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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Pressverbindungsanordnung, insbesondere
zum Durchleiten unter Druck stehender Fluide, mit einem metallischen
Stutzen, in den ein Rohr eingesteckt ist und zwischen Rohr und Stutzen
ein Dichtelement angeordnet ist, wobei der Stutzen zur Herstellung
einer abgedichteten Verbindung durch Kaltumformung verpressbar ist.
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Es
gibt Pressverbindungsanordnungen für Sanitärinstallationen, bei denen
nach der Kaltumformung des Stutzens eine zuverlässige Abdichtung erreicht wird,
wobei ein Dichtelement komprimiert zwischen dem Stutzen und dem
Rohr angeordnet ist. Solche Pressverbindungsanordnungen eignen sich jedoch
nur bedingt für
die Durchleitung von Gasen. Denn im Gasbereich ist es notwendig,
eine gasbeständige
Abdichtung zu erreichen, wobei auch bei hohen Temperaturen eine
Abdichtung gewährleistet werden
muss. Bei entsprechenden Tests wird die Pressverbindungsanordnung
eine halbe Stunde einer Temperatur von 650° C ausgesetzt und je nach Zulassungsprüfung wird
bei einem bestimmten Innendruck die Leckrate gemessen, die einen
gewissen Wert nicht übersteigen
darf. Bei einer solchen Temperatur ist das meist aus Gummi bestehende Dichtelement
vollständig
zerstört
und kann somit nicht mehr für
eine Abdichtung sorgen.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Pressverbindungsanordnung
zu schaffen, die auch bei hohen Temperaturen eine weitgehende Abdichtung
erreicht.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Pressverbindungsanordnung mit den Merkmalen
des Anspruches 1 erreicht.
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Erfindungsgemäß ist zwischen
Stutzen und Rohr ein Ring aus einem expandierbaren Material angeordnet,
der bei Übersteigen
einer Temperatur expandiert, um einen Spalt zwischen Stutzen und Rohr
abzudichten, oder zwischen Stutzen und Rohr ist ein Ring aus einem
hitzebeständigen
Material angeordnet. Dadurch kann selbst bei Zerstörung des Dichtelementes
ein innerhalb der Pressverbindungsanordnung unter Druck stehendes
Fluid mit nur geringer Leckrate im System gehalten werden, da der Ring
auch bei hohen Temperaturen für
eine weitgehende Abdichtung sorgt. Wenn der Ring dabei aus einem
expandierbaren Material ausgebildet ist, wird bei Übersteigen
eines Wertes die Expansion ausgelöst und das Material schäumt auf
und dringt in einen Spalt zwischen Rohr und Stutzen ein. Dadurch
wird verhindert, dass das unter Druck stehende Fluid durch den geringfügigen Spalt
in die Umgebung austritt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist der Ring vormontiert in dem Stutzen gehalten, sodass
die Pressverbindungsanordnung leicht zu montieren ist. Dabei kann
der Ring in einer Aufnahme am Stutzen im wesentlichen formschlüssig gehalten
sein, wobei die Aufnahme den Ring am äußeren Umfang zumindest teilweise
umgreift. Damit ist der Ring in axialer Richtung durch die Aufnahme gesichert.
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Vorzugsweise
ist der Ring an der vom Dichtelement gesehenen äußeren Seite am Stutzen angeordnet.
Dies hat den Vorteil, dass das unter Druck stehende Fluid im regulären Betrieb
nicht mit dem Ring in Kontakt kommt, da das Dichtelement vorher für eine Abdichtung
sorgt. Erst bei Zerstörung
des Dichtelementes durch Temperatureinwirkung, gelangt das Fluid
zu dem dann abdichtenden Ring.
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Vorzugsweise
ist an dem Stutzen eine Aufnahme für einen Haltering vorgesehen,
um das Rohr nach dem Verpressen durch den Haltering in axialer Richtung
zu sichern. Der Haltering kann sich beispielsweise mit Zähnen in
das Material des Rohres eingraben, wobei der Haltering selbst durch
die umgreifende Aufnahme in axialer Richtung am Stutzen abgestützt ist.
Dadurch wird verhindert, dass Rohr und Stutzen in axialer Richtung
relativ zueinander beweglich sind, sodass abgesehen von gewissen
Wärmeausdehnungen
selbst bei hohen Temperaturen durch die metallische Verbindung keine
Relativverschiebung erfolgen kann.
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Vorzugsweise
weist der Ring eine Querschnittsfläche auf, die kleiner oder gleich
der Querschnittsfläche
des Dichtelementes ist. Durch die relativ kleine Ausgestaltung des
Ringes wird eine kompakte Bauweise erreicht.
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Die
Schwelltemperatur, bei der der Ring anfängt zu expandieren, kann in
einem Bereich von 150° C
bis 700° C,
vorzugsweise 200° C
bis 500° C liegen,
abhängig
von dem jeweiligen Einsatzfall der Pressverbindungsanordnung.
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Alternativ
kann der Ring auch aus hitzebeständigem
Material, wie aus Mineralfaser oder Graphitfaser bestehen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1A bis 1D geschnittene Seitenansichten einer
Pressverbindungsanordnung gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel;
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2A bis 2D geschnittene Seitenansichten einer
Pressverbindungsanordnung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel;
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3A bis 3D geschnittene Seitenansichten einer
Pressverbindungsanordnung gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel,
und
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4A bis 4D geschnittene Seitenansichten einer
Pressverbindungsanordnung gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel.
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In 1A ist eine Pressverbindungsanordnung
bei der Montage gezeigt. Ein Fitting 1 aus Metall, beispielsweise
Stahl, Rotguss, Kupfer oder einem anderen Werkstoff umfasst einen
verpressbaren Stutzen 2, in den ein Rohr 8 aus
einem geeigneten metallischen Werkstoff oder ein Verbundrohr einsteckbar
ist. An dem Stutzen 2 ist ein ringförmiger Wulst 3 ausgebildet,
in dem ein kreisförmiger
Dichtring 4 gehalten ist. Ferner ist an dem Stutzen 2 eine Aufnahme 5 ausgebildet,
die in radialer Richtung nach außen zurückgesetzt ist und in der ein
Haltering 6 aufgenommen ist. Der Haltering 6 ist
dabei von der Aufnahme 5 umgriffen, sodass der Haltering 6 in
axialer Richtung festgelegt ist. Innerhalb der Aufnahme 5 ist
an der Innenseite des Halterings 6 ein Ring 10 aus
einem expandierbaren oder hitzebeständigen Material angeordnet,
der entweder vormontiert an dem Haltering 6 gehalten ist
oder lose in die Aufnahme 5 einlegbar ist und dort vorfixiert
gehalten ist.
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Für eine Montage
wird das Rohr 8 bis zu einem Anschlag 7 an dem
Fitting 1 eingeschoben. Anschließend wird ein Presswerkzeug 9 um
den Stutzen 2 angeordnet (1B)
und der Stutzen 2 wird durch Kaltumformung verpresst.
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Der
verpresste Zustand der Pressverbindungsanordnung ist in 1C dargestellt. Der Dichtring 4 ist
komprimiert und dichtet die Pressverbindungsanordnung nach außen hin
ab. Zusätzlich
kann der verpressbare Stutzen 2 auch für eine metallische Abdichtung
sorgen, wenn entsprechende Abschnitte formschlüssig an dem Rohr 8 anliegen.
Der Haltering 6 weist Zähne
auf, die sich in das Material des Rohres 8 eingraben und
somit für
eine axiale Sicherung der Pressverbindungsanordnung sorgen, da Axialkräfte einerseits
durch den Anschlag 7 genommen werden können und andererseits die umgreifende Aufnahme 5 zusammen
mit dem Halteelement 6 ein Herausziehen des Rohres 8 verhindert.
Der Ring 10 liegt formschlüssig zwischen Rohr und Halteelement 6 an.
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In 1D ist die Situation dargestellt,
bei der durch Temperaturbelastung das Dichtelement 4 zerstört ist.
Der Ring aus expandierendem Material wurde durch Überschreiten
der Schwelltemperatur aktiviert und aufgeschäumt. Die aufgeschäumte Masse 10' dringt in einen
Spalt zwischen Stutzen 2 und Rohr 8 ein und füllt die
Zwischenräume
aus, sodass ein unter Druck stehendes Fluid innerhalb des Rohres 8 gehindert
wird, durch den Spalt zwischen Stutzen 2 und Rohr 8 nach
außen
zu dringen. Zumindest wird durch das aufgeschäumte Material 10' eine Leckage
auf ein Minimum reduziert. Das Volumen der aufgeschäumten Masse 10' beträgt beispielsweise
mindestens das 10 fache des Ringes 10 im nicht expandierten
Zustand, sodass durch die Expansion selbst ein Druck erzeugt wird,
der dem Druck eines Fluides innerhalb des Rohres 8 entgegenwirkt.
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In 2A bis D ist eine zweite Ausführungsform einer Pressverbindungsanordnung
gezeigt. Gleiche Bauteile wurden mit denselben Bezugszeichen versehen,
wobei die Figuren ebenfalls die Montageabfolge bzw. den thermischen
Belastungsfall zeigen.
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In
dem verpressbaren Stutzen 2 ist zwischen dem Dichtelement 4 und
dem Halteelement 6 eine weitere Aufnahme ausgebildet, in
der ein Ring 20 aus expandierbarem Material angeordnet
ist. Dieser Ring 20 wird beim Verpressen über das
Presswerkzeug 9 gegen das Rohr 8 gedrückt. Im
Brandfall expandiert der Ring 20 zu einer aufgeschäumten Masse 20' und füllt den
Wulst 3 sowie den Spalt zwischen Halteelement 6 und
Rohr 8 aus, um eine Leckage im thermischen Belastungsfall
zu vermeiden.
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Bei
dem in 3A bis 3D gezeigten Ausführungsbeispiel
ist ein Ring 30 vorgesehen, der auf der vom Dichtelement 4 gesehenen
inneren Seite, also zu dem Fluid führenden Bereich gewanden Seite
angeordnet ist. Dadurch ist es möglich,
dass das Fluid zwischen dem Rohr 8 und dem Fitting 1 zu
dem Ring 30 gelangt, bevor es zu dem Dichtelement 4 kommt. Diese
Ausführungsform
ermöglicht
es, dass die Aktivierung des Ringes 30 besonders schnell
erfolgen kann, insbesondere auch direkt über das in der Pressverbindungsanordnung
geführte
Fluid, beispielsweise wenn dieses eine bestimmte Temperatur überschreitet.
Dann quillt der Ring 30 zu einer expandierten Masse 30' auf und füllt die
Zwischenräume zwischen
Stutzen 2 und Rohr 8 aus, um eine Leckage zu vermeiden.
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Bei
den in dem 4A bis 4D gezeigten Ausführungsbeispiel
ist ein Ring 40 aus expandierbarem Material wiederum in
einer Aufnahme am Stutzen 2 angeordnet. Die Aufnahme umgreift
den Ring 40 und ist am äußeren Ende
des Stutzens 2 angeordnet. Gegenüber dem Ring 40 ist
der Haltering 6 und das Dichtelement 4 weiter
innen angeordnet. Wenn die Schwelltemperatur für den Ring 40 überschritten wird,
quillt dieser auf und füllt
auch hier den Zwischenraum zwischen Rohr 8 und Stutzen 2 aus.
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In
den dargestellten Ausführungsbeispielen ist
der Ring jeweils aus einem expandierbarem Material, das bei einer
bestimmten Schwelltemperatur aktiviert wird, hergestellt. Es ist
auch möglich,
einfach einen Ring aus hitzebeständigem
Material, beispielsweise aus Mineralfaser oder Graphitfaser vorzusehen.