DE19840097A1

DE19840097A1 - Schwenkbare Rohr- und Schlauchleitungsverbindung

Info

Publication number: DE19840097A1
Application number: DE19840097A
Authority: DE
Inventors: Joerg Hesseln; Frank Hesseln
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-09-06
Filing date: 1998-09-03
Publication date: 1999-05-27
Also published as: US5975588A

Description

Die Erfindung betrifft eine schwenkbare Verbindung für Rohr- und Schlauchleitungen, die im wesentlichen aus mit den Lei tungsenden verbindbaren und teilweise ineinandersteckbaren sowie mit mindestens einem Dichtring versehenen Anschluß nippeln und einer Überwurfmutter besteht, wobei der einsteck bare, zapfenartige Anschlußnippel in Abstand zwei kugelförmig gewölbte Abschnitte mit unterschiedlichen Radien aber glei chem Mittelpunkt sowie eine mit einem kugelförmigen Abschnitt korrespondierende Überwurfmutter und der muffenartig über greifende, auf der Außenseite mit einem Gewinde versehene An schlußnippel ebenfalls einen korrespondierenden kugelförmigen Abschnitt mit gleichem Mittelpunkt aufweisen.

In vielen technischen Bereichen, vornehmliche der Installa tionstechnik, ergeben sich sehr häufig nach der Leitungs verlegung insbesondere mit Abwinkelungen oder bei nicht ge radlinigem Verlegen dann Probleme, wenn, bedingt durch bei spielsweise äußere Einflüsse, ein Verschwenken der Leitung erforderlich wird. Ein besonders Beispiel für derartige Ein flüsse auf üblicherweise geradlinig verlegte Leitungen kann im Untertagebergbau in den in den Bracken eines Fördermittels verlegten Druckleitungen in Rohrform gesehen werden. Mit dem abschnittsweisen Rücken des Fördermittels wird die Rohr leitung derartig verschwenkt, daß es ständig an den Verbin dungsstellen zu Undichtigkeiten und Zerstörungen kommt. Ein vergleichbares Problem tritt beispielsweise bei engen Biege radien, insbesondere von Hochdruckschläuchen auf, die ständig aus ihrer Richtung bewegt oder verschwenkt werden.

Es sind sogenannte Kugelkopfverbindungen bekannt, wie sie im gattungsgemäßen Oberbegriff berücksichtigt wurden und wie sie unter anderem in der DE-OS 26 31 984 und in der DE-AS 10 75 907 beschrieben sind.

Der wesentliche Nachteil derartiger Kufelkopfverbindungen liegt darin, daß zum einen nur eine begrenzte Verschwenk barkeit möglich ist, und daß andererseits mit dem Festsetzen der Überwurfmutter auch eine Verstarrung der Verbindung be wirkt wird. Eine Verstarrung derartiger Leitungsverbindungen ergibt letztlich bei durch äußere Einflüsse bewegten Rohr leitungen die gleichen Probleme wie bei geradlinig starr ver legten Leitungen. Da bei solchen Verbindungen nicht nur die Dichtigkeit sondern vornehmlich bei höheren Drücken auch die Zugfestigkeit von größter Bedeutung ist und nicht genügend Haltekräfte durch die Verbindung aufgebracht werden können, ist der Einsatz, nicht nur bedingt durch die geringere und verstarrbare Verschwenkbarkeit, äußerst begrenzt.

Des weiteren ist, wie in der DE-OS 16 50 030 näher beschrie ben, eine kugelige Gelenkverbindung bekannt, in welcher die besonderen Probleme der Abdichtung und Beweglichkeit unter Druck besonders angesprochen werden. Die vermeintliche Lösung ist darin zu sehen, daß an dem Kugelzapfen und an der Kugel pfanne und/oder an der Pfannenmutter vom durchströmenden Medium parallel zur Strömungsrichtung beaufschlagte, zweite innenliegende Oberflächenteile ausgebildet sind, die den ent sprechenden ersten innenliegenden Oberflächenteilen im we sentlichen gegenüberliegen.

Abgesehen davon, daß eine derartige Kugelgelenkrohrverbindung vornehmlich in den Einzelteilen einen großen technischen Auf wand erforderlich macht, ist sie äußerst kompliziert, groß bauend und mit dem besonderen Nachteil behaftet, daß die Strömungsmediums in jeder Stellung der Verbindung große Tur bulenzen verursachen. Die Abdichtung erfordert konstruktions bedingt eine Vielzahl von Dichtungen mit Ausnehmungen und Dichtringen, wobei auch die Bewegung unter Belastung zwangs läufig leidet.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine schwenkbare und kleinbauende Verbindung für Rohr- und Schlauchleitungen zu schaffen, die im Vergleich zu den bis herigen Verbindungen eine größere Verschwenkbarkeit erlaubt, ohne die Strömung durch Verwirbelungen stärker zu beein flussen, die auch bei Verschraubung nicht verstarrt wird und bewegbar bleibt, die auf einfache Weise geeignet ist, Lei tungsbewegungen abzufangen und durch ständige Verschwenk barkeit auszugleichen, die eine selbstdichtende und die Be wegung nicht störende Wirkung mit sich bringt, und die ohne zusätzliche Werkzeuge als Verbindung herstellbar und lösbar ist, und die darüber hinaus, bedingt durch Aufnahme hoher Haltekräfte, für Rohr- und Schlauchleitungen in allen Druck bereichen eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwi schen dem kugelförmigen Abschnitt des zapfenartigen Anschluß nippels und dem kugelförmigen Abschnitt des muffenartig über greifenden Anschlußnippels ein Ringspalt und in dem über greifenden Abschnitt eine ringförmig verlaufende Ausnehmung mit einem Stützring und einem Dichtring vorgesehen sind, wobei der Dichtring im ansteigenden Teil des kugelförmigen Abschnitts des zapfenartigen Anschlußnippels angeordnet ist.

Der besondere Vorteil der Verbindung ist darin zu sehen, daß durch die Ausbildung eines Ringspaltes in einer sogenannten Doppelkugelverbindung eine selbstdichtende Wirkung erzielt wird, ohne die Verschwenkbarkeit einzuschränken. Durch den Spalt dringt das Druckmedium bis zu dem Dichtring vor und drückt diesen in den zwischen Stützring und zapfenartigen Abschnitt verbleibenden Spalt. Der Dichtring, z. B. in Form eines O-Ringes, ist aus einem verformbaren und anpaßbaren Material, beispielsweise aus Kautschuk in Verbindung mit Kunststoffzusätzen. Von besonderer Bedeutung ist die Posi tionierung des Dichtringes und die Größe des Stützringes, wodurch der verbleibende Spalt verkleinert wird.

Da der Spaltbereich in Richtung auf den pfannenartigen Ab schnitt hinter dem Mittelpunkt aufgrund der korrespondieren den Abrundungen größer wird, ist die Dichtung um das Maß L1 vor den Mittelpunkt M verlagert angeordnet, und zwar dort, wo der Spalt seinen geringsten Querschnitt auf weist. Auf diese Weise ist der zapfenartige Abschnitt ohne Kontakt zum pfannenartigen Abschnitt schwimmend angeordnet, wodurch die Abwinkelbarkeit auch unter Druck nicht beeinflußt wird.

Um auch im abgewinkelten Zustand größere Turbulenzen des Strömungsmediums zu vermeiden, weisen die miteinander korres pondierenden zapfen- und pfannenartigen Abschnitte Abschrä gungen in Form von konisch sich erweiternden Flächen auf.

Die Ausführung und Anordnung der Dichtung ermöglicht durch Ver- und Entspannen ein leichtes Festdrehen und Lösen der Verbindung ohne ein Werkzeug in Anspruch nehmen zu müssen. Für die Verschwenkbarkeit der Verbindung ist es von Bedeu tung, daß die miteinander korrespondierenden kugelförmigen Abschnitte bei unterschiedlichen Radien alle den gleichen Mittelpunkt aufweisen.

Die Verbindungen können aus Stahl, Kunststoff oder einem ver gleichbaren Werkstoff hergestellt werden, wobei es von Be deutung ist, daß die zum Gleiten beim Verschwenken vorge sehenen Abschnitte und Flächen eine möglichst geringe Ober flächenrauhigkeit aufweisen. Zweckmäßigerweise sollten die Flächen oberflächengehärtet oder hart verchromt ausgebildet sein, um ein besonders günstiges Verhalten beim Gleiten zu erzielen.

Üblicherweise ist ein Stützring als Flachring ausgebildet, um die Kriechwirkung der Dichtung zu verhindern. Nach einer be sonderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Stützring auf der der Dichtung zugewandten Seite in Richtung auf den Spalt verjüngt ausgebildet. Die Abschrägung kann eine gerade oder auch leicht konvex geformte Keilfläche sein.

Im Rahmen der Erfindung ist es zweckmäßig, die durch die ver schraubte Überwurfmutter erstellte Verbindung bei Vermeiden des selbsttägigen Lösens durch Anordnung eines Anschlages bzw. einer Gegenmutter zu ergänzen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im nachfolgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Leitungsverbindung im Schnitt und

Fig. 2 eine Detaildarstellung der Dichtung in Verbindung mit dem Stützring.

Das in Fig. 1 wiedergegebene Ausführungsbeispiel zeigt zwei zu einer schwenkbaren Verbindung ineinandergesteckte An schlußnippel 1 und 2. Die mit den Anschlußnippeln 1 und 2 wiederum verbundenen Leitungen in Rohr- oder Schlauchform sind in der Zeichnung nicht angedeutet.

Der Anschlußnippel 1 weist an dem in den Anschlußnippel 2 einsteckbaren Ende einen kugelförmigen Abschnitt 3 auf. In Abstand davon ist der Anschlußnippel 1 mit einem weiteren kugelförmigen Abschnitt 8 versehen. Sowohl der kugelförmige Abschnitt 3 als auch der kugelförmige Abschnitt 8 weisen mit ihren im Querschnitt kreisabschnittartigen Kugelflächen und unterschiedlichen Radien R2 und R4 einen gemeinsamen Mittel punkt M auf.

Der Abstand des Abschnitts 8 vom kugelförmigen Kopf 3 ist so groß, daß bei geradliniger Verbindung der Anschlußnippel 1 und 2 eine umlaufende Ringnut 7 vorhanden ist. Die abge winkelte Position des Anschlußnippels 1 vom Anschlußnippel 2 ist strichtpunktiert dargestellt.

Der übergreifende Anschlußnippel 2 weist einen mit dem kugel förmigen Abschnitt 3 korrespondierenden gewölbten Abschnitt 4 auf. Die Überwurfmutter 12 weist ebenfalls eine mit dem kugelförmigen Abschnitt 8 korrespondierenden kugelförmigen Abschnitt 9 auf. Auch die kugelförmigen Abschnitte 8 und 9 haben bei geringfügig unterschiedlichen Durchmessern R3 und R4 einen gemeinsamen Mittelpunkt M mit den oben beschriebenen Abschnitten 3 und 4. Während die Abschnitte 8 und 9 auf einander gleiten, ist zwischen den Abschnitten 3 und 4 ein Spalt 13 vorgesehen.

Innerhalb des Spaltes 1 zwischen dem Abschnitt 4 und dem Ab schnitt 3 ist in einer umlaufenden Ausnehmung 5 ein Dichtring 6 angeordnet. In der Ausnehmung 5 ist weiterhin ein Stützring 14 in Form eines Flachringes angeordnet, der so bemessen ist, das er in den Spalt 13 hineinragt und diesen in gewissem Umfang verkleinert.

Die durch eine Vorspannung bei der Verbindung der Anschluß nippel 1, 2 durch eine Überwurfmutter 12 den Spalt 13 ab dichtende Dichtung 6 ist in einem Abstand L1 vor dem Mittel punkt M positioniert. In dem Bereich weist der Spalt 13 seine geringste im Querschnitt zu betrachtende Größe auf. Bei Be lastung der Verbindung durch das Druckmedium wird die Dich tung 6 in den verbleibenden Spalt hineingedrückt und paßt sich dichtend durch Verformung an. Es erscheint ohne weiteres möglich, zwischen den aufeinander oder gegeneinander gleiten den Abschnitten 8 und 9 eine zusätzliche Dichtung einzu bringen.

Die Abschnitte 3 und 4 weisen querschnittserweitende, konisch sich erweiternde Abschrägungen 11 und 18 zur Verringerung von Verwirbelungen auf.

Die durch die Vorspannung der Dichtung 6 ohne zusätzliches Werkzeug aufschraubbare und auch lösbare Überwurfmutter 12 kann ohne zwingende Voraussetzung gegen einen Anschlag 16 oder auch eine Gegenmutter verschraubt werden. Des weiteren ist es als zweckmäßig anzusehen, zwischen dem Anscßlußnippel 2 und der Überwurfmutter 12 eine weitere Dichtung 15 vor zusehen.

Nach dem in Fig. 2 dargestellten detailierten Ausführungs beispiel ist der üblicherweise als Flachring ausgebildete Stützring 14 auf der zur Dichtung 6 hin gerichteten Seite abgeschrägt ausgebildet, um mit beispielsweise einer Keilform oder auch z. B. leicht konvexen Abschrägung den Dichtring 6 besser in seine abdichtende Position zu zwingen.

Bezugszeichenliste

1

Anschlußnippel

2

Anschlußnippel

3

kugelförmiger Abschnitt

4

kugelförmiger Abschnitt

5

Ausnehmung

6

Dichtring

7

Ringnut

8

kugelförmiger Abschnitt

9

kugelförmiger Abschnitt

10

Gewinde

11

Abschrägung

12

Überwurfmutter

13

Ringspalt

14

Stützring

15

Dichtung

16

Anschlag

17

Gegenmutter

18

Abschrägung

19

Verjüngung

Claims

1. Schwenkbare Verbindung für Rohr- und Schlauchleitungen, die im wesentlichen aus mit den Leitungsenden verbind baren und teilweise ineinandersteckbaren, sowie mit min destens einem Dichtring versehenen Anschlußnippeln und einer Überwurfmutter besteht, wobei der einsteckbare, zapfenartige Anschlußnippel in Abstand zwei kugelförmig gewölbte Abschnitte mit unterschiedlichen Radien aber gleichem Mittelpunkt sowie eine mit einem kugelförmigen Abschnitt korrespondierende Überwurfmutter und der muffenartig übergreifende, auf der Außenseite mit einem Gewinde versehene Anschlußnippel ebenfalls einen korrespondierenden kugelförmigen Abschnitt mit gleichem Mittelpunkt aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zwi schen dem kugelförmigen Abschnitt (3) des zapfenartigen Anschlußnippels (1) und dem kugelförmigen Abschnitt (4) des muffenartig übergreifenden Anschlußnippels (2) ein Ringspalt (13) und in dem übergreifenden Abschnitt (4) eine ringförmig verlaufende Ausnehmung (5) mit einem Stützring (14) und einem Dichtring (6) vorgesehen sind, wobei der Dichtring (6) im ansteigenden Teil des kugel förmigen Abschnitts (3) des zapfenartigen Anschluß nippels (1) angeordnet ist.

2. Schwenkbare Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Stützring (6) ein in den Ringspalt (13) hineinragendes und den Ringspalt (13) verkleinern des Maß aufweist.

3. Schwenkbare Verbindung nach Anspruch l, dadurch gekenn zeichnet, daß die über einen Ringspalt (13) miteinander korrespondierenden Abschnitte (3, 4) mit jeweils konisch erweiternden, den Durchflußquerschnitt erweiternden Flä chen (11, 18) versehen sind.

4. Schwenkbare Verbindung nach Anspruch l, dadurch gekenn zeichnet, daß die aus Stahl, Kunststoff oder einem ver gleichbaren Werkstoff hergestellten Anschlußnippel (l, 2) in Verbindung mit der Überwurfmutter (12) auf den miteinander gleitbar ausgebildeten Flächen eine geringe Oberflächenrauhigkeit aufweisen.

5. Schwenkbare Verbindung nach Anspruch l, dadurch gekenn zeichnet, daß der muffenartig übergreifende Anschluß nippel (2) am Ende mit einem mit der Überwurfmutter (12) korrespondierenden Anschlag (16) versehbar ist.

6. Schwenkbare Verbindung nach Anspruch 1' dadurch gekenn zeichnet, daß der muffenartig übergreifende Anschluß nippel (2) am Ende mit einer, mit der Überwurfmutter (12) korrespondierenden Gegenmutter (17) versehbar ist.

7. Schwenkbare Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Stützring (14) auf der der Dichtung (15) zugewandten Seite mit einer zum Spalt (13) gerich teten Verjüngung (19) versehen ist.