DE1525720C3 - Dichtungsanordnung zum gas- und flüssigkeitsdichten Verschließen von gewindelosen, unter Druck stehenden Bohrungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsanordnung zum gas- und flüssigkeitsdichten Verschließen von gewindelosen, unter Druck stehenden Bohrungen mit Hilfe eines Dichtungskörpers, der in eine Bohrung eingesetzt wird und mittels einer mindestens auf einem Teil ihrer Länge axial geschlitzten Klemmhülse an einer Auswärtsbewegung gehindert wird, wobei die Klemmhülse auf ihrem Mantel quer zur Achsrichtung verlaufende Nuten besitzt, welche sägezahnartige Schneidkanten bilden, die bei einer durch äußere Kräfte hervorgerufenen Relativbewegung zwischen Klemmhülse und einem auf eine innere Spreizfläche der Klemmhülse wirkenden Spreizglied infolge einer Aufspreizung der Klemmhülse in die Bohrungswand eindringen.

Eine derartige Dichtungsanordnung ist bereits durch die USA.-Patentschrift 2 824 577 bekanntgeworden. Zum Verschließen von Rohrenden wird ein Kunststoffring verwendet, welcher auf einer in das Rohrende eingeführten Spindel zwischen einem festen Endanschlag und einem auf der Spindel bewegbaren Konus"angebracht ist. Der Konus dient dabei zum Aufspreizen einer Klemmhülse mit sich über einen Teil ihrer axialen Ausdehnung erstreckenden, axial gerichteten Nuten und sägezahnartigen Schneidkanten im Bereich des dem Konus zugewandten Endes. Der Kopf der Klemmhülse stützt sich am Rand des Rohres ab. Die die Klemmhülse axial durchdringende Spindel wird mit einem sich am Kopf der Klemmhülse abstützenden Kniehebel auf Zug beansprucht. Dies führt zu einer axialen Verkürzung bzw. einer radialen Verdickung des Kunststoffringes, der dadurch fest an der Innenwand des Rohres anliegt und abdichtet. Durch die entstehende Relativbewegung zwischen Konus und Spreizhülse wird diese etwas gespreizt, so daß sich die Schneidkanten zur Verbesserung des Austriebswiderstandes in die Innenwand eingraben. Abgesehen davon, daß es sich um eine aufwendige, aus mehreren Einzelteilen bestehende Anordnung handelt, kann ein dauerhafter Verschluß von Bohrungen nicht erwartet werden, da das Aufspreizen der Klemmhülse nur so lange statt-

ao findet, wie über den Kniehebel Kraft aufgebracht wird bzw. solange ein Druck vorhanden ist. Ein dauerhafter Verschluß ist indessen auch nicht beabsichtigt, da über die hohle Spindel Meßgeräte zu Prüfzwecken angeschlossen werden sollen. Nach erfolgter Prüfung soll die ganze Dichtungsanordnung leicht wieder entfernt werden können.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Dichtungsanordnung der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß sich bei herkömmlichen Bohrungstoleranzen mit einfachen Mitteln und ohne die Anwendung von Spezialwerkzcugen ein absolut dichter, hohen Drücken auch bei dynamischer Belastung standhaltender Verschluß ergibt. Die Dichtungsanordnung soll insbesondere auch für mehrere, eng nebeneinander liegende Bohrungen geeignet sein.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß als Dichtkörper und gleichzeitig als Spreizglied eine Kugel mit einem solchen Durchmesser dient, daß sie unter einer elastischen Verformung und/oder einer elastischen Verformung der Bohrung in diese eintreibbar ist, wobei der Durchmesser der ungespannten Klemmhülse geringfügig größer ist als der Durchmesser der Kugel. Das Aufspreizen, der Klemmhülse erfolgt zweckmäßigerweise über eine als konische Anfasung ausgebildete innere Spreizfläche. Der Freiwinkel an den Schneidkanten sollte größer oder gleich 0° sein. Ebenso sollte der Spanwinkel an den Schneidkanten größer oder gleich 0° sein. Die Schneidkanten können gewindeförmig ausgebildet sein.

Der Vorteil der Erfindung liegt im wesentlichen darin, daß die Kugel gleichzeitig als Spreiz- und Dichtungskörper dient. Man erhält dadurch eine Dichtungsanordnung mit nur zwei Einzelteilen, eine Selbstsperrung des Verschlusses und einen sich selbst verstärkenden Widerstand gegen Austreiben. Dieser Widerstand ist etwa fünfmal größer als bei den schon langer bekannten einfachen Kugelverschlüssen und läßt daher eine Anhebung des Druckes bzw. eine Erhöhung der Sicherheit zu.

An Hand eines' in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.

A b b. 1 zeigt eine Dichtungsanordnung gemäß der Erfindung mit eingepreßter Kugel und aufgespreizter Klemmhülse;

A b b. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Abb.l.

In einem Gehäuse 1 ist eine Bohrung 2 angebracht, die nach außen gegen einen Innendruck ρ mittels einer eingepreßten Kugel 3 verschlossen wird, deren DurchmeserD geringfügig größer ist als der Durchmesser D' der Bohrung 2. Zur Sicherheit der Kugel 3 wird eine Klemmhülse 4, deren Durchmesser im ungespannten Zustand mindestens ebenso groß ist wie der Durchmesser D, in die Bohrung 2 eingedrückt, bis sie die Kugel 3 berührt. Die Klemmhülse 4 besitzt an ihrem Mantel eine Anzahl von umlaufenden Nuten 5, die so geformt sind, daß sie Schneidkanten 6 bilden. Die die Klemmhülse 4 in axialer Richtung durchziehende Bohrung 7 besitzt in ihrem der Kugel 3 zugewandten Ende eine konische Ansenkung 8. Der Kegelwinkel β ist so bemessen, daß keine Selbsthemmung zwischen Klemmhülse 4 und Kugel 3 auftritt. Der Mantel der Klemmhülse ist an seinem der Kugel 3 zugewandten Ende konisch ausgebildet, um ein Einführen in die Bohrung 2 zu erleichtern.

Die Wirkungsweise ist wie folgt: Die Kugel 3 wird beispielsweise mittels einer hydraulischen Presse in die Bohrung 2 gedrückt. Dabei tritt auf Grund der Durchmesserunterschiede ein Preßsitz auf, so daß zum Bewegen der Kugel 3 beträchtliche Kräfte notwendig sind. Das Einführen der Klemmhülse 4 erfolgt zunächst ohne großen Kraftaufwand, da zunächst nur Reibung infolge der durch die Durchmesserunterschiede hervorgerufenen Vorspannung der Klemmhülse 4 auftritt. Erst die Kugel 3 setzt dem Eintreiben einen erhöhten Widerstand entgegen. Die Berührung zwischen Kugel 3 und Klemmhülse 4 findet im Bereich der Ansenkung 8 statt. Durch die konische Ausbildung der Ansenkung 8 entstehen längs der Berührungslinie radial gerichtete Kraftkomponenten, die ein Eindrücken der Schneidkanten 6 in die Wand der Bohrung 2 verursachen. Gleichzeitig mit diesem Aufspreizen der Klemmhülse 4 wird sie etwas tiefer eingetrieben, wobei eine Gleitung zwischen Ansenkung 8 und Kugel 3 stattfindet. Sollte nun bei einer nachfolgenden Druckerhöhung die Kugel 3 das Bestreben haben, sich nach außen zu bewegen, wird zunächst die Tendenz des Aufspreizens bestehenbleiben. Da sich der Widerstand gegen diese radiale Bewegung fortlaufend wegen der immer größer werdenden wirksamen Eingriffsflächen vergrößert, wird einmal der Punkt erreicht sein, an dem eine Auswärtsbewegung der Klemmhülse 4 ausgelöst wird. Da ein Ausweichen der Schneidkanten 6 nach innen — das gilt zumindest für die der Kugel 3 benachbarten — nicht möglich ist, findet eine axial auswärts gerichtete Bewegung und eine damit verbundene Zerspanung des Gehäusematerials statt. Zweckmäßig sollte der Spanwinkel γ ebenso wie der Freiwinkel α leicht positiv sein, so daß gilt 7 j> 0° und aJ>0°. Ein vorheriges selbsttätiges Zurückfedem der Klemmhülse 4 ist nicht möglich, da sie ja im ungespannten Zustand einen größeren Durchmesser als die Bohrung 2 hat und somit erst nach einem gewissen Aufspreizen entspannt ist. Die Form und die Anzahl der Nuten 5 richtet sich nach dem Werkstoff, dem zu erwartenden Druck, dem Kugeldurchmesser usw.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Dichtungsanordnung zum gas- und flüssigkeitsdichten Verschließen von gewindelosen, unter Druck stehenden Bohrungen mit Hilfe eines Dichtungskörpers, der in eine Bohrung eingesetzt wird und mittels einer mindestens auf einem Teil ihrer Länge axial geschlitzten Klemmhülse an einer Auswärtsbewegung gehindert wird, wobei die Klemmhülse auf ihrem Mantel quer zur Achsrichtung verlaufende Nuten besitzt, welche sägezahnartige Schneidkanten bilden, die bei einer durch äußere Kräfte hervorgerufenen Relativbewegung zwischen Klemmhülse und einem auf eine innere Spreizfläche der Klemmhülse wirkendem Spreizglied infolge Aufspreizung der Klemmhülse in die Bohrungswand eindringen, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtkörper und gleichzeitig als Spreizglied eine Kugel (3) mit einem solchen Durchmesser dient, daß sie unter eigener elastischer Verformung und/oder einer elastischen Verformung der Bohrung (2) in diese einireibbar ist, wobei der Durchmesser der ungespannten Klemmhülse (4) geringfügig größer ist als der Durchmesser der Kugel (3).

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Spreizfläche der Klemmhülse (4) eine konische Anfasung (8) ist.

3. Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiwinkel (α) an den Schneidkanten (6) größer oder gleich 0° ist.

4. Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanwinkel (γ) an den Schneidkanten (6) größer oder gleich 0° ist.

5. Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (5) gewindeförmig ausgebildet sind.