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Schraubverbindung Die Erfindung bezieht sich auf eine Schraubverbindung
von Rohren, Armaturen und dgl., bei der zwischen zwei Verscbraubungsteilen ein vornehmlich
metallischer Dichtungsring angeordnet und dieser durch Einwirken hohlkonischer Anpreßflächen
auf konische Stirnflächen des Dichtungsringes eine radiale, gegen das abzudichtende
und festzuspannende Rohrende gerichtete Yerformung erfährt.
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Bei den hier interessierenden bekannten Rohrverschraubungen sind Verschraubungsteile
mit hohlkonischen Anpreßflächen vorgesehen, zwischen denen ein Dichtungsrlng angeordnet
ist.
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Bei der Schneidring-Yerbindung besteht der Dichtungsring aus einem
gehärteten Stahl mit einer im Bohrungsbereich angeordnoten ausgeprägten Schneidkante,
die beim Zusammensohrauben der Verschraubungsteile axial und radial in die Rohroberfläche
eingedrückt wird. An Stelle dieses Schneidringes verwendet man
bei
anderen bekannten Verschraubulegsgstemen plastisch deformierbare Dichtungsringe,
die lediglich auf die Rohroberläche aufgequetscht werden. Schließlich ist es bekannt,
die hohlkonische ~preßfläche mit einer in Richtung zur schrägen Stirnfläche des
Dichtungsringes vorspringenden Knickkante zu versehen und den Dichtungsring aus
einem plastisch verformbaren, aber elastische Eigenschaften besitzends Material,
insbesondere Stahl, auszubilden und in seiner Bohrungswandung mit Rillen zu versehen.
Durch die Einwirkung ir Knickkante erfolgt eine radiale Kontraktion des Dichtungsringes
mit der Folge, daß die Ringrillen radial geringfügig in die Rohroberfläche eingedrückt
werden und dabei eine exakte Festspannung und dichte Verbindung des Rohres herbeiführen.
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Derartige bekannte Rohrverschraubungen sind jedoch besonderen Belastungen,
wie beispielsweise Schwingungen im Rohrsystem, wechselnde Druckzustände und dgl.
nicht immer gewachsen. Es kommt häufig vor, daß durch diese Belastungen eine Lockerung
der Rohrverschraubung und damit auch der Rohre bzw. Armaturenteile eintritt, die
notwendigerweise auch zur Undichtigkeit führt. Das dann erforderliche Nachziehen
der Rohrverschraubung vorübergehende ist häufig unbequem und schafft nurAbhilfe,
ohne die Ursache und deren Wirkung zu vermeiden.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ine Rohrverschraubung zu entwickeln,
die sich unter dem Einfluß schwieriger, insbesondere extremer Bedingungen, wie z.
B. Druck und Schwingungen, nicht
lockert und bei der diese äußeren
Bedingungen keinen Einfluß auf die Dichtigkeit und die Halterung der zu verbindenen
Rohr-oder Armaturenteile ausüben.
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Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von dem zuldet erwähnten
bekannten Schraubverbindungssystem aus, bei dem der Dichtungsring im Bohrungsbereich
mit Ringrillen versehen ist und aus einem plastisch verforxbasn, aber elastische
Eigenschaften besitzenden Material, insbesondere aus wärmebehandeltem Stahl, besteht.
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Die Erfindung besteht darin, daß auf der dem Rohrende abgewandten
Seite des Dichtungsringes zwei Verschraubungsteile mit mindestens je einer auf den
Dichtungsring einwirkenden Anpreßfläche angeordnet sind.
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Im Zuge eines besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiels weist der
Dichtungsring in seinem mittleren Nantelbereich und eine Uberwurfmutter im mittleren
Bohrungsbereich je einen Ansatz auf, mit deren Hilfe der Dichtungsring gegen ein
das Rohrende übergreifendes Ve#hraubungsteil verschiebbar und verformbar ist, wobei
die Uberwurfmtter an ihrem freien Ende ein Gewinde zur Aufnahme des mit mindestens
einer hohlkonischen Anpreßfläche versehenenen zusätzlichen Verschraubungsteiles
aufweist.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß die Verformung des
Dichtungsringes in verschiedenen Phasen herbeigeführt wird.
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Das mittlere Yerschraubungsteil, welches als Uberwurfmutter im Ausfahrungsbetpiel
ausgebildet ist, hat hierbei die Aufgabe, den Dichtungsring in axialer Richtung
zu verschieben, bis seine konische Stirnfläche zur Anlage an der hohlkonischen Anpreßfläche
des anderen Verschraubungsteiles gelangt, auf den die Uberwurfmutter aufgeschraubt
wird. Im weiteren Verlauf des Anziehens erfolgt dann lediglich eine Verformung des
Dichtungsringes im Bereiche der hohlkonischen Anpreßfläche des die reaktive Verformungskraft
auslösenden Verschraubungsteiles, während der Ansatz der Uberwurfmutter zufolge
seiner steilen Anpreßfläche zunächst keine oder eine nur geringe radiale Verformung
des Mittelbreiches des Dichtungsringes herbeiführt.
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Sobald die Verformung der einen Stirnseite des Dichtungsringes beendet
ist, wird das dritte Verschraubungsteil von außen her in die flberwurfinutter eingeschraubt
und gelangt mit seiner hohlkoniachen AnpeßfXäche auf die noch unverformte Stirnfläche
des Dichtungsringes, die über den Anschlag der Uberwurfmutter hinausragt. Das Verformen
dieses Stirnbereiches des Dichtungsringes erfolgt nun bei einer in seiner Lage vollkommen
festgelegten Dichtungsring, so daß das auf das Verschraubungsteil einwirkende Drehmoment
vollkommen in eine Verformungsarbeit umgesetzt werden kann. Dabei besteht keine
Gefahr, daß der Dichtuqring in seinem mittleren Bereiche sich nach außen ausbauchen
kann, weil an dieser Stelle der Dichtungsring zunächst einmal durch seinen Ansatz
verstärkt ist und andererseits durch den Ansatz der ffberuurfmutter nach außen begrenzt
ist.
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Eine mit diesem Gegenstand der Erfindung hergestellte Rohrverschraubung
zeichnet sich durch eine besonders feste und ~dichte
Halterung des
Rohrs, der Armaturen oder dgl aus, ohne daß Schwingungen oder sonstige mechanische
oder klimatische Einflüsse irgendeine negative Einwirkung auf die feste Verbindung
ausüben können. Daher eignet sich die erfindungsgemäße Rohrverschaubung Besonders
für Rochdruckverschraubungen, die durchaus erhebliche Schwingungsbelastungen unterliegen
können.
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It Rahmen von Ausgestaltungen der Erfindung empfiehlt es sich, wenn
der Dichtungsring einen im Längsachnitt -#ichmäßig trapezförmigen Ansatz aufweist.
Damit ist man in der Lage, den Dichtungsring insgesamt symmetrisch auszubilden und
dadurch Montagefehler auszuschließen.
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Auch die Uberwurfmutter weist im Sinne eines Ausführnngsbeispieles
der Erfindung einen der Schräge des Dichtungsringansatzes angepaßten Ansatz auf,
dessen Dicke etwa halb so groß wie die Länge der zugeordneten konischen Stirnfläche
des Dichtungsringes ist und dessen Innendurchmesser etwa dem größten Außendurchmesser
der konischen Stirnfläche entspricht. Auch die tberwurfmutter kann im Sinne der
Erfindung symmetrisch ausgebildet sein, um Montagefehler auszuschließen. Um dieser
Bedingung zu genügen, sollen die beiden Gewinde der tlberwurfmutter gleich groß
und gleich lang sein.
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Das zusätzliche Verschraubungsteil besitzt zweckmäßigerweise eine
an sich bekannte, von zwei hohlkonischen Anpreßflächen gebildete Ringkante, die
auf das über in Ansatz der Uberwu#utter
hinausragende Ende der konischen
Stirnfläche des Dichtungsringes einwirkt. Die Erfahrung hat gezeigt, daß mit einer
solchen Ausbildung der Anpreßflächen ein besonders großer Verformungseffekt erzielt
werden kann.
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Schließlich empfiehlt es sich, wenn daß das Rohrende überdeckende
Verschraubungsteil zwischen dem Rohrende und der hohlkonischen Anpreßfläche eine
Nut zur Aufnahme eines an sich bekannten Dichtungsringes, z. B. O-Ring, aufweist.
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Mit dieser zweckmäßigen, aber nicht erforderlichen Maßnahme, kann
man die Funktionen trennen, indem der O-Ring die alleinige Abdichtungsfunktion und
der metallische zu verformende D2htungsring die alleinige Halterungsfunktion der
zu wrbindenden Rohre, Armaturen oder dgl. übernimmt.
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Einzelheiten der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch und beispielsweise
dargestellt; Es zeigen: Fig. 1: einen Teillängsschnitt durch die etfindungsgemäße
Rohrverschraubung im zusammengebauten Zustand und Fig. 2 bis 5s Teillängssobnitte
durch die Einzelteile der Rohrverschraubung gemäß Figur 1.
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Beim Ausfahrungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um die Halterung
und Abdichtung eines Rohres 1 in einem Verschraubungsteil 2, das beispielsweise
der Verschraubungsstutzen eines Armaturenteiles oder dgl. sein kann. Ein vorzugsweise
aus warmbehandeltem
Stahl hergestellter Dichtungsring 3, dessen
Bohrungswandung mit Ringrillen 9 versehen ist, sdl hierbei auf der Außenfläche des
Rohres 1 nahe des Rohrendes so verformt werden, daß die Anordnung für eine schwingungsunempfindliche
IIochdruckverschraubung Verwendung finden kann. Zu diesem Zweck werden zur Verformung
des Dichtungsringes 3 einerseits eine Vberwurfmutter 4 und ein zusätzliches Verschraubungsteil
5 und andererseits das bisher übliche Verschraubungsteil 2 verwendet, Dieses Verschraubungsteil
2 besitzt einen zylindrischen Bohrungsteil 7 zur Aufnahme des Rohrendes und eine
sich daran anschließendebohlkonische Anpreßfläche 6, wodurch eia Enickkante 8 gebildet
wird.
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Der Difohtungsring 3 besitzt gemäß Figur 3 im mittleren Bereich einen
im Längsschnitt trapezförmigen Ansatz 10 mit ve#ältnismäßig steilen Stirnflächen
11, während die daran angrenzenden Stirnflächen 12 des Dichtungsringes in üblicher
Weise ausgebildet sind un#vorzugsweise arien Winkel von 150 besitzen.
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Die ffberwurfmutter 4 gemäß Figur 4 weist in ihrem mittleren Bohrungsbereich
ebenfalls einen Ansatz 13 trapezförmigen Querschnittes auf, dessen Anpreßflächen
14 annäbEnd parallel zu den Stirnflächen 11 des Ansatzes 10 des Dichtungsringes
3 sind.
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Die Gewinde 15 sind vorzugsweise gleich groß und gleich lang ausgebildet,
so daß sie sowohl zum Aufschrauben auf das Gewinde des Verschraubungsteiles 2 als
auch zum Einschrauben des zusätzlichen Verschraubungsteiles 5 gemäß Figur 5 geeignet
sind.
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Dieses zusätzliche Verschraubungsteil# 5 gemäß Figur 5 besitzt eine
dem Außendurchmesser des Rohres 1 mit Spiel angepaßte Bohrung 16, an die sich zwei
hohlkonische Anpreßflächen 17,18 anschließen, welche zwischen sich die Knickkante
19 bilden. Vorzugsweise sind diese Anpreßflächen in einem Winkel von 10 bzw. 200
ausgeführt, so daß sich beim Auftreffen dieser Anpreßanordnung auf die konische
Stirnfläche 12 des Dichtungsrings beidseits der Knickkante ein schmaler Keilspalt
von etwa 5° ergibt.
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In Figur 1 ist überdies noch ein als 0-Ring ausgebildeter Dichtungsring
20 dargestellt, der alleinige Dichtungstunktion übernehmen kann.
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Die Montage der Rohrverschraubung erfolgt in der Weise, daß zudie
Verschraubungsteile 5 und 4 sowie werden dann nachst # der Dichtungsring 3 auf das
Rohr 1 aufgeschoben # und # das Rohr 1 in die zylindrische Bohrung 7 des Verschraubungsteiles
2 eingeführt wfd. Nun schiebt man die Uberwurfmutter 4 über den Dichtungsring 3
hinweg und schraubt die Überwurfmutter 4 auf das Verschraubungsteil 2 auf. Dabei
treffen die beiden Ansätze 10,13 aufeinander, was zur Folge hat, daß der Dichtungsring
3 mit hoher Kraft gegen die hohlkonische Anpreßfläche 6 des Verschraubungsteiles
2 bewegt wird unatin diesem Bereiche eine intensive Verformung erfährt. Zufolge
der steilen Anpreßfläche 14 des Ansatzes 13 kommt es im mittleren Bereich des Dichtungsringes
zu einer keiner oderlnur unmerklichen radialen Verformung. Nachdem die Uberwurfmutter
4 fest auf das Verschraubungsteil 2 aufgeschraubt ist, wird nun das zusätzliche
Verschraubungsteil 5 in die Gewindebohrung 15 der Uberwurfmutter 4eingeschratut,
wobei in Fig. 1
zu erkennen ist, daß die eine Stirnseite des Dichtungsrings
3 etwa zur Hälfte über den Ansatz 13 der Überwurfmutter 4 hinausragt. Beim Einschrauben
des zusätzlichen Verschraubungsteiles 5 in die Überwurfmutter 4 gelangt nun die
Kni@kkante 19 auf die über den Ansatz 13 hinausragende konische Stirnfläche 12 des
Dichtungsringes 3 und verformt den Stirnbereich des Dichtungsringesuiter dem Einfluß
der hiebei entstehenden hohlspezifischen Flächenpressung ganz erheblich. Dabe raucht
das Verschraubungsteil 5 keinen axialen Schub auf den Dichtungsring 3 auszuführen,
weil dieser Schub vorher durch die Uberwurfmutter 4 autebracht worden war. Die Folge
ist eis ganz kontrollierte Deformation des Dichtungsringes an beiden Seiten mit
einer ganz intensiven Verklammerung des Rohres 1, die sich in der Praxis als absolut
schwingungsunempfindlich und daher hochdrucksicher erwiesen hat.
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Der Dichtungsring kann sich auch nicht nach außen verformen, da er
hieran durch den Ansatz 13 der Uberwurfmutter 4 gehind@t wird.
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ius dem jusführungsbeispiel kann man leicht ersehen, daß sich die
Erfindung keineswegs auf die dargestellte bevorzugte Lösungsform beschränkt sondern
daß sich zahlreiche Varianten zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe aufdrängen.
Wesentlich ist hiebei, daß es mit zwei verschiedenen Verschraubungsmitteln gelingt,
gezielte Verformungen des Dichtungsringes nacheinander herbeizuführen. Die#rfindung
erstreckt sich daher auch auf solche Varianten, welche diefiufgabe in diesem Sinne
zu lösan vermagen.
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PatentansPruches