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Stoßfreie Rohrverbindung, insb. für hohe Betriebsdrücke.
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Die Erfindung bezieht sich auf Rohrverbindungen, insbesondere für
hohe Betriebsdrücke und Druckpulsationen im Fördermedium, mit konisch aufgeweiteten
Rohrenden, welche mittels in diese eingesetzter Stützringe höherer Festigkeit als
das Rohr gestützt, in zugeordnete Ausnehmungen von Halteringen aufgenommen sind.
Da die konische Aufweitung des Rohrendes einem Haltebund entspricht, können derartige
Rohrverbindungen solche ersetzen, bei denen ein Haltebund auf das Rohrende oder
ein mit einem Haltebund versehener Rohrabschnitt an ein Rohrende, unter erheblichen
Aufwand für die Herabsetzung von erheblichen Betriebagefährdungen durch sich nachträglich
lösenden Zunder angeschweißt sind. Kerbringverbindungen vermeiden zwar diesen Nachteil
ebenfalls, erfordern jedoch eine aufwändige Genauigkeit hinsichtlich der Planparallelität
der zugeordneten Stirnringflächen sowie eine genügend tiefe Einftilirung der Rohrenden
in das Verbindungagehäuse, um einen zur Aufnahme der axialen Kräfte ausreichenden
Ringquerschnitt zwischen Kerbringsehneide und Stirnfläche des Rohrendes zu erzielen.
Zudem ist es in der Praxis nach einer Ladung der Rohrverbindung nahezu unmöglich,
die gleiche relative Lage von Schneide und Kerbe wieder zu erreichen und Schwächungen
des Haltequerschnittes sowie Leckagen zu vermeiden.
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Bei stoßfreien Verbindungen dieser Art ist die Zwischenfügung eines
metallischen Dichtungsringes erforderlich ( DBP 901.481 ).
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Ähnliche Nachteile weisen Rohrverbindungen auf, bei den die Rohrenden
allein durch Klemmreibung mittels auf ihre Mantelfläche aufgepreßte Halteringe aufgenommen
sind (DRP 592.326). Diese erfordern zwar bei niedrigen Betriebsdrücken und teilweise
geschlitzten flalteringen, keine besonderen Bearbeitungen der Rohrenden, sind jedoch
bei höheren, auf die Stirnringfläche des Rohrendes einwirkenden Betriebsdrücken
durch mechanische Schwingungen und/Oder Druckpulsationen derart gefährdet, daß zur
Erzielung einer ausreichenden Haltekraft mehrere Halteringe hintereinandergeschaltet
werden müssen. (DBP 1.258.217).
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Rohrverbindungen mit konisch aufgeweiteten Rohrenden unterscheiden
sich gegenüber den erwähnten anderen System vorteilhaft durch thre Unabhängigkeit
von den Rohrtoleranzen und sind sowohl für Rohre u. Schläuche geringer Festigkeit
(z.)3.#RP 548.028, DBP 1.066.824) als auch in stoßfreier Ausführung für Stahlrohre
größerer Durchmesser bekannt, um eine Lösung ohne axiale Verschiebung der unnachgiebigen
Stahlrohre durch achsparallele seitliche Bewegung zu ermöglichen. (iBP 860.583).
Bei letzteren weisen die konischen Stützringe an ihrem verdickten Ende einen Bund
auf, welcher gegenüber einer Stirnfläche des Verbindungsge häuses oder dem Stützring
eines zweiten Rohrendes, durch Dichtungsmittel nach aussen abgedichtet, gehaltert
ist, wobei wahlweise eine metallische Abdichtung für eine starre Verbindung oder
eine zur elastische Abdichtung durch Rund- oder Scheibendichtuneen zur Aufnahme
von Wärmedehnungen bei axialer Beweglichkeit der metallischen Verbindungselemente
gegeneinander vorgesehen sind.
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Die axiale Beweglichkeit erleichtert jedoch bei starken mechanischen
Schwingungen der Rohrleitungen eine langsame Lockerung der terbindung. Zudem sind
die Verformungskräfte für die konische Aufweitung zu groß, um eine solche durch
das Anziehen der
Verschraubungselemente erzielen zu können. In der
Praxis wird daher diese Ausführung nicht angewandt. Erst die Schaffung einer handlichen,
leicht transportablen Aufweitvorrichtung durch die Anmelderin (Deutsche Patentanmeldung
vom "Aufweitvorrichtung für zu verbindende Rohrenden") ermöglicht es einen Stützring
bis auf Anschlag des Bundes in das Rohrende genau auf die benötigte Tiefe einzupressen.
Um eine solche Rohrverbindung für hohe Betriebsdrucke, dementsprechend große Amplituden
der Druckpulsationen sowie zur Aufnahme mechanischer Schwingungen der Rohrleitungen
geeignet zu machen, hat die Anmelderin gemäß der Deutschen Patentanmeldung P 17
50 395,6 eine Rohrverbindung geschaffen, bei der am verjüngten Ende des Halteringes
ein Ringquerschnitt vorgesehen ist, welcher die Stirnringfläche des Rohrendes -dieses
mit geringem Spiel axial festlegend- ganz oder teilweise übergreift, wobei eine
elastische Abdichtung zwischen dem Rohraussenmantel und der konischen Ausnehmung
des Halteringes einerseits sowie dem Kerngewinde des Halteringes und dem Verbindung
gehäuse andererseits durch O-Ringe vorgesehen ist. Die auf d Stirnringflächen des
Rohrendes und des Stützringes einwirkene wechselnden Betriebsdrücke halten dabei
den Rohrkopf dicht und machen zwar seine Lage im Verbindungsgehäuse von unterschiedlichen
Tiefen der Ausnehmungen unabhängig, gestatten aber keine stoßfreie Verbindung.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine stoßfreie Rohrverbindung
mit konisch aufgeweiteten Rohrende zu schaffen, die trotz hoher Betriebsdrücke elastisch
abgedichtet eine absolut starre Aufnahme des Rohrendes gewährleistet derart, daß
mechanische Schwingungen und/oder Wärmedehnungen allein in den ausserhalb der Verbindung
liegenden Rohrlängen zur Auswirkung kommen.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Stützring auf
seinem Aussenmantel eine Feinverzahnung
aufweist und bis zum Bund
in das Rohrende eingepreßt ist, und daß die konische Bohrung des Halteringes mit
zwei im Abstand von einander vorgesehenen, in die Aussenmantelfläche des Rohrendes
kerbfrei eindrückbaren Druckflächen das Rohrende räumlich fest gegenüber dem Verbindungsgehäuse
haltert, wobei die Druckflächen des Halteringes die Innenmantelfläche des Rohrendes
in die FeinverzahAung-des in höherer Festigkeit als das Rohr ausgeführten Stützringes
einpreßt.
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In weiterer Ausbildung ist der Haltering selbst als Überwurfmutter
ausgebildet und die Nut für den elastischen Dichtungsring in die Stirnringfläche
eines axialen, ein Kerngewinde tragenden Vorsprung des Verbindungsgehäuses eingearbeitet.
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Die erfindungsgemäße absolut starre Rohrverbindung ist sowohl für
die stoßfreie Verbindung zweier Rohrenden als auch zum Anflanschen eines Rohres
an das Gehäuse eines hydraulischen oder pneumatischen Gerätes verwendbar, ist dabei
auf wenige Teile beschränkt und bietet zusätzlich wesentliche Vorteile, infolge
der geringen, im Selbsthemmbereich liegenden Konussteigung (8 - 100), können Stahlrohre
im Bereich der plastischen Verformung rißfrei aufgeweitet werden, Durch die selbsthemmende
Reibung zwischen der konischen Ausnehmung der #berwurfmutter un~ dem Rohraussenmantel
entsteht zudem im übrigen Teil der oberwurfmutter bis in das aufgeschraubte Gewinde
eine auch dieses gegen unbeabsichtigtes Lösen durch mechanische Schwingungen selbsthemmende
Reibungskraft. Zudem werden die radialen Aussenabmessungen der Rohrverbindung optimal
klein, sodaß die in der modernen Technik häufig erforderliche Nebeneinandereinführung
mehrerer Rohre in ein hydraulisches bzw. pneumatisches Gerät mit geringstmöglichen
Abständen erzielt und trotzdem der Ein- bzw. Ausbau durch seitliche Bewegung achsparallele
leicht möglich ist.
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Die Erfindung ist in den Abbildungen beispielsweise erläutert und
zwar zeigt Abb. 1 Längsschnitt durch eine Rohrverbindung Abb. 2 einen vergrößerten
Teilaueschnitt hiervon zwischen einer Druckfläche des Halteringes und dem Stützring.
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Das Verbindungsgehäuse 1 weist in einer Ausführung zur Verbindung
eines Rohrendes mit einem Gerät auf der einen Seite ein Kerngewinde 2 auf, welches
in die zugeordnete Gehäusebohrung eingeschraubt wird, bis die Stirnfläche 4 fest
am Gehäuse anliegt.
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In üblicher Weise ist das Gewinde 2 durch den O-Ring 3 nach aussen
abgedichtet. Auf der anderen Seite der Schraubflächen ist ein etwas stärkerer axialer
Vorsprung 6 angeordnet, der ein Kerngewinde 7 trägt. In die Stirnfläche 11 dieses
Vorsprunges ist eine Nut für einen O-Ring 10 eingearbeitet. Die innere Stirnringfläche
9 ist um die Größe eines Dichtspaltes kürzer als die äussere 11, damit der O-Ring
unter allen Umständen eine glatte Aussenflächenauflage erhält. Gegen Druckpulsationen
kann der vom Fördermedium beaufschlagte O-Ring in bekannter Weise durch einen Teflonring
geschützt werden.
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Der konische Stützring 15 weist am verdickten Ende einen Bund 12 auf,
der sich gegen die Stirnfläche 11 das Verbindungsgehäuses fest anlegt. Die Stirnfläche
des oberflächenvergUteten Stützringes ist leinet-bearbeitet, sodaß keine Verletzung
des O-Ringes möglich ist. Eine evt. Durchbiegung des Bundes kann sich infolge des
Dichtungsspaltes auf der Innenseite des O-Ringes nicht auswirken. Diese konstruktive
Ausbildung ist gegenüber einer möglichen Anordnung des O-Ringes in der Stirnfläche
des Stützringes aus fertigungstechnischen Gründen vorteilhafter.
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Zur Herstellung der Rohrverbindung wird der Stützring mittels einer
Aufweitvorrichtung bis zum Bund in das Rohrende eingepreßt.
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Hierdurch ist die Lage der konischen Ausnehmung des Halteringes bzw.
der Überwurfmutter 8 mit dem Muttergewinde 7 gegenüber dem Rohrende und dem Stützring
stets genau derart bestimmbar, daß die beiden Druckflächen
15 und
16 der Überwurfmutter die Innenmantelfläche des Rohrendes 14 in die Feinverzahnung
auf dem Aussenmantel des Stützringes einpreßen können. Durch die im axialen Abstand
voneinander angeordneten Druckflächen wird das Rohrende räumlich fest und gegen
die Stirnfläche 11 des Verbindungsgehäuses gepreßt aufgenommen. Wärmedehnungen und
mechanische Schwingungen können sich daher nur im ausserhalb des äußeren Druckringes
16 liegenden Rohrbereich 17 auswirken. Bei der Verbindung zweier Rohrenden wird
das Berbindungsgehäuse beiderseits der Schraubflächen mit demselben axialen Vorsprung
6 ausgeführt.
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In der Abb. 2 ist eine der Druckstellen vergrößert wiedergegeben und
der Verlauf der Druckkräfte dargestellt. Im Bereich der Druckkräfte tritt unterhalb
der Druckfläche 15 aine Kaltverschweißung zwischen dem Innenmantel des Rohrendes
14 und dem Stützring 13 ein.