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Schraubverbindung Die Erfindung bezieht sich auf eine Schraubverbindung
von Rohren, Armaturen und dergleichen, bei der zwischen zwei Verschra bungsteilen
ein vornehmlich metallischer Dichtungsring angeordnet und dieser durch Zusammenwirken
hohlkonischer Anpreßflächen auf konische Stirnflächen des Dichtungsringes eine radiale,
gegen das abzudichtende und festzuspannende Rohrende gerichtete Verformung erfährt.
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Bei bekannten Rohrverschraubungen wird die Abdichtung und Verklammerung
des Rohres auf verschiedene Weise gelöst. In jedem
Falle sind Verschraubungsteile
mit hohlkonischen Anpreßflächen vorgesehen, zwischen denen ein Dichtungsring angeordnet
ist. Bei der Schneidring-Verbindung besteht der Dichtungsring aus einem gehärteten
Stahl mit eine im Bohrungsbereich angeordneten ausgeprägten Schneidkante, die beim
Zusammenschrauber ,er schraubungsteile axial und radial in die Rohroberfläche eineAriickt'.
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Anstelle dieses Schneidringes verwendet man bei bekannten Verschraubungen
auch plastisch deformierbare Dichtungsringe, die lediglich auf die Rohroberfläche
aufgequetscht werden. Schljeßlich ist es bekannt, die hohlkonischen Anpreßflächen
mit einer in Richtung zur schrägen Stirnfläche des Dichtungsringes vorspringenden
Knickkante zu versehen und den Dichtungsring aus einem plastisch verformbaren, aber
elastische Eigenschafter# besit#en#pr Material, insbesondere Stahl, auszubilden
und in seiner Bohrun#swandung mit Rillen zu versehen. Durch die Einwirkung der Knickkante
erfolgt eine radiale Kontraktion des Dichtungsringes mit der Folge, daß die Ringrillen
radial geringf£igig in die Rohroberfläche eingedrückt werden und dabei eine exakte
Halterung und dichte Verbindung herbeiführen.
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Derartige bekannte Rohrverschraubungen sind jedoch besonderen Belastungen,
wie beispielsweise Schwingungen im Rohrsystem, wechselnde Druckzustände u. dgl.,
nicht immer gewachsen. Es kommt häufig vor, daß durch diese Belastungen eine Lockerung
der Rohrverschraubung eintritt, die entweder zu Undichtigkeit oder zur nur lockeren
Halterung der Rohre oder Armaturenteile fahrt. Daß dann erforderliche ~Nachziehen
der Rohrverschraubung ist häufig
unbequem und schafft nur Abhilfe,
ohne die Ursache und deren Wirkung zu vermeiden.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Rohrverschraubung zu entwickeln,
die sich unter dem Einfluß schwieriger, insbesondere extremer Bedingungen, wie zum
Beispiel Druck und Schwingungen, nicht lockert und bei der diese äußeren Bedingungen
keinen Einfluß auf die Dichtigkeit und die Halterung der zu vebindenden Rohr- oder
Armaturenteile nimmt. Dabei geht die Erfindung von der grundsätzlichen und neuen
Überlegung aus, dem Rohr oder dem zu verbinde#n Armaturenteil eine möglichst lange
Führung zu geben sowie eine entsprechende Verklammerung des Rohres vorzunehmen,
um die Anfälligkeit der Verschraubung gegen Schwingen und andere dynamische Beanspruchungen
herabzusetzen.
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Ausgehend von diesen Grundgedanken besteht die Erfindung darin, daß
im Abstand vor der zwischen dem Dichtungsring und dem Rohrende befindlichen Abdichtstelle
eine zusätzliche) auf das Rohr einwirkende Verklammerungszone vorgesehen ist, die
von einem der Verschraubungsteile gebildet ist.
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Im Rahmen eines bevorzugten Ausführungsbeispieles sieht die Erfindung
vor, daß ein als Überwurfmutter ausgebildetes Verschraubungsteil einen das Rohr
mit Spiel umgreifenden und radial verformbaren Ansatz aufweist. Dieser Ansatz kann
vorzugsweise ein Gewinde zum Aufschrauben einer ihn radial verformenden Mutter besitzen,
wobei es sich empfiehlt, daß das Gewinde des Ansatzes
oder/und der
Mutter konisch ausgebildet ist. Um die Verformung des Ansatzes zu erleichtern, erweist
es sich als vorteilhaft, den Ansatz mit axial sich erstreckenden schlitzartigen
Durchbrechungen zu versehen. Ebenfalls kann die Bohrungsfläche des Ansatzes mit
an sich bekannten, in die Rohroberfläche etwa radial eindrückfähigen Rillen oder
dergleichen versehen sein.
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Die Wirkung des Gegenstandes der Erfindung ist ganz überraschend.
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Man vaschraubt zunächst die Verschraubungsteile mit dem dazwischenbefindlichen
Dichtungsring in üblicher Weise und stellt eine feste Verbindung zwischen den Rohrenden
bzw. Armaturenteilen her, wie dies auch bei üblichen Rohrverschraubungen durchgeführt
wird. Alst dann bildet man im Abstand vor der Abdichtstelle die zusätzliche erfindungsgemäße
Verklammerungszone. Mithin wird das Rohr oder Armaturenteil von ein und demselben
Verschraubungsteil an zwei in einem gewissen Abstand voneinander befindlichen Stellen
unter Kontraktionsspannung gehalten. Die Folge davon ist, daß die am zu verbindenden
Rohr vorhandenen Schwingungen, dynamischen Kräfte oder stoßartigen Belastungen im
Bereiche der Verklammerungszone abgebaut werden und damit nur noch in wesentlich
verminderter Intensität in den Bereich der Abdicht- bzw. Halterungszone gelangen
können, die vom Dichtungsring mit der Rohroberfläche gebildet wird. Die Erfahrungen
mit dem Gegenstand der Erfindung haben zum Ergebnis geführt, daß trotz extremer
Belastungen nicht mehr die schädlichen Einwirkungen auftreten können, die eingangs
bei bekannten Rohrverschraubungen geschildert worden sind.
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Es ist im Prinzip gleichgültig, weiche Raumform einer Rohrverschraubung
verwendet wird. Der Fachmann wird die jeweils ihm für den besonderen Belastungsfall
am günstigsten erscheinende Konstruktion verwenden.
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Dessen ungeachtet erweist es sich jedoch als besonders vorteilhaft,
wenn mindestens eine der Anpreßflächen der Verschraubungsteile einen an sich bekannten,
gegen die konische Stirnfläche des Dichtungsringes vorspringende ringförmige Knickkante
aufweist, wobei der Dichtungsring vorzugsweise und in an sich bekannter Weise aus
warmbehandelten Stahl besteht. Eine derartige Konstruktion einer Rohrverschraubung
ist für hohe Drücke besonders gut geeignet, so daß im Zusammenwirken der erfindungsgemäßen
Verklammerungszone mit der besonderen Schraubverbindung eine erhebliche Steigerung
der Anwendungsmöglichkeiten und der Sicherheit der Rohrverschraubung erzielt wird.
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Dessen ungeachtet beschränkt sich die Erfindung nicht auf das gezeiæte
Ausführungsbeispiel sondern umfaßt auch alle Varianten, die sich in Kenntnis der
Erfindung für den Fachmann ergeben.
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In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1: Eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt
einer Rohrverschraubung und Fig. 2 bis 5: Seitenansichten sowie Teilschnitte durch
die Einzelteile der Rohrverschraubung gemäß Figur 1.
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Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 zeht es darum, ein Rohr 1 über
die Verschraubungsteile 2,4 mit einem nicht dargestellten anderen Rohr oder Armaturenteil
fest und dicht zu verbinden.
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Zwischen dem Verschraubungsteil 2 und der Überwurfmutter 4 befindet
sich ein Dichtungsring 3, der beim Zusammenschrauben der Verschraubungsteile 2,4
radial kontraktiert wird, wobei die in der Bohrungsfläche des Dichtungsringes 3
befindlichen Ringrillen 9 radial in die Rohroberfläche eingedrückt werden, wodurch
einerseits eine labyrinthartige Abdichtwirkung und andererseits eiize feste Verza@@ungsverklammerung
des Rohres 1 über den Dichtungsring 3 mit den Verschraubungsteilen 2,4 entsteht.
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Im Abstand von dieser duch den Dichtungsring 3 gebildeten Abdicht-
und Halterungszone befindet sich eine zusätzliche Verklammerungszone, welche durch
einen Ansatz 15 der Uberwurfmutter 4 beim Ausführungsbeispiel gebildet wird. Dieser
Ansatz15 trägt ein Außengewinde, auf welches eine Mutter 5 aufschraubbar ist. Diese
Mutter 5 kontraktiert den Ansatz 15 in Richtung zur Rohroberfläche und schafft dort
eine feste Verbindung des Ansatzes 15 mit dem Rohr 1. Diese Erklammerung hat die
Wirkung, daß die auf das Rohr 1 einwirkenden Schwingungen, Stöße oder sonstigen
dynamischen Belastungen im Bereiche des Ansatzes 15 erheblich abgebaut werden, so
daß diese Belastungen nur noch in wesentlich verminderter Intensität in den Bereich
Jer Abdichtzone an der Stelle des Dichtungsringes 3 weitergeleitet wird.
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Dadurch wird die Wirkung erzielt, daß die Verschraubungsteile 2,4
ihren festen Sitz behalten und der verformte Dichtungsring 3 sich nicht aus seiner
Verformungsstellung löst. Mithin bleibt die Abdicht- und Halterungswirkung des Gegenstandes
der Erfindung auch bei extremer Belastung ungefährdet.
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In den Figuren 2 bis 5 sind die Einzelteile des Gegenstandes der Erfindung
nach Fig. 1 einzeln dargestellt.
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Fig. 2 zeit den rohrseitigen Teil des Verschraubungsteiles 2, der
eine zylindrische Bohringsfläche 7 und eine nach außen angrenzende konische Anpreßfläche
6 aufweist. Beide Flächen 6,7 werden durch die Knickkante 8 gebrochen, welche beim
Einsetzen des in Fig. 3 dargestellten Dichtungsringes auf die konische Stirnfläche
1G des Dichtungsringes einwirkt und die durch die konische Stirnfläche 6 bedingte
radiale Kontraktion des Dichtungsringes wesentlich steigert.
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Der Dichtungsring 3 gemäß Fig. 3 ist an beiden Seiten mit konischen
Stirnflächen 10 versehen, die im mittleren Bereiche in eine zylindrische Fläche
11 übergehen. Die Bohrungswandung des Dichtungsringes 3 ist beim Ausführunsbeispiel
durchgehend mit Ringrillen 9 versehen, welche die Aufgabe haben, beim Zusammenschrauben
der Vrschraubungsteile 2,4 sich radial geringfügig in die Rohroberfläche einzudrücken
und dadurch ane labyrinthartige Verzahnung herbeizuführen.
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Die Überwurfmutter 4 gemäß Fig. 4 ist in ihrer Raumform neu. Sie besitzt
dichtungsringseitig zwei hohlkonische Anpreßflächen 12,13 mit unterschiedlichem
Neigungswinkel, welche durch die zur kolischen Stirnfläche 10 des Dichtungsringes
3 vorspringende Knickkante 14 unterbrochen sind.Beim Zusammenschrauben der Verschraubungsteile
2,4 trifft dieseKnickkante 14 zunächst für sich auf
die konische
Stirnfläche 10 des Dichtungsringes 3 auf und übt während des Schraubvorganges eine
Roll- bzw. Walzwirkung auf das Material des Dichtungsringes aus, was zur Folge hat,
daß unter der Winkung der besonders hohen spezifischen Flächenpressung eine Vielzahl
der Ringrillen 9 des Dichtungsringes 3 in Verzahnungseingriff mit der Rohroberfläche
gelangen. Würde'die Knickkante 14 nicht vorhanden sein, dann würde der Dichtungsring
3 einen zu großen Widerstand auf die Anpreßfläche der Uberwurfmutter 4 ausüben,
so daß als Folge davon weniger Ringrillen 9 in Verzahnungseingriff gelangen.
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Wie bereits oben erwähnt, besitzt die Überwurfmutter 4 an der den
Dichtungsring 3 entgegengesetzten Seite einen Ansatz 15, dessen Bohrungsfläche ebenfalls
mit Ringrillen versehen ist.
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Dieser Ansatz 15 ist beim Ausführungsbeispiel mehrfach mit achsparallelen
schlitzartigen Aussparungen 17 durchbrochen, so daß die dadurch gebildeten Ansatzsegmente
sich leichter beim Aufschrauben der Mutter 5 gemäß Fig. 5 radial kontraktieren lassen.
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Beim Ausführungsbeispiel ist das Außengewinde 19 des Ansatzes 15 zylindrisch
und das Innengewinde 18 der Mutter 5 konisch gestaltet, so daß sich beim Aufschrauben
der Mutter 5 ein zunehmend wachsender, radial nach innen gerichteter Druck auf die
Segmente des Ansatzes 15 ergibt, was zur Folge hat, daß ein Teil oder alle Ringrillen
16 des Ansatzes 15 in Verzahnungseingriff
mit der Rohroberfläche
gelangen Man kann natürlich auch den Ansatz 15 konisch ausbilden und eine Mutter
5 mit einem zylindrischen Gewinde verwenden oder sogar beide Teile konisch ausbilden.
Auch andere Methoden zur radialen Kontraktion des Ansatzes 15 sind anwendbar. Selbstverständlich
kann man auch die Bewegungsumkehr anwenden, in dem man einen Ansatz an der Mutter
5 vorsieht und die Überwurfmutter 4 mit einem Innengewinde versieht, in welches
der Ansatz der Mutter 5 einschraubbar ist, so daß dieser Ansatz gegen die Rohroberfläche
kontaktiert wird.
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Es biten sich mithin zahlreiche Ausführungsvarianten an, die erkennen
lassen, daß das AuSührungsbeispiel der Erfindung nur eine von zahlreichen Lösungen
darstellt.
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Die Erfindung bietet darüberhinaus die Möglichkeit, als schwierig
bekannte Materialien der Anwendung dieser oder einer ähnlichen Rohrverschraubung
zugänglich zu machen. So kann beispielsweise da; Ro.lr 1 als ein dickwandiges, nahtloses
Präzisionsstahlrohr ausgebildet sein. Es können jedoch auch Rohre aus DTicht-Eisenmetallen
oder dünnwandige Stahlrohre verwendet werden, die gegebenenfalls die Verwendung
einer Einsteckhülse erforderlich machen.
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Der Dichtungsring 3 kann beim Gegenstand der Erfindung starkwandiger
als bei vergleichbaren bekannten Rohrverschraubungen
dimensioniert
sein. Er wird vorzugsweise aus Stahl hergestelLt und warmbehandelt. Der symmetrische
Aufbau des Dichtungsringes 3 schließt eine Falschmontage aus.
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Auch die Dimensionierung der einzelnen Verschraubungsteile sowie des
Dichtungsringes können gegenüber den bekannten Rohrverschraubungen in einer den
besonderen Gegebenheiten angepaßten Weise verändert werden. So empfiehlt es sich
beispielsweise, den Winkel der konischen AnpnEfläche 6 des Verschraubungsteiles
2 mit etwa 150 auszuführen, wobei die zugeordnete konische Stirnfläche 10 des Dichtungsringes
3 ebenfalls einen Winkel von 150 gegenüber der Verschraubungsachse aufweist. Dadurch
wird eine hohe Reaktionskraft durch das Verschraubungsteil 2 aufgebaut, ohne daß
die Knickkante 8 an Wirkung verliert. Die hohlkonische Anpreßfläche 13 der Überwurfmutter
4 weist beim Ausführungsbeigiel hingegen eine Schräge von etwa 20° gegenüber der
Rohrachse auf, zK, da.3 hier zunächst die Knickkante 14 auf die konische Stirnfläche
10 des Dichtungsringes 3 zur Anlage kommt und die hohe spezifische Flächenpressung
voll ausgenutzt wird. Es ist selbstverständlich, daß diese Maßangaben lediglich
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel betreffen und die Erfindung nicht darauf beschränkt
ist.
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Patentanprüche: