels 1 10 bis 15°,

vorzugsweise 12°

Abschrägung der äußeren Fläche

des Stoßendes 21 annähernd 5 bis 7°

Abschrägung der beweglichen

Stirninnenwand 12 10 bis 15°,

vorzugsweise 12°

Abschrägung des Außenmantels

des Mittelstücks 19 ungefähr 10°

(gewöhnlich 2° weniger als erweiterte Öffnung 10)

Verhältnis von Länge zur Dicke des zylindrischen Endteils 15

Verhältnis von Dicke des zylindrischen Endteils 15 zur Dicke an der Einschnürung 19 a

Verhältnis von Dicke des Ringes an der Nut 20 zur Dicke an der Einschnürung 19 a

Verhältnis von radialem Abstand vom Rohr T zur äußeren Kante des Stoßendes 21 zum radialen Abstand vom Rohr T zur Kante 15a

annähernd 3:lbis4:<l

annähernd 1:1

annähernd 1:1 bis ungefähr 1,5 :1

annähernd 1,5 :1 bis ungefähr 2,2:1

Radialer Abstand vom Rohr T
zur zylindrischen Gegenbohrung 16 annähernd 0,007"

für Ve"- und größere Abmessungen bis

ungefähr 0,012" für 1"-Größe

Verhältnis von Länge des zylindrischen Teiles 15 zum koni-

sehen Mittelstück 19 annähernd 1:1

bis ungefähr 1:1,5

Die obigen Verhältnisse haben sich als sehr ge-IS eignet erwiesen, um handelsübliche Arten von Kupferrohr T mit Kupplungen aus Körpern 1, Muttern 5 und Ringen 14 aus Messing zu verbinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

1 2 gegen dessen Endfläche beim Zusammenschrauben Patentansprüche· ^e bewegliche Stirninnenwand im Sinne des Ein- " treibens des Dichtungsringes drückt und anderer- ends ein durch Auflaufen gegen die andere ruhende

1. Rohrschraubverbindung, bestehend aus zwei 5 Stirninnenwand sich radial zusammenziehendes zyaxial ineinanderschraubbaren Kupplungsgliedern lindrisches Schneidende mit zwei die Rohrwand einmit einer dazwischenliegenden ringförmigen Aus- schabenden Dichtungsgraten aufweist, die von einer sparung zur Aufnahme des einen übergeschobenen gegenüber dem Rohrdurchmesser vergrößerten Gegen-Dichtungsring tragenden Rohrendes, deren beid- bohrung gebildet sind.

endig des Dichtungsringes angreifende Stirninnen- io Bei einer bekannten Rohrschraubverbindung dieser wände sich hohlkegelförmig gegeneinander er- Art weist die Endfläche des verdickten Stoßendes des weitern, und der Dichtungsring einerends ein Dichtungsringes eine flachere Konizität gegenüber radial verdicktes Stoßende besitzt, gegen dessen der Stirninnenwand der Aussparung auf, womit die Endfläche beim Zusammenschrauben die beweg- zum Eintreiben des Dichtungsringes erforderliche liehe Stirninnenwand, im Sinne des Eintreibens 15 Kraft unmittelbar an der Innenkante der Ringdes Dichtungsringes, drückt und andrerends ein endfläche angreift. Wegen der gleichsinnigen Konidurch Auflaufen gegen die andere ruhende Stirn- zität ist die zum Eintreiben erforderliche axiale Kraftinnenwand sich radial zusammenziehendes zylin- komponente gering, womit am gegenüberliegenden drisches Schneidende mit zwei die Rohrwand ein- Schneidende des Ringes, dessen Zylinderaußenmantel schabenden Dichtungsgraten aufweist, die von 20 den gleichen Durchmesser wie das zylindrische einer gegenüber dem Rohrdurchmesser vergrößer- Mittelstück aufweist, kein ausreichendes Einschaben ten Gegenbohrung gebildet sind, dadurch ge- der Dichtungsgrate gewährleistet ist. Im eingespannkennzeichnet, daß das Stoßende (21) über ten Endzustand nimmt der Ring, übertrieben geeine Biegezone mit einer an sich bekannten Um- sprachen, einen U-förmigen Bogenverlauf ein, dessen fangsnut (20) kippbar am Dichtungsring (14) an- 25 Scheitel an keiner inneren Anschlagfläche der Aufgesetzt ist, mit seiner Endfläche — bei.gelöster nähme ruht. Bei weiterem Anziehen der Verschrau-Verschraubung — steil zur angrenzenden Stirn- bung scheidet ein weiteres Einschaben am Schneidinnenwand (12) verläuft und diese mit seiner ende aus, weil der hinter dem inneren Dichtungsgrat Außenumfang-Kante berührt und der Dichtungs- befindliche Span-Aufnahmeraum mit Werkstoff bering ein konisches Mittelstück (19) aufweist, 30 reits ausgefüllt ist, zumal beide Schneidgrate etwa dessen Basiskreis der Umfangsnut (20) des Stoß- gleichzeitig in die Bohrwandungen einzudringen beendes (21) zugekehrt ist und dessen Kopfkreis in ginnen. Dies führt noch zu einer gesteigerten Aufeiner biegsamen Übergangszone zum Schneidende wölbung des Ringprofils und zu einer Erhöhung der (15) liegt, welche eine Einschnürung (19 a) zum an den Endflächen radial gegen die Bohrwand wir-— bei gelöster Verschraubung — im Durchmesser 35 kenden Kräfte, die nicht durch konstruktive Maßstärkeren Zylinderaußenmantel des Schneidendes nahmen begrenzt ist und schließlich zu einer Defor-(15) bildet. mation der Rohrwand führen kann, die sich als Un-

2. Rohrschraubverbindung nach Anspruch 1, ebenheiten auch auf der Rohrinnenfläche bemerkbar dadurch gekennzeichnet, daß das Stoßende (21) machen würde. Weil die Berührungsstellen zwischen zur Umfangsnut (20) hin sich im Durchmesser 40 den Stirninnenwänden der Kupplungsglieder am konisch erweitert. Dichtungsring einerseits und die Preß- bzw. Schab-

3. Rohrschraubverbindung nach Anspruch 1 stellen zwischen dem Dichtungsring und dem Rohr oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen- andererseits in praktisch einer gemeinsamen Zone kante (23) zwischen der das Rohr (T) um- liegen, wird die bogenförmige Verbiegung des Dichschließenden Hohlzylinderfläche des Dichtungs- 45 tungsringes für die Kraftflußführung kaum ausgeringes (14) und der Endfläche des Stoßendes (21) nutzt, was sich in einer entsprechend schlechten abgerundet ist. schwingungsdämpfenden Wirkung bemerkbar macht.

Rohrschraubverbindungen anderer Art, welche

keine hohlkegelige, sondern eine radial ebene Form

50 der beweglichen Stirninnenwand -aufweisen und keine

radiale Verdickung, sondern eine sich zur beweg-

liehen Stirninnenwand konushülsenartig erweiternde

Form des Stoßendes des Dichtungsringes besitzen

• ... · und schließlich auch keinen zweiten Dichtungsgrat

55 am Schneidende tragen, bei denen aber das konushülsenartige Stoßende über eine Biegezone mit einer Umfangsnut am zylindrischen Mittelstück des Dichtungsringes angesetzt ist, weisen ähnliche Nachteile auf. Nachteilig kommt aber noch hinzu, daß bei der

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrschraub- 60 Verschraubung nicht nur auf der Preßseite des Ringes verbindung, bestehend aus zwei axial ineinander- keine Begrenzung der Einspannkraft gegeben ist, schraubbaren Kupplungsgliedern mit einer da- sondern daß auch das Einschieben des einzigen Dichzwischenliegenden ringförmigen Aussparung zur Auf- tungsgrates am gegenüberliegenden Schneidende unnahme des einen übergeschobenen Dichtungsring gehindert weitergeführt wird, so daß die unerwünschtragenden Rohrendes, deren beidendig des Dichtungs- 65 ten Deformationen der Rohrwand auch an dieser ringes angreifende Stirninnenwände sich hohlkegel- Stelle sich ereignen können. Das konushülsenartige förmig gegeneinander erweitern, und der Dichtungs- Stoßende verändert seine Lage wegen der parallelen ring einerends ein radial verdicktes Stoßende besitzt, Führung seiner radialen Endflächen an der gleich-