DE2101323A1

DE2101323A1 - Verbindungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2101323A1
Application number: DE19712101323
Authority: DE
Inventors: Michael J. South Bend Ind. Rafalski (V.StA.)
Original assignee: MB Skinner Co
Current assignee: MB Skinner Co
Priority date: 1970-06-15
Filing date: 1971-01-13
Publication date: 1971-12-23
Also published as: AU2452471A; FR2096234A5

Description

Dr. Ing. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. B ERKEN FELD, Patentanwälte, Köln Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 8_e JfiUlUar 1971 VA// Name d. Anm. M» B. SKINNEK COMPANY

Verbindungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft ganz allgemein eine Verbindungsvorrichtung, welche zum Verbinden von ein Medium fördernden Leitungsteilen verwendet wird.

Bei der Verteilung solcher Medien, wie zum Beispiel Erdgas, wird das Gas in großen Gasverteilungsleitungen gefördert. Wenn Gas aus der Verteilungsleitung an einer besonderen Stelle entnommen werden soll, um zum Beispiel eine Wohnung oder ein anderes Gebäude mit Gas zu versorgen, kann die Verteilungsleitung angezapft werden, indem ein T-Verbindungsstück an dieselbe angeschweißt wird. Wie die amerikanische Patentschrift 2.990.731 zeigt, kann ein Lochstempel verwendet werden, um ein Loch in die Verteilungsleitung zu bohren, wobei das Gas in der Verteilungsleitung durch die vom Stempel hergestellte öffnung und durch das T-Verbindungsstück in die Anschlußleitung strömt, die mit einem Ende des T-Verbindungsstücks verbunden ist.

Die Anschlußleitung kann aus Kunststoff, dünnwandigem Stahl oder Kupfer bestehen. Die Verbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist hauptsächlich für die Verwendung mit Anschlußleitungen aus Kunststoff bestimmt«

Bei der Verbindung der Anschlußleitung mit dem T-Verbindungsstück wurde gefunden, daß sich bei den derzeit in der Industrie verwendeten Verbindungsvorrichtungen eine Anzahl von Problemen ergibt. Bei der Herstellung einer Verbindung zwischen dem Auslaßende eines T-Verbindungsstücks und einer Anschlußleitung wurde in der Verbindungsvorrichtung eine Abdichtung verwendet. Eine Vorrichtung, welche bisher in der Indu-

S 90/a 109852/1104 " ¹ ""

strie verwendet wurde, besteht aus einer Gummidichtung, die mit einer Vielzahl von Metallwulsten oder mit einem am einen Ende derselben liegenden Metalldruckring versehen ist, welcher innerhalb der Dichtung und rund um den Umfang derselben angeordnet ist. Bei der Anbringung wird ein Ende der mit einem Wulst versehenen Dichtung über ein Ende der Anschlußleitung geschoben, während das andere Ende der Dichtung innerhalb des Auslaßendes des T-Verbindungsstücks angeordnet wird, so daß der mit dem Wulst versehene Teil der Dichtung innerhalb des Auslaßendes des T-Verbindungsstücks zu liegen kommt. Dann wird eine Mutter verdreht und gegen die Dichtung angezogen, um die Verbindung zwischen der Anschlußleitung und dem T-Verbindungsstück herzustellen·

Wenn die Mutter verdreht wird, um die Verbindung herzustellen, bewirkt leider in vielen Fällen das auf die Mutter einwirkende Drehmoment, daß die Gummidichtung zerreißt und innerhalb des Verbindungsstücks verformt wird. Dadurch wird die Fähigkeit der Dichtung ernstlich beeinträchtigt, eine lecksichere Verbindung zwischen der Anschlußleitung und dem Auslaßende des T-Verbindungsstücks herzustellen. Außerdem bewirken die hohen Druckkräfte, welche sich an der Stelle ergeben, wo der Wulst oder der Metallring die Anschlußleitung berührt, daß die Leitung an dieser Stelle im Verbindungsstück abgeschert wird. Diese Scherwirkung wurde als schädlich befunden, weil sie das Festhalten und die Dichtungsfähigkeit der Druckdichtung innerhalb des Verbindungsstücks nachteilig beeinflußt, wo sie im allgemeinen nicht beobachtet werden kann.

Ein anderes Merkmal, das bei Vorrichtungen wichtig ist, welche zum Verbinden von Anschlußleitungen und T-Verbindungsstücken verwendet werden, ist die sogenannte Auszieheigenschaft der Verbindungsdichtung. Diese Eigenschaft bezieht sich auf die Fähigkeit einer angebrachten Anschlußleitung, einem Wegziehen von der Verbindungsdichtung und demgemäß vom T-Verbindungsstück der Hauptverteilungsleitung Widerstand zu leisten. Eine Dichtung, die einer hohen Ausziehbelastung widerstehen kann,

S 90/2 - 2 -

109852/1104

bevor die Anschlußleitung weggezogen wird, ist daher höchst wünschenswert ·

Die mit einem Wulst versehenen Verbindungsvorrichtungen, welche derzeit in der Industrie verwendet werden, zeigen die Neigung, einer Anschlußleitung aus Kunststoff zu ermöglichen, an den Wulsten vorbei ausgepreßt zu werden, wodurch deren Auszieheigenschaft beeinträchtigt wird.

Bei den Bemühungen, die Probleme zu beseitigen, welche den üblichen Dichtungen anhaften, die zum Verbinden von Anschlußleitungen mit T-Verbindungsstücken verwendet werden, wurde eine neuartige Verbindungsdichtung entwickelt, welche verbesserte Auszieheigenschaften aufweist, während sie gleichzeitig keine Verringerung der Dichtungsfähigkeit erfährt« Außerdem wurden die Probleme stark vermindert, welche sich bisher durch Zerreißen und Verformen der Dichtung, sowie durch Abscheren der Anschlußleitung innerhalb des Verbindungsstücks ergaben.

Die Dichtung gemäß der Erfindung, die häufig als eine Übergangsdichtung bezeichnet wird, besteht aus einer Kunststoffdichtung, welche e* so ausgebildet ist, daß sie rund um einen Teil der Anschlußleitung angeordnet wird. Die Dichtung, welche aus Nylon, einem anderen Kunststoff oder nicht elastomeren Material hergestellt werden kann, ist viel härter als die mit einem Gummiwulst versehenen bekannten Dichtungen aus elastomerem Material. Bei der Anbringung derselben erfolgt daher kein Zerschneiden oder Zerreißen der Dichtung durch das beim Anziehen der Mutter rund um die Dichtung ausgeübte Drehmoment. Da die Dichtung eine einheitliche Ausbildung aufweist und aus Nylon oder ähnlichem Material hergestellt ist, kann dieselbe durch die Ausübung eines übermäßigen Drehmoments beim Aufschrauben der Mutter auf das T-Verbindungsstück während des Zusammensetzens nicht beschädigt werden. Überdies ist der Reibungskoeffizient der Dichtung aus Nylon oder Kunststoff wesentlich geringer als jener der bekannten Gummidichtung, wodurch das Zerschneiden und Zerreißen der Dichtung ebenfalls verrin-

S9O/2 109852/11IH _₃_

gert wird.

Ein zusätzliches wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß dieselbe als ein wesentlicher Teil eines Übergangs-Verbindungsstücks auf allen Arten von Anschlußleitungen aus Kunststoff verwendet werden kann, während bei den meisten üblichen Übergangs-Verbindungsstücken aus Kunststoff eine Dichtung keine Verwendung findet, wobei die Abdichtung von der Festigkeit einer Klebstoffusionsbindung des Verbindungsstücks mit einer entsprechenden Anschlußleitung aus Kunststoff abhängig ist.

Es wurde auch gefunden, daß infolge der besonderen Ausbildung der abgeschrägten Endflächen, welche vorzugsweise mit einer Vielzahl von winkelförmigen Einkerbungen versehen sind, die Druckbelastung längs der gesamten Berührungsfläche zwischen der Dichtung und der Anschlußleitung gleichmäßiger verteilt wird, im Gegensatz zu der bei den derzeit verfügbaren Dichtungen üblichen Punktberührung, wodurch die Neigung einer Dichtung, eine Anschlußleitung an ihrer Endkante innerhalb des Verbindungsstücks abzuscheren, auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird. Außerdem wird die Auszieheigenschaft der Dichtung gemäß der Erfindunggegenüber der mit einem Wulst versehenen bekannten Dichtung stark verbessert, weil die Neigung der bekannten Dichtung verhindert wird, ein Auspressen der Anschlußleitung an den Wulsten vorbei zu ermöglichen.

Die Erfindung betrifft daher eine Vorrichtung zum Verbinden, Abdichten und Befestigen von ein Medium fördernden Leitungsteilen. Die Vorrichtung besteht vorzugsweise aus einer Kunststoffdichtung mit abgeschrägten Endflächen, die mit einer Vielzahl von winkelförmigen Einkerbungen versehen sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in welcher zeigt:

Fig. 1 eine senkrechte Teilansicht, welche ein T-Verbindungs-S9O/2 109852/1104 _₄_

stück veranschaulicht, das einen rohrförmigen Auslaß aufweist, mit welchem eine Anschlußleitung mittels der Verbindungsdichtung gemäß der Erfindung verbunden ist,

Fig. 2 in größerem Ma3stab einen teilweisen senkrechten Längsschnitt des T-Verbindungsstücks, der Anschlußleitung, des Versteifungseinsatzes und der Verbindungsdichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine teilweise Seitenansicht der Verbindungsdichtung gemäß der Erfindung, wobei die Anschlußleitun-g und der Versteifungseinsatz innerhalb der Dichtung angeordnet sind,

Fig. 4 in größerem Maßstab eine schaubildliche Ansicht der Verbindungsdichtung gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein T-Verbindungsstück 10 dargestellt, das rohrförmige Teile 11 und 12 aufweist. Das eine Ende 15 des rohrförmigen Teils 11 ist mit Außengewinde versehen, auf welches eine mit Innengewinde versehene Muffe aufgeschraubt werden kann, die auf einer (nicht dargestellten) Gasverteilungsleitung befestigt ist.

Innerhalb des Teils 11 ist ein (nicht dargestellter) Lochstempel angeordnet, der dazu verwendet wird, eine öffnung in die Gasverteilungsleitung zu bohren. Das Gas strömt dann aus der Verteilungsleitung durch die öffnung und durch den rohrförmigen Teil 11 in den rohrförmigen Teil 12. Die Kappe 13 verhindert, daß das Gas durch das mit der Kappe versehene Ende des T-Verbindungsstücks austritt· Nach dem Durchgang durch den Teil 12 gelangt das Gas in die Anschlußleitung 14, welche mit dem Auslaßende des Teils 12 mittels einer Verbindungsdichtung verbunden ist» Die Anschlußleitung 14 ist aus Kunststoff hergestellt, obwohl auch andere Materialien, wie zum Beispiel dünnwandiger Stahl oder Kupfer, verwendet werden können·

S 90/2 109852/1104 _₅_

Gemäß den Figuren 2, 3 und 4 ist auf der Anschlußleitung 14 eine ringförmige Verbindungsdichtung 20 angeordnet. Die Dichtung 20 ist vorzugsweise aus Nylon hergestellt, obwohl gewünschtenfalls auch andere Kunststoffmaterialien, wie zum Beispiel Teflon, ABS und dergleichen, verwendet werden können.

Beim Zusammensetzen wird ein Versteifungseinsatz 21, der aus geschweißtem Rohr oder aus einem anderen gegen Verformung widerstandsfähigen Material hergestellt ist, in die Anschlußleitung 14 aus Kunststoff eingeführt, um einen dichten Sitz zu bilden. Der Versteifungseinsatz 21 ist am Ende mit einem Flansch 22 versehen. Der Flansch dient als ein Anschlag, um die Strecke zu begrenzen, auf welcher der Einsatz 21 innerhalb der Anschlußleitung 14 angeordnet werden kann. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Anschlußleitung 14 innerhalb des rohrförmigen Teils 12 angeordnet. Die Anschlußleitung kann eingeführt werden, bis ein (nicht dargestellter) Anschlag erreicht ist, der auf der inneren Wand 23 des Teils 12 liegt.

In jenen Fällen, in denen auf der Wand 23 kein Anschlag vorgesehen ist, kann die Dichtung 20 auf einer gewünschten Stelle längs der Anschlußleitung 14 derart angeordnet werden, daß beim Einführen der Anschlußleitung 14 in den Teil 12 die Leitung vorrückt, bis die Dichtung 20 gegen das Ende 24 des Teils 12 anliegt.

Die Mutter 25 besteht aus einem rohrförmigen Teil, der eine durchgehende Bohrung 40 aufweist, welche am inneren Ende durch einen Gewindeteil 41 begrenzt wird. Am äußeren Ende weist die Mutter einen nach innen gebogenen Flansch 42 auf, der durch eine nach außen konvergierende kegelstumpfförmjge Fläche 43, eine zylindrische Fläche 44 und eine radiale ebene Außenfläche 45 begrenzt wird.

Bei* Zusammensetzung der Verbindung wird die Mutter 25 auf den rohrförmigen Teil 12 aufgeschraubt, indem die Mutter 25 rund um das Außengewinde 26 auf dem Teil 12 verdreht wird. Wenn die Mut-

S90/2 109852/1104 _₆_

ter 25 gegen das Ende 24 vorrückt, wird die Dichtung 20 zwischen der kegelstumpfförmigen Fläche 43 der Mutter 25 und der Fläche 28 des rohrförmigen Teils 12 zusammengedrückt und deformiert, wie Fig. 2 zeigt, wodurch ein Teil der auf die Dichtung 20 wirkenden Druckkraft auf die Anschlußleitung 14 hauptsächlich längs der Innenflächen 50 und 51 übertragen wird. Die Anschlußleitung 14, die im allgemeinen aus Kunststoff hergestellt ist, wird dadurch um den Versteifungseinsatz 21 zusammengedrückt, der im allgemeinen aus Metallrohr hergestellt ist, wie längs der Bereiche 27 und 29 der Fig. 2 gezeigt ist.

Die Dichtung 20 weist eine zylindrische Innenwand 30 und abgeschrägte Außenwände 31 und 32 auf. Die Außenwände 31 und 32 sind von den Kanten 33 bzw, 34 des einen größeren Umfang aufweisenden, zylindrisch geformten mittleren Teils 37 gegen die einen kleineren Umfang aufweisenden Enden 35 bzs. 36 der Dichtung 20 nach innen abgeschrägt. Indem die Dichtung 20 mit abgeschrägten Außenwänden 31 und 32 versehen wird, wurde beim Zusammensetzen gefunden, daß ein Teil der Dichtung 20 beim Aufschrauben der Mutter 25 auf den Teil 12 gegen die Fläche 28 des Teils 12 und die Fläche43 der Mutter 25 angedrückt wird, wie Fig. 2 zeigt, so daß ein Teil der resultierenden Druckkraft gegenüber den abgeschrägten Außenwänden 31 und 32 der Dichtung 20 längs der Innenflächen 50 und 51 wirkt. Dadurch wird die Abdichtungsfähigkeit und die Auszieheigenschaft der Dichtung verbessert, während die Neigung der Dichtung wesentlich verringert wird, die Anschlußleitung 14 abzuscheren, indem die auf die Leitung zur Einwirkung kommende Druckbelastung längs der ganzen Bereiche 27 und 29 der Anschlußleitung 14 verteilt wird.

Außerdem weist die Dichtung 20 eine Vielzahl von winkelförmigen Einkerbungen 38 auf, obwohl auch anders geformte Vertiefungen, wie zum Beispiel Schlitze, verwendet werden können, die in jeder der abgeschrägten Außenwände 31 und 32 ausgebildet sind. Die Einkerbungen in der Wand 31 sind vorzugsweise relativ zu den Einkerbungen in der anderen Wand 32 versetzt. Die Einkerbungen 38 verleihen beiden abgeschrägten Endteilen 31 und 32

S 90/2 109852/1104

die gewünschte Biegsamkeit, indem die Steifheit der Endteile verringert wird, so daß sie die Druckkräfte auf die Bereiche * 27 und 29 der Anschlußleitung wirksamer übertragen können, im Gegensatz zur Punktberührung an den Enden 35 und 36 der bisher verfügbaren Dichtungen. Beim Zusammendrücken der Dichtung 20 trachtet überdies jener Teil der Anschlußleitung 14 innerhalb und rund um die fi» Einkerbungen 38 innerhalb der eingekerbten Bereiche zu fließen infolge der nach innen gerichteten Druckkräfte, die von den Bereichen 50 und 51 der Dichtung 20 ausgeübt werden. Dieses Merkmal macht es schwierig, die Anschlußleitun—g 14 an den Einkerbungen 38 vorbei und damit durch die Dichtung 20 auszupressen infolge der übermäßigen Ausziehkräfte, welche auf die Anschlußleitung zur Einwirkung kommen. Dieses Merkmal kann noch verstärkt werden, indem die Einkerbungen 38 des Endes 31 um die mittlere Achse der Dichtung 20 relativ zu den entsprechenden Einkerbungen des Endes 32 um 45° versetzt werden; dadurch wird die Auszieheigenschaft der Dichtung weiter verbessert, indem ein gerader Weg längs der mittleren Achse der Dichtung 20 zwischen den entsprechenden Einkerbungen 38 der Enden 31 und 32 eliminiert wird, längs welchen die Anschlußleitung 14 unter den hohen Ausziehkräften leichter ausgepreßt werden kann.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte und beschriebene beispielsweise Ausführungsform beschränkt, die verschiedene Abänderungen erfahren kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Patentansprüche :

S 90/2 109852/1104 .. ₈ _

Claims

Dr. Ing. E. BERKENFELD ■ Dipl.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, (Coin

Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 8, JailUar 1971 VA// Name d. Anm. Me B# SKINNER COMPANY

PATENTANSPRÜCHE

Γθ Zur Herstellung einer lecksicheren Verbindung zwischen einem ersten Leitungsteil und einem zweiten Leitungsteil verwendbare Vorrichtung, gekennzeichnet durch eine ringförmige Kunststoff dichtung, welche eine äußere Wand mit einem im wesentlichen zylindrischen mittleren Teil und zwei an den mittleren Teil angrenzende Enden aufweist, wobei jedes der Enden relativ zum Umfang des mittleren Teils eine Kante von kleinerem Umfang aufweist und wobei die äußere Wand von dem einen großen Umfang aufweisenden mittleren Teil zu den einen klei-. neren Umfang aufweisenden Enden der Dichtung nach innen abgeschrägt ist«
2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung aus einem Material hergestellt ist, das einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist«,
3. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung aus Nylon hergestellt ist.
4. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschrägten Außenwände an jedem Ende mit einer Vielzahl von Schlitzen versehen sind«
5· Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sbhlitze am einen Ende rund um die mittlere Achse der ringförmigen Dichtung relativ zu den Schlitzen am anderen Ende versetzt sind«

109852/110 4
S 90/2 - 9 -
6. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze aus Einkerbungen bestehen.
7. Zur Herstellung einer lecksicheren Verbindung zwischen einem ersten Leitungsteil und einem zweiten Leitungsteil verwendbare Dichtungseinheit, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinheit umfaßt:

einen ersten und zweiten Leitungsteil, wobei der erste Leitungsteil einen Innendurchmesser aufweist, der größer is1v als der Außendurchmesser des zweiten Leitungsteils,

eine ringförmige Kunststoffdichtung, welche äußere und innere rohrförmige Wände "und zwei Enden aufweist,

daß die äußere Wand der Dichtung aus einem im wesentlichen zylindrischen Teil besteht, der zwischen den Enden liegt, und einem ersten und zweiten abgeschrägten Teil,

daß jeder der Teile der äußeren Wand vom mittleren Teil gegen die entsprechenden Enden der Dichtung nach innen abgeschrägt ist,

daß mindestens ein Teil des zweiten Leitungsteils von der inneren Wand der Dichtung aufgenommen und umschlossen wird und daß mindestens der umschlossene Teil des zweiten Leitungsteils einen teilweise innerhalb desselben angeordneten Versteifungseinsatz aufweist,

daß mindestens ein Teil der äußeren Wand der Dichtung und des umschlossenen zweiten Leitungsteils mit dem innerhalb desselben angeordneten Versteifungseinsatz von dem ersten Leitungsteil aufgenommen wird,

daß der erste Leitungsteil eine innere Wand aufweist, welche vom Ende des ersten Leitungsteils nach innen abgeschrägt ist, um die Dichtung aufzunehmen,

eine Befestigungseinrichtung zur Befestigung des ersten und zweiten Leitungsteils, wobei die Befestigungseinrichtung aus einer Witter besteht, welche eine durchgehende Bohrung aufweist und eine innere Wand, die vom Ende der Befestigungseinrichtung nach innen abgeschrägt ist,

daß die innere abgeschrägte Wand der Befestigungseinrichtung beim Zusammensetzen an den ersten abgeschrägten Teil

S ₉₀/₂ 109852/1104 -10-

der Dichtung angrenzt, während der zweite abgeschrägte Teil der Dichtung an die innere abgeschrägte Wand des ersten Leitungsteils angrenzt,

so daß bei Befestigung des ersten und zweiten Leitungsteils durch die Befestigungseinrichtung der erste abgeschrägte Teil der Dichtung die innere abgeschrägte Wand der Befestigungseinrichtung berührt und der zweite abgeschrägte Teil der Dichtung die innere abgeschrägte Wand des ersten Leitungsteils berührt, so daß längs der radialen Achse der Dichtung und des zweiten Leitungsteils mindestens über die Länge der ersten und zweiten abgeschrägten Teile der Dichtung eine Kraftkomponente erzeugt wird, welche ausreicht, um eine Verformung des zweiten Leitungsteils um den Versteifungseinsatz zu bewirken·
8. Dichtungseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten abgeschrägten Teile der Dichtung an jedem Ende mit einer Vielzahl von Schlitzen versehen sind.
9. Dichtungseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze am einen Ende rund um die mittlere Achse der ringförmigen Dichtung relativ zu den Schlitzen am anderen Ende versetzt sind.
10. Dichtungseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze aus Einkerbungen bestehen.

S 90/2 109852/1104 - 11 -

Le e rs e ι τ e