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Rohrverschraubung in Stoßausführung Die Erfindung betrifft eine Rohrverschraubung
in Stoßausführung mit einer einen Innenkonus aufweisenden Überwurfmutter und einer
verformbaren zylindrischen Dichtulgshülse, deren eines, mit einem Bund die Rohrstirnseite
übergreifendes Ende eine stirnseitige Dichtungsfläohe aufweist und viren anderes
Ende durch eine äußere Abdrehung o. dgl..
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eine kleinere Wandstärke und zwei mit dem Innenkonus zusammenarbeitende,
ringförmige Klemmkanten aufweist. Bei Rohrverschraubungen dieser Art wird durch
den Innenkonus der Uberwurfmutter die innere Ringkante des Dichtungshülsenendes
in den Rohrumfang gepreßt, so daß an dieser Stelle eine Abdichtung gegenüber dem
Rohr erzielt wird. Gleichzeitig werden dadurch die Dichtungshülse und die Uberwurfrnutter
an dem Rohr gehalten. Die Abdichtung und Halterung der Dichtungshül -se gegenüber
dem Rohr mittels der inneren Ringkante hat sich Jedoch bei höheren Drücken von etwa
400 atü und zusätzlichen Schwingungsbeanspruchungen, wie sie beispielsweise bei
Brennt stoffeinspritzpumpen von Dieselniotoren auftreten, als nicht dauerhaft genug
erwiesen. Dies umso mehr, als unter dem Einfluß der von der Uberwurfmutter auf die
Dichtungshülse ausgeübten Axialkraft, die die letztere mit ihrer stirnseitigen Dichtungsfläche
gegen den Schraubnippel preßt, unter Umständen ein Ausbeulen der Dichtung#shülse
stattfinden kann, derart,
daß sich ein Zwischenraum zwischen dem
Rohrende und der fichtungshülse bildet. Infolge dieses Zwischenraumes wird dann
das Rohrende nur noch längs einer Umfangslinie von der Dichtungshülse gehalten.
Das Rohrende ist in der Dichtungshülse also ungenügend geführt und kann unter dem
Einfluß von Schwingundsbeanspruchungen in der Dichtungshülse arbeiten, was zu Undichtigkeiten,
wenn nicht gar zu einem Lösen der Verbindung zwischen Rohrendeund Dichtungshülse
führen kann.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Rohrverschraubung
der eingangs genannten Bauart zu schaffen, bei welcher das Rohrende in der Dichtungshülse
besser geführt und gehalten ist, eine zuverlässigere Abdichtung auch bei höheren
Drücken erfolgt und im übrigen die Gefahr des Ausbeulens der Hülse nicht mehr gegeben
ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem
Bund der Dichtungshülse und der zweiten, den mittleren, stärkeren Hülsenteil und
begrenzenden Klemmkante eine äußere Ausdrehung vorgesehen ist. Infolge dieser neuen
Ausbildur.< verteilt sich die von der Uberwurfmutter auf die Dichtungshülse ausgeübte
axiale AnpsEkraft nicht mehr auf den gesamten Querschnitt der Dichtungshülse, sondern
konzentriert sich auf den am Grunde der Ausdrehung vorhandenen Restquerschnitt.
Infolge der verhältnismäßi& hohen Querschnittsbelastung verformt sich bzw. staucht
sich die Dichtungshülse an dieser Stelle, wobei die Wandung der Dichtungshülse ringförmig
in den Umfang des Rohrendes eingepreßt wird. Bin Ausbeulen nach außen kann nicht
stattfinden. Durch diese zusätzliche ringförmige Eindrückung im Rohrende ergibt
sich naturgemäß auch eine zusätzliche, die Zuverlässigkeit erhöhende Abdichtung.
Darüber hinaus ist diese Eindrückung in einem erheblichen Abstand von der inneren
Ringkante des Hülsenendes angeordnet, woraus sich eine bessere Führung und Abstützung
des Rohrendes in der Dichtungshülse ergibt, was die Sohwingungsfestigkeit der erfindungsgemäßen
Rohrverschraubung ganz erheblich erhöht. Es läßt sich sogar ohne Verminderung von
Druck und Schwingungsfestigkeit eine Verkürzung der Dichtungshülse und damit auch
der Mutter vornehmen,
wodurch infolge Materialersparnis die Wfrtschaftlicbkeit
erhöht wird.
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Als Ausdrehung hat sich eine im wesentlichen keilförmige Ringnut mit
ausgerundetem Nutengrund als zweckmäßig erwiesen. Die Tiefe dieser Ausdrehung bzw.
Ringnut ist vorteilhaft mindestens so groß wie die halbe Wandstärke des mittleren,
stärkeren Hülsenteils, um auch bereits bei relativ mäßiger, von der UberwurSmutter
ausgeUbter radialer Anpreßkraft eine für die Verformung ausreichende Querschnittsbelastung
im Nutengrund zu erhalten.
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Bei einem besonders bevorzugten Ausfübrungsbeispiel der Erfindung
ist nun der Innenkonus in zwei jeweils mit einer Klemmkente zusammenarbeitende Konusteile
aufgeteilt. Der mit der zweiten Klemmkante zusammenarbeitende Konusteil weist dabei
zur Erzielung einer größeren Axialkraft und gleichzeitiger Verminderung der Radialkraft
einen größeren Neigungswinkel gegenüber der Längsachse der Rohrverschraubung auf
als der andereKon#steil.
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Diese Ausbildung gewährleistet einerseits die Funktion des mit der
zweiten Klemmkante zusammenarbeitenden Konusteils als Anschlag, der es dem Monteur
ermöglicht, ein zu starkes Anziehen der Überwurfmutter zu vermeiden und .leichzeitig
die Elastizität der Verschraubung zu bewahren, die es ermöglicht, dieselbe beliebig
oft zu lösen und anschließend wieder zu montie##cn, bzw.
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auch, dieselbe nachzustellen. Andererseits bewirkt der mit der ersten
Klemmkante zusammenarbeitende Konusteil wie bis.ler eine zuverlässige Verformung
des Dichtungshülsenendes. Darüber hinaus jedoch ermöglicht es diese Aufteilung des
Innenkonus in zwei Konusteile mit verschiedenen Neigungswinkeln, die Dichtungshülse
und die Überwurfmutter mit jeweils erheblich geringerer Wandserie, also leichter
und materialsparender, auszuführen, da die Radialspannung, wie ausgeführt, geringer
ist. Beispielsweise sinkt r#Lmlich#die Radialkomponente der Anschlagkraft auf ca.
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15 ffi ab wenn der zweite Konusteil, der sogenannte Anschlagkonus,
mit einem Neigungswinkel α von 600 ausgeführt wird, statt wie der erste Konusteil,
der sogenannte Verformungskonus, mit 150.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Rohrverschraubung mit
Dichtungshülse in-bereibs verformtem Zustand; Fig. 2 eine weitere Rohrverschraubung
in verformtem Zustand; Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine dritte, bevorzugte Ausführungsform
der Rohrverschraubung in unverformtem Zustand; Fig. 4 die Rohrverschraubung gemåß
Fig. 3 in verformtem Zustand; Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt der Rohrverschraubung
gemäß Fig. 3 und 4j Fig, 6 ein weiteres Ausführungsbeispie# mit einer gegenüber
der Ausführung nach Fig. 3 - 5 geänderten Dichtungshülse.
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In Fig. 1 ist mit m die Längsachse der Rohrverschraubung bezeichnet.
Es stellt dar: 1 ein Rohr, 2 eine Dichtungshulse, 3 ein mit #Außengewinde 4 versehenes
Anschlußstück bzw. Schraubnippel und 5 eine auf dieses Außengewinde aufschraubbare
Uberwurfmutter, die-einen Innenkonus 6 aufweist. Das eine Ende der Dichtungshülse
2 ist mit einem die Rohrstirnseite 7 übergreifenden Bund 8 versehen und weist eine
sich am Anschlußstück 3 abstützende, stirnseitige Dichtungsfläche 9 auf. Das andere
Ende 2a der Dichtungshülse 2 besitzt durch eine äußere Abdrehung 10 o. dgl. eine
kleinere Wandstärke sl, so daß damit zwei mit dem Innenkonus 6 zusammenarbeitende,
ringförmige Klemmkanten 11 und 12 gebildet werden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
handelt es sich um eine Messingverschraubung,
bei welcher der Dichtungsring
aus weichgeglühtem, die obere wurfmutter aus thermisch entspanntem Material besteht.
Aus diese Grunde ist die Klemmkante 12 zu einer Klemmfläche verbreitert, da sonst
eine zu große, die Anschlagsfunktion vereitelnde Verformung an dieser Stelle stattfinden
würde.
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Wie ersichtlich, ist zwischen dem Bund 8 der Dichtungshülse 2 und
der zweiten, den mittleren, stärkeren Hülsenteil 2b begrenzenden Klemmkante 12 eine
äußere Ausdrehung 13 vorgesehen.
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Zweckmäßig ist diese Ausdrehung 13 eine im wesentlichen keilförmige
Ringnut 14 mit ausgerundetem Nutengrund 15. Wie aus der Fig. 1 zu entnehmen ist,
führt das Aufschrauben der Uberwurfmutter 5 auf das Außengewinde 4 des Anschlußstücks
3 nicht nur zu einer Verformung des anderen Endes 2a der Dichtungshülse 2 und damit
zu der bei 16 gezeigten Einschnürung des Rohres 1, sondern auch zu einer Verformung
bzw. Stauchung des Restquerschnittes mit der Wandstärke s2 der Dichtungshülse 2
am Nutengrund 15, so daß auch an dieser Stelle eine Einschnürung 17 des Rohres 1
entsteht. Die Tiefe t der Ausdrehung 13 bzw.
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Ringnut 14 ist dabei mindestens so groß wie die halbe Wandstärke s3
des mittleren, stärkeren Hülsenteils 2b der Dichtungshülse 2, um, wie bereits angeführt,
auch bei relativ mäßigen Axialkräften eine ausgeprägte Stauchung zu erhalten.
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Diese zweite, in verhältnismäßig großem Abstand von der ersten Einschnürung
16 angeordnete Einschnürung 17 ergibt eine bessere Abstützung des Rohres 1 in der
Dichtungshülse 2 und eine bessere Abdichtung, sowie größere Schwingungsfestigkeit
der Rohrverschraubung. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungs bespiel einer Rohrverschraubung
aus Messing besitzt der Innenkonus 6 der Uberwurfmutter 5 eine einzige, durchgehende
Steigung, die nicht zu gering sein darf, um an der Klemmkante 12 bzw. Klemmfläche
12a eine fpr den Monteur fühlbare Anschlagbegrenzung zu ermöglichen. Daraus fülgt
Jedoch, daß die Wandstärke 53 der Dichtungshülse 2 verhältnismäßig groß ist; demzufolge
ist die Gefahr des Ausbeulens der Dichtungshülse bei diesem Ausführungsbeispiel
relativ gering.
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Insbesondere bei der Verwendung festerer Materialien, beispielsweise
rostfreien Stahls, Titans o.dgl. ist man Jedoch bern#ht, geringe Wand stärken vorzusehen,
um gewicht, Größe und Materialaufwand herabzusetzen. Bei dem in Fig. 2 dargeskllten
zweiten Ausführungsbeispiel ist deshalb vorteilhafterweise der Innenkonus in zwei
Jeweils mit einer Klemmkante 11 bzw. 12 zusammenarbeitende Konusteile 6a und 6b
aufgeteilt. Der mit der zweiten Klemmkante 12 zusammenarbeitende Konsuteil 6b weist
dabei zur Erzielung einer größeren Axialkraft einen größeren Neigungswinkel yC gegenüber
der Längsachse m der Rohrverschraubung auf als der andere Konusteil 6a. Diese Ausbildung
ermöglicht es, bei gleichzeitig ausgeprägter Anschlagwirkung des Konusteils 6b an
der zweiten Klemmkante 12 die Dicke bzw. Wandstärke s3 der Dichtungshülse 2 herabzusetzen.
Gleichzeitig verringert sich die Radialkomponente der vom Konusteil 6b ausgeübten
Kraft, so daß auch schon bei einer geringeren, von der Uberwurfmutter 5 ausgeübten
Kraft eine gute Verformung bzw.Stauchung der Dichtungshülse im Ringnutenquerschnitt
stattfindet.
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Bei dem in den Fig. 3 und 4 gezeigten, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
der neuen Rohrverschraubung schließlich ist zusätzlich noch vorgesehen, daß die
beiden Konusteile 6a und 6b durch einen zylindrischen Abschnitt 18 voneinander abgesetzt
sind. Diese Maßnahme ermöglicht es, die Konusteile 6a und 6b ohne Veränderung ihrer
Neigung gegenüber der Längsachse m der Rohrverschraubung in einem größeren Abstand
voneinander anzuordnen, so daß der Teil des Dichtungsrings, der die große Axialkraft
übertragen muß,also besonders der Gefahr des Ausbeulens ausgesetzt ist-, möglichst
kurz gehalten wird. Bei diesem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Möglichkeit
gegeben, eine relativ geringe, besonders wirtschaftliche Dicke} der Dichtungshülse
2 vorzusehen, wodurch ferner das Gewicht und die Abmessungen der gesamten Rohrverschraubung
verringert werden können. Trotz einer relativ geringen Dicke der Dichtungshülse
2 wird dabei ein Ausbeulen zuverlässig durch die Ringnut 14 verhindert, die für
eine bereits weiter oben beschriebene Einschnürung 17 mit den genannten Vorteilen
sorgt. In Fig~ 4,
die dieses Ausführungsbeispiel#der Rohrverschraubung
in bereits verformten Zustand zeigt, cinddle von der Überwurfmutter 5 auf die Dichtungshülse
2 ausgeübten Kräfte durch Pfeile P1 und P2 angedeutet. Wie-insbesondere aus der
in Fig. 5 gezeigten Vergrößerung ersichtlich ist, wirkt dabei der Konusteil 6b in
Richtung auf die bei s2 gezeigte Wandstärke der Dichtungshülse 2 ein, bzw. auf den
Querschnitt an dieser Stelle. Dies macht besonders deutlich, daß sich die Dichtungshülse
2 nicht nach außen ausbeulen, sondern unter der Wirkung der auftretenden -Radialkräfte
nur ringförmig nach innen ausweichenkann. Jedoch auch die in Fig. #gezeigte Ausführungsform,
bei welcher der -mit der zweiten Klemmkante 12 zusammenarbeitende Konusteil 6b einen
Neigungswinkel von 900 gegenüber der Längsachse der Rohrverschraubung aufweist und
damit zu einem Bund wird, ergibt infolge der erfindungsgemäßen Ringnut 14 eine durch
den Pfeil-P angedeutete Kraftkomponente radial nach innen, die zu der Einschnürung
des Rohres führt, obgleich die Uberwurfmutter 6 mittels des Konusteils 6b eine zur
Längsachse m der Rohrverschraubung paçallele Axialkraft Pa ausübt.