DE2213334A1

DE2213334A1 - Rohrverbindungsstück

Info

Publication number: DE2213334A1
Application number: DE19722213334
Authority: DE
Inventors: Leonard Peter Seven Hills Ohio Spontelli (V.St.A.)
Original assignee: Crawford Fitting Co., Solon, Ohio (V.StA.)
Priority date: 1971-04-15
Filing date: 1972-03-20
Publication date: 1972-11-02
Also published as: JPS5525315B1; DE2213334C2; CH549752A; AU4002672A; ES401750A1; AU458688B2; IT952616B; NL178535B; NL7204937A; FR2136416A5; CA961888A; US4076286A; NL178535C; GB1383582A; BE781763A

Description

Dr.-lng. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. SERKENFELD, Patentanwälte, Köln Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 14„ März 1972 vA// Name d. Anm. Crawford Fitting Company

Rohrverbindungsstück.

Die Erfindung bezieht sich auf ein mit Endringen versehenes Verbindungsstück für Rohre großen Durchmessers_β

Mit Endringen versehene Verbindungsstücke sind seit vielen Jahren bekannt. In der amerikanischen Patentschrift 3-.» 103«. 373 wird ein Beispiel eines im Handel erhältlichen Rohrverbindungsstücks beschrieben, das sich in weit verbreitetem Gebrauch befindet, xlohrverbindungsstücke von der in der amerikanischen Patentschrift 3.103.373 gezeigten Art haben jedoch bisher Anwendung gefunden, wenn der Durchmesser des Rohres 25 mm oder weniger betrug. Es.. wurde gefunden, daß die Ausbildung von Verbindungsstücken für

Rohre mit einem Durchmesser von mehr als 25 mm zu schwierig ist, UBi erfolgreich zu sein, wegen einer offenbar mangelnden Kenntnis unbekannter Ausbildungsfaktoren, die bei Verbindungsstücken kleinen Durchmessers nicht auftreten«,

Versuche mit Rohren großen Durchmessers und Verbindungsstücken von der in der amerikanischen Patentschrift 3»103»373 beschriebenen Art haben gezeigt, daß beim Auffinden einer vorhandenen Undichtheit dieselbe meist durch das Zusammenwirken des hinteren Endringes mit der Verformung verursacht wird, die in dem Rolir durch den vorderen Endring beim Zusammensetzen erzeugt wurde. Insbesondere stört in solchen Fällen die durch den vorderen Endring bewirkte Verformung des Rohres die wirksame Abdichtung und das Erfassen des Rohres durch den hinteren Endring, so daß die Gosamtabdichtung und die"Greifwirkung des Verbindungsstücks beeinträchtigt v/erden, Das Problem wurde in Verbindung mit dünn-, wandigen Rohren besonders akut«. '

iJ.G Ergebnis einer genauen Prüfung des Problems ist gefunden C 71/3

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v/orden, daß eine physikalische Beziehung besteht zv/ischen der axialen Länge der Verformung oder Vertiefung, die in einem. Rohr durch einen Endring erzeugt wird, und den Innen- und Außendurchmessern des Rohres, v/enn alle Bedingungen gleich sind, ist diese Beziehung derart, daß ein Endring eine längere Verformung in einem dünnwandigen Rohr erzeugt als in einem normalen oder dickwandigen Rohr_o Ferner ist gefunden worden, daß sich die axiale Länge der so erzeugten Verformung innerhalb Grenzwerten von einem sehr kleinen Prozentsatz des Außendurchmessers für dickwandige Rohre bis zur Hälfte des Außendurchmessers für dünnwandige Rohre verändert. Das heißt, wenn die Nase eines Endringes innen in Eingriff mit einem Rohr verformt wird, bildet dieselbe eine Vertiefung in dem Rohr, welche eine wirksame«, axiale Länge aufweist, die gleich der Hälfte des Außendurchmessers des Rohres für sehr dünnwandige Rohre ist und die für dickwandige Rohre weniger beträgto

Kachdem festgestellt wurde, daß die axiale Länge der Verformung oder Vertiefung, die in einem Rohr durch einen Endring erzeugt wird, zum Außendurchmesser des Rohres und zum Verhältnis der Außen- und Innendurchmesser des Rohres in Beziehung steht, konnte vorhergesehen werden:

(a) Wenn der Außendurchmesser des Rohres zunimmt und das Verhältnis des Außendurchmessers zum Innendurchmesser konstant bleibt, daß die axiale Länge der in dem Rohr durch einen Endring erzeugten Verformung entsprechend zunimmt,

(b) v/enn die Wandstärke des Rohres abnimmt, während der Außendurchmesser des Rohres konstant bleibt, daß die axiale Länge der in dem Rohr durch einen Endring erzeugten Verformung entsprechend zunimmt»

l'ür ein deutliches Verständnis der Beziehung der Verformung in dem Rohr relativ zum Außendurchmesser des Rohres und zum Verhältnis der Außen- und Innendurchmesser des .Rohres ist der Ef-

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felit der diese Wirkung regelnden Gesetze in den vorstehenden Absätzen (a) und (b) angegeben»

Ss muß auch erkannt werden, daß das Verhältnis des Außendurch-LicGsers zum Innendurchmesser des Rohres (0_eD„/I₀D.) sich einem Grenzwert 1 nähert, wenn sich der Innendurchmesser dem Außen-, durchmesser nähert, und unendlich wird, wenn sich der Innendurchmesser; auf Null verringert.

Damit ein" Verbindungsstück praktisch verwendbar ist, muß dasselbe gegen einen Bereich der Verhältnisse des Außendurchmessers zum Innendurchmesser des Rohres v/irken, wobei der Endringabstand am größten ist, wenn sich der Innendurchmesser dem -Au- ßendurchmesser für eine unendlich dünne Wand einem Verhältnis von 1 nähert.

Bei den Anwendungen einer dünnen Wand müssen daher bei der Ausbildung die Länge des vorderen Endringes und der Endringabstand berücksichtigt werden, um eine gegenseitige Einwirkung der Verformungen zu vermeiden.

Die Art der Gesetze, welche die Verformungswirkung regeln, weisen als einen ihrer Paktoren das Verhältnis des Außendurchmessers zum Innendurchmesser auf. Weil das Verhältnis des Außen- . uurchmessers zum Innendurchmesser nicht weniger als 1 betragen kann, gibt es einen optimalen Endringabstand, der nicht überschritten verden muß. Din kürzerer Abstand stellt eine brauchbare Leistung des Verbindungsstücks sicher, die vom Optimum auf eine immer geringere Zuverlässigkeit' abnimmt, wenn der Abstand . vermindert wird.

Bei der Ausbildung für ein Rohr von gegebener Größe und unter der Annahme, daß sich das dünnwandige Rohr einem Verhältnis des Außendurchmessers zum Innendurchmesser von 1 nähert, wird der Endringabstand dann nur durch die einzige Veränderliche des Rohrdurchmessers geregelt, was für biegsame Materialien eine

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einfache Beziehung des Verhältnisses zum Außendurchmesser des Rohres ergibt.

Die Wichtigkeit der Kenntnis der Beziehung zwischen den Abmessungen des Rohres und der axialen Länge der Verformung, die der Endring in dem Rohr erzeugt, wird gewürdigt, wenn erkannt wird, daß die wirksame Abdichtung und das Erfassen des Rohres durch den Endring an sich von der Art der auf diese V/eise erzeugten Verformung abhängig sind.

Bei der Ausbildung eines Verbindungsstücks großen Durchmessers, bei welchem eine Undichtheit auftritt, war ersichtlich, daß die axiale Länge des vorderen Endringes des Verbindungsstücks verhältnismäßig kurz war im Vergleich zu der axialen Länge der in dem dünnwandigen Rohr durch den vorderen Endring erzeugten Verformung. Infolgedessen erstreckte sich die in dem Rohr durch den vorderen Endring erzeugte Verformung in die Nähe des Nasenteils des hinte'ren Endringes mit dem Ergebnis, daß die v/irksame Abdichtung des vorderen Endringes und das Erfassen des Rohres durch den hinteren Endring behindert wurde. Es war zu bemerken, daß die in dem Rohr durch den hinteren Endring erzeugte Verformung mit der in dem Rohr durch den vorderen Endring erzeugten Verformung zusammenwirkte, so daß in dem Rohr eine Verformung anstelle von zwei Verformungen gebildet wurde.

Das Ergebnis war eine Beeinträchtigung des Griffs des hinteren Endringes, welcher am stärksten ist, wenn derselbe eine Verformung erzeugt, welche von der Verformung des vorderen Endringes unabhängig ist. Wenn unter den obigen Bedingungen der vordere' Endring kurz war, trachtete sich der hintere Endring unter den vorderen Endring zu schieben, so daß das Rohr vom vorderen Endring v/eggezogen wurde zum Nachteil der Abdichtungsaufgabe des vorderen Endringes.

'Die Erfindung ist in weite ;:^;:ti Sinne auf ein mit mehreren Endringen versehenes Verbindungsstück gerichtet, das für Rohre

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großen Durchmessers verwendbar ist und bei welchem die axiale Länge eines Endringes einen Mindestwert aufweist, der eine Funktion des Außendurchmessers des Rohres ist, so daß beim Zusammensetzen des Verbindungsstücks die in dem Rohr durch diesen Endring erzeugte Verformung nicht auf den Nasenteil irgendeines anderen Endringes trifft«,

Dan Rohrverbindungsstück gemäß der Erfindung umfaßt ein Kupplungsgehäuse, das eine Bohrung aufweist, eine Gegenbohrung zur Aufnahme eines Rohres und eine hinten offene, im allgemeinen Legelstumpfförmige Nockenmündung, welche sich von der Gegenbohrung erstreckt und ein Rohr umschließen kann, wenn dasselbe in das Kupplungsgehäuse eingeführt wird_e Ein Satz von Endringen ist vorgesehen, welche auf dem Rohr hintereinander dicht passend angeordnet werden können« Der vordere Endring weist eine Bohrung und einen Nasenteil auf, der durch eine abgeschrägte äußere vordere Fläche begrenzt ist, welche mit der Nockenmündung in Eingriff kommen kann. Das hintere Ende des vorderen Undringes ist mit einer IJockenraündung versehen, die mit einem Nasenteil des hinteren Endringes in Eingriff kommen kann. Das hintere Ende des hinteren Endringes ist mit einer Rückwand versehen, die mit einer komplementären Fläche einer Kupplungsmutter in Eingriff kommen kann, welche mit dem Kupplungsgehäuse in Schraubeingriff steht. Die Beziehung der Teile ist derart, daß die axiale Länge des vorderen Endringes einen Mindestwert aufweist, v/elcher eine Funktion des Außendurchmessers des Rohres ist, so daß beim Zusammensetzen des Verbindungsstücks die in dem Rohr durch den vorderen Endring erzeugte Verformung nicht auf den Nasenteil des hinteren Endringes trifft„

Die Erfindung betrifft daher ein Rohrverbindungsstück für ein Rohr großen Durchmessers, das ein Kupplungsgehäuse umfaßt, welches eine Bohrung aufweist, eine Gegenbohrung, die ein solches Rohr aufnehmen kann, und eine hinten offene, im allgemeinen kegelstumpfförmige Nockenmündung, welche das Rohr umschließen kann, wenn dasselbe in das Kupplungsgehäuse eingeführt wird.

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Ein vorderer und ein hinterer Endring sind vorgesehen, welche auf dem Rohr hintereinander dicht passend angeordnet werden können. Der vordere Endring ist durch einen Nasenteil begrenzt, welcher mit der Nockenmündung in Eingriff kommen kann. Das hintere Ende des vorderen Endringes ist mit einer Nockenmündung versehen, die mit einem Nasenteil des hinteren Endringes in Eingriff kommen kann. Das hintere Ende des hinteren Endringes ist mit einer Rückwand versehen, die mit einer komplementären Fläche einer Kupplungsmutter in Eingriff kommen kann, welche mit dem Kupplungsgehäuse in Schraubeingriff steht. Die Beziehung der Teile ist derart, daß die axiale Länge des vorderen Endringes einen Mindestwert aufweist, welcher eine Funktion des Außendurchmessers des Rohres ist, so daß beim Zusammensetzen des Verbindungsstücks die in dem Rohr durch den vorderen Endring erzeugte Verformung nicht auf den Nasenteil des hinteren Endringes trifft.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 in Seitenansicht und in Längsschnitt ein Rohrverbindungsstück gemäß der Erfindung, wobei die Kupplungsmutter mit dem Außengewinde des Kupplungsgehäuses in Eingriff steht,

Fig. 2 im Längsschnitt eine teilweise Ansicht des Rohrverbindungsstücks gemäß der Erfindung, welche die relativen Stellungen der Bestandteile veranschaulicht, wenn die Zusammensetzung beendet ist,

Fig. 3 in größerem Maßstab im Längsschnitt die vorderen und hinteren Endringe des Verbindungsstücks gemäß der Erfindung,

Fig." 4 in kleinerem Maßstab eine auseinandergezogene schaubildliche Darstellung der abgenommenen Endringe und

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Fig. 5 eine graphische Darstellung, welche die Beziehung der Länge des vorderen Endringes zum Rohrdurchmesser veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt ein Rohrverbindungsstück 10, das gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Das Verbindungsstück umfaßt ein Kupplungsgehäuse 12, das zwischen seinen Enden mit Angriffsflächen 14 für einen Schraubenschlüssel versehen ist« In der Längsrichtung erstreckt sich durch das Kupplungsgehäuse 12 eine im wesentlichen sj^lindrische Bohrung, die allgemein mit 16 bezeichnet ist. Die Bohrung 16 ist an einem Ende mit einer koaxialen, im wesentlichen zylindrischen Gegenbohrung 18 versehen, deren inneres Ende eine radial gerichtete Schulter 20 bildet. Wie Fig. 1 zeigt, erstreckt sich die Schulter 20 in radialer Richtung ein verhältnismäßig kurzes Stück nach innen und kreuzt dort die Wand der Bohrung 16.

Die Gegenbohrung 18 ist am äußeren Ende mit einer koaxialen, ringförmig abgeschrägten oder kegelstumpfförmigen Nockenmündung 28 versehen, welche relativ zu ihrer Achse unter einem vorherbestimmten Halbwinkel ausgebildet ist.

In der ganzen Beschreibung wird der von einer kegelstumpfförmigen Fläche im Schnitt relativ zu ihrer Achse begrenzte Winkel als der Halbwinkel bezeichnet. Der Halbwinkel ist demnach zu unterscheiden von dem vollen oder eingeschlossenen Winkel, der durch die vollständige kegelstumpfförmige Fläche im Schnitt begrenzt wird und dem doppelten Halbwinkel entspricht.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist die Nockenmündung 28 relativ zur Achse der Gegenbohrung 18 unter einem Halbwinkel von etwa 15 bis 25° gebildet.

Das Kupplungsgehäuse 12 ist an dem Ende, an dem sich die Nockenmündung 28 befindet, mit Außengewinde 30 versehen, das mit dem in der Kupplungsmutter 34 ausgebildeten Innengewinde 32 in Ein-

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griff steht. Das dem Gewinde 32 gegenüberliegende Ende der Kupplungsmutter 34 ist mit einem nach innen gerichteten, ringförmigen Flansch 36 versehen, welcher eine im allgemeinen zylindrische Öffnung 38 begrenzt, die zu der Gegenbohrung 18 koaxial ist und ungefähr den gleichen Durchmesser wie diese aufweist.

Die der Nockenmündung 28 gegenüberliegende Seite des Flansches 36 bildet eine kegelstumpfförmige Antriebs- oder Druckfläche 40, welche zur Nockenmündung 28 und zur Gegenbohrung 18 koaxial ist.

Die ringförmig abgeschrägte Nockenmündung 28, die Innenflächen der Kupplungsmutter 34 und die Außenseite des Rohres 26 begrenzen miteinander eine ringförmige Kammer 42, innerhalb welcher die vorderen und hinteren Endringe ■? 44 -g bzw. 46 angeordnet sind.

Wie die Figuren 1 und 3 zeigen, besteht der vordere Endring 44 aus einem Hauptteil 50 und einem Nasenteil 52. In dem vorderen Endring ist eine Bohrung 54 ausgebildet, deren Durchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser des Rohres 26, so daß der vordere Enduring dicht passend auf dem Rohr angeordnet werden kann, wie Fig. 1 zeigt. Der Hauptteil 50 des vorderen Endringes hat im wesentlichen die Form eines kreisförmigen Zylinders, dessen Außendurchmesser etwas kleiner ist als der Durchmesser der ringförmigen Innenseite 48 der Kupplungsmutter 34. Zwischen dem vorderen Endring 44 und der Innenseite 48 der Kupplungsmutter 34 bleibt daher ein geringer radialer Zwischenraum.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Außenseite 56 des Hauptteils 50 mit einer geringen Wölbung versehen. Die auf diese V/eise dem I-lauptteil auf der Außenseite 56 erteilte geringe Konvexität macht die Einführung des vorderen Endringes in die Kupplungs- .rtter weniger schwierig. Bei eier be-

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vorsugten Ausführungsform weist daher die Außenseite 56 des vorderen Undringes eine konvexe Form auf, obwohl die Außenseite 56 im Schnitt als im wesentlichen gerade bezeichnet werden kann, da der Halbmesser verhältnismäßig groß und der Grad der Konvexität g demgemäß gering ist.

Der kreisförmige,, nach vorne konvergierende, kegelstumpfförmige riasenteil 52 des vorderen Endringes 44 ist durch einen abgeschrägten äußeren vorderen Flächenteil 60 und einem mittleren zylindrischen Teil 63 begrenzte Der Flächenteil 60 endet am vorderen Ende des Endringes in einer gekrümmten Scheitelzone 62, die auf der Nockenmündung 28 im anfänglichen drucklosen Kontakt längs einer Linie vorherbestimmten Durchmessers angrenzen, aber im Abstand vom kleineren Ende 64 der Nockenmündung 28 aufsitzt. Die gekrümmte Scheitelzone 62 ist mit der die Bohrung 54 des vorderen Endringes begrenzenden Wand durch eine im allgemeinen radial gerichtete Vorderseite 66 verbunden. An der Schnittlinie der Vorderseite 66 und. der die Bohrung 54 begrenzenden Wand ist eine Ecke 68 ausgebildet.

Der Ulächenteil 60 schließt mit der Achse der Gegenbohrung 10 einen H&lbwinkel ein, welcher kleiner ist als der durch die Nokkenmündung 28 begrenzte Halbwinkel₀ Bei der dargestellten Ausi'ührungsform der Erfindung schließt der Flächenteil 60 mit der Achse der Gegenbohrung 18 einen Halbwinkel von etwa 10 bis 20 ein. Wie bereits erwähnt, schließt die Nockenmündung 28 mit der Achse der Gegenbohrung 18 einen Halbwinkel von etwa 15 bis 25 ein. Es ist wünschenswert, einen Halbwinkelunterschied von etwa 5 bis 15° zwischen den zusammenwirkenden abgeschrägten Flächen des vorderen Endringes und der Nockenmündung aufrecht zu erhalten.

Wie bereits erwähnt, wird der Nasenteil 52 des vorderen Endrin- £es 44 durch einen abgeschrägten äußeren vorderen Flächenteil GO und einen mittleren zylindrischen Teil 63 begrenzt. Der zylindrische Teil 63 ist mit dem Hauptteil 50 durch eine im allge-

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meinen konkave, ringförmige Fläche 70 verbunden.

Der Hauptteil 50 ist mit einer radialen Basis 61 versehen. Eine koaxiale, nach hinten offene, im allgemeinen kegelstumpfförmige Fläche oder Hockenmündung 72 verbindet die radiale Basis 61 des vorderen Endringes mit der die Bohrung 54 des vorderen Endringes begrenzenden Wand.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß zwischen verschiedenen Flächen des vorderen Endringes 44 besondere Beziehungen bestehen. Beispielsweise ist die radiale Ausdehnung der Fläche 72 an ihrer Kreuzung 74 mit der radialen Basis 61 (das heißt der senkrechte Abstand zwischen dem Kreuzungspunkt 74 und der die Bohrung 54 begrenzenden Wand) wesentlich kleiner als die Hälfte der radialen Dicke des Hauptteils 50 oder anders ausgedrückt, wesentlich kleiner als die Hälfte des größten Unterschiedes zwischen den inneren und äußeren Halbmessern des Hauptteils 50. Aus Fig. 1 ist ferner ersichtlich, daß die axiale Länge des Hauptteils 50 (gemessen zwischen der radialen Basis 61 und der Fläche 70) beträchtlich kleiner ist als die axiale Länge des Ilasenteils 52 (gemessen zwischen der Vorderseite 66 und der Fläche 70). Der Grund für den verhältnismäßig langen Nasenteil 54 wird aus der nachfolgenden Beschreibung deutlicher erkennbar.

Außerdem beträgt die V/anddicke des Nasenteils 52 am zylindrischen Teil 63 ungefähr die Hälfte der V/anddicke des Hauptteils 50 oder, anders ausgedrückt, ungefähr die Hälfte des größten Unterschiedes zwischen den inneren und äußeren Halbmessern des Hauptteils. Die radiale Ausdehnung der Vorderseite 66 des Nasenteils 52 ist gewöhnlich kleiner als die radiale Ausdehnung der Nockenmündung 72 an ihrer Kreuzung 74 mit der radialen Basis

Die vorstehend angegebenen Beziehungen sollen nicht als eine Beschränkung der Erfindung angesehen werden. Der vordere Endring kann in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen andere Formen aufweisen.

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i.oinmehr soll der in den Figuren 1 und 3 dargestellte hintere Hndring 46 beschrieben werden. Der hintere Endring 46 besteht aus einem Hauptteil 76 und einem Nasenteil 78. Eine Bohrung 80 erstreckt sich durch den Hauptteil und den Nasenteil des hinteren Endringes. Wie die Bohrung 54 des vorderen Endringes te weist die Bohrung 80 des hinteren Endringes einen Durchmesser auf, der etwas größer ist als der Außendurchmesser des Rohres 26, so daß der hintere Endring angrenzend an den vorderen Endring und hinter demselben dicht passend auf dem Rohr 26 angeordnet werden kann. Der Hauptteil 76 des hinteren Endringes 46 weist im wesentlichen die Form eines kreisförmigen Zylinders auf, dessen Aurjendurchmesser etwa der gleiche ist, wie der Außendurchmesser des ilauptteils 50 des vorderen Endringes 44. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Außenseite 90 des Hauptteils 76 von einem Kalbmesser begrenzt, der jenem der Außenseite 56 des vorderen Endringes 44 ähnlich ist.

Ebenso wie die Außenseite 56 hat die Außenseite 90 die Aufgabe, eine entsprechende Ausrichtung des Endringes in der Kupplungsmutter zu bewirken, sowie die Möglichkeit zu verringern, daß sich der Endring in der Kupplungsmutter entweder wahrend des Zuoammensetzens oder des Auseinandernehmens des Verbindungsstücks verklemmt.

Die größte Wanddicke des Nasenteils 78 beträgt wesentlich weniger als die Hälfte des größten Unterschiedes zwischen den inneren und äußeren Halbmessern des Hauptteils 76_O Anders ausgedrückt, die größte Wanddicke des Nasenteils 78 beträgt v/es entlich weniger als die Hälfte der Wanddicke des Hauptteils 76.

Das vordere Ende des Nasenteils 78 wird durch eine äußere, nach vorne konvergierende, im allgemeinen kegelstumpfförmige Fläche 82 begrenzt, welche von der Nockenmündung 72 aufgenommen werden kann und welche an ihrem größten Durchmesser eine radiale Ausdehnung aufweist, die etwa der radialen Ausdehnung der Nockenmündung gleich ist. Angemessene Veränderungen in dieser Bezie-

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hung sind jedoch zulässige Der von .diesen Oberflächen eingeschlossene Halbwinkel kann zusammenfallen oder einen Absehrügungsunterschied bis zu 15 oder mehr begrenzen, in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen» In jedem Fall wird die Ho kkenmündung 72 mit der Achse der Gegenbohrung 18 gewöhnlich einen Kalbwinkel von etwa 30 bis 50° einschließen,, Die Fläche ist mit der die Bohrung 80 des hinteren Endringes begrenzenden Jana durch eine im allgemeinen radial gerichtete Vorderseite verbunden. An der Schnittlinie der Vorderseite 84 und der die Bohrung 80. begrenzenden Wand ist eine Ecke 86 ausgebildet.

Das hintere Ende des hinteren Endringes 46 ist mit einer im allgemeinen kegelstumpfförmigen, nach hinten konvergierenden Rückwand 88 versehen, welche mit der kegelstumpfförmigen Antriebs- oder Druckfläche 40 der Kupplungsmutter 34 in Eingriff kommen kann. Bei der in Fig„ 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind die Druckfläche 40 und die Rückwand 88 relativ zur Achse der Gegenbohrung 18 im allgemeinen unter einem Halbwinkel von etwa 60 bis 90 angeordnet. Vorzugsweise wird der Halbwinkel etwas weniger als 90 betragene Es ist wünschenswert, zwischen den zusammenwirkenden Flächen der Kupplungsmutter und des hinteren Endringes einen Halbwinkelunterschied von 0 aufrecht zu erhalten, obwohl der Halbwinkelunterschied bis zu 5 betragen kann, da die betreffenden Halbwinkel nicht notwendigerweise zusammenfallen müssen,,

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß zwischen den verschiedenen Flächen des hinteren Endring.es besondere Beziehungen bestehen. YiIe bereits erwähnt, beträgt die radiale Dicke des Hasenteils 78-am mittleren zylindrischen Teil 112 wesentlich weniger als die Hälfte der radialen Dicke des Hauptteils 76_β Die axiale Länge des Hasenteils 78 ist etwa die gleiche oder etwas kürzer als die axiale Länge des Kauptteils 76.

Die ivanddicke des Hauptteils 76 ist ungefähr gleich der V/anddiclze des Hauptteils 50» Die Rückwand 88 begrenzt eine verha.lt-

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nisnäSig große Fläche, welche mit der Druckfläche 40 der Kupplungsmutter 34 in Singriff kommt_o Die dem Sndring 46 durch die. Kupi^lungsmutter auferlegte Beanspruchung wird daher über, einen verhältnismäßig großen Bereich verteilt, was dauzu dient, die ,Verzerrung und die Verklemmung· des Endringes und der Kupplungsräuttcr während des Zusammensetzen des Verbindungsstücks zu verringern. . . -

Der Hasenteil 78 des hinteren Endringes 46 ist verhältnismäßig kurz im Vergleich zum Nasenteil 52 de's vorderen Endringes 44, um die bei hohen Druckkräften auftretende Stauchung zu vermeiden.

Die vorstehend angegebenen Beziehungen sollen nicht als eine Beschränkung der Erfindung angesehen werden» Der hintere Endring kann in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen andere Formen aufweisen«, -

Kunmehr sollen die vorderen und hinteren Endringe gemäß der Erfindung und die vorderen und hinteren Endringe gemäß der ameri-' kanischen Patentschrift 3.103«373 miteinander verglichen werden,, 'Jährend der vordere Endring 42 gemäß dieser Patentschrift im allgemeinen die Form eines hohlen kreisförmigen Kegelstumpfes hat, besteht der vordere Endring 44 gemäß der Erfindung aus einem im wesentlichen zylindrischen Hauptteil 50 (der auf der Außenseite eine geringe Konvexität aufweist) und einem verhältnismäßig langen Hasenteil 52, der zu einem nachstehend genauer beschriebenen Zweck einen vorderen Flächenteil 60 und einen mittleren zylindrischen Teil 63 aufweist. Der Hauptteil 50 gemäß der Erfindung dient als ein Verstärkungsflansch, in dem dem Endring eine große Masse hinzugefügt wird, so daß jede Neigung des hinteren Teils des Endringes vermindert wird, sich unter hohen axialen Kräften, die während des Zusammensetzens des Verbindungsstücks auftreten, nach aüßeja.zu erweitern*

Ijunme-hr sollen die Unterschiede zwischen dem hinteren Endring C 71/3 ■ :.- ^_f1;:,_e ■ ■ '.

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4o gemäß der Erfindung und dem hinteren Endring 44 gemäß der amerikanischen Patentschrift 3.103.373 beschrieben \/erden. Im Gegensatz zu dem Endring 44 gemäß dieser Patentschrift ist der Hauptteil 76 des hinteren Endringes 46 gemäß der Erfindung be-* träch'tlich dicker als der Nasenteil 78 und weist eine Hasse auf, die jener des Hauptteils 50 des vorderen Endringes 44 nahekommt» Der Effekt des stark vergrößerten Hauptteils des hinteren Endringes besteht darin, der Kupplungsmutter 34 eine ziemlich große Antriebsfläche darzubieten, um auf den vorderen Endring axialen Druck auszuüben. Außerdem bewirkt der vergrößerte Hauptteil eine Verteilung der Kräfte über einen verhältnismäßig großen Bereich des Endringes und. der Kupplungsmutter, um das Festfressen dieser Teile zu verringern.

Eine physikalische Beziehung besteht zwischen der in einem Rohr durch einen Endring erzeugten Verformung oder Vertiefung und den Innen- und Außendurchmessern des Rohres. Wie bereits erwähnt, ist diese Beziehung derart, daß ein Endring unter gleichen Bedingungen in einem dünnwandigen Rohr eine längere Verformung erzeugen wird als in einem dickwandigen Rohr. Ebenso wird ein Endring eine längere Verformung erzeugen in einem Rohr, das einen großen Außendurchmesser aufweist, als in einem Rohr, das einen kleinen Außendurchmesser aufweist«

Es wurde gefunden, daß sich die wirksame axiale Länge der auf diese Weise in dem Rohr erzeugten Verformung verändert, wobei sie sich für dünnwandige Rohre einem Grenzwert von 0,5 des Außendurchmessers nähert.

Die vorstehend angegebenen Beziehungen sind nicht genau, sondern verändern sich etwas infolge von Faktoren, die zur Wirkung kommen, um die Länge der Verformung zu verändern, wie zum Beispiel die physikalischen Eigenschaften des Rohres usw.

w'enn ein besonderes Rohrmaterial und die Außen- und Innendurchmesser des Rohres gegeben sind, kann eine effektive Verformungs-

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"wirkung vorhergesagt werden.

Da es allgemein bekannt ist, daß die axiale Länge einer durch einen Sndring erzeugten Verformung zunimmt, wenn der Außendurchmesser des Rohres zunimmt (wobei das Verhältnis des Außendurch- messers zum Innendurchmesser konstant bleibt), kann die Bedeutung des Problems der Ausbildung eines mit Endringen versehenen Verbindungsstücks für ein Rohr mit einem Durchmesser von 50 mm im Vergleich zur Ausbildung eines Verbindungsstücks für ein Rohr mit einem Durchmesser von 3*125 mm gewürdigt werden. Da ferner die axiale Lange der in einem Rohr erzeugten Verformung zunimmt, "v;emi die Wandstärke des. Rohres abnimmt (wobei der Äüßendurchmesser des Rohres konstant bleibt), ist selbstverständlich die Ausbildung eines Verbindungsstücks, welches ein dünnwandiges Rohr aufnehmen kann, notwendigerweise auch von pener eines .Verbindungsstücks verschieden^ das ein dickwandiges Rohr aufnehmen, kann. ■-""■-- - - " " . " ; "_:■■-

liachdem die allgemeinen Beziehungen erkannt sind, welche für die Länge der Verformung «-relativ zum Äüßendurchmesser des Rohres und zum Verhältnis des Außendurchmessers zum Innendurchmesser bestehen, ist es möglich, ein mit mehreren Eindringen versehenes Verbindungsstück für Rohre großen Durchmessers auszubilden, welches die hohen Abdichtungs- und Erfassungsnormen erfüllt, die bei Verbindungsstücken für Rohre kleinen Durchmessers bekannt sind. ".■■"..

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die in dem Rohr 26 durch den vorderen Endring 44 erzeugte Verformung 104 eine effektive axiale Lange aufweist, die gleich X · O₄D. ist (worin O.D. den Außendur chmesser des Rohres bedeutet). Ebenso hat die in dem Rohr durch den hinteren Endring 46 erzeugte Verformung'106 eine effektive axiale Länge, die gleich X · 0«D. ist. Wie sich aus Fig. 2 ergibt, ist der axiale Abstand vom Mittelpunkt jeder Verformung 104, 106 bis zum Ende der betreffenden Verformung unge-

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fähr gleich- o X/2 · O.D.

'.vie aus Fig. 2 ersichtlich ist, liegt zwischen den betreffenden Verformungen 104, 106 ein mittlerer Rohrteil 108. Der Rohrteil 105 stellt einen Abschnitt des Rohres zwischen den Verformungen dar, welcher einen Außendurchmesser aufweist, der dem ursprünglichen Außendurchmesser des Rohres ungefähr gleich ist.

Da die axiale Länge der Verformung 104 eine Funktion des Rohrdurchmessers und nicht der axialen Länge des Endringes 44 selbst ist, kann angenommen werden, daß bei Verkürzung des Endringes 44 der Figur 2 ein Zustand erreicht v/erden könnte, in welchem eich die Verformung 104 in den Bereich der Nockenmündung 72 erstrecken könnte, so daß sie auf einen Nasenteil 78 des hinteren Endringes trifft. Falls dieser Zustand erreicht v/erden sollte, kommen zwei unerwünschte Faktoren zur Wirkung:

(a) Der Nasenteil 76 des hinteren Endringes trachtet, sich unter den hinteren Teil des vorderen Endwtringes zu verkeilen, was bewirkt, daß das Rohr vom vorderen Endring weggezogen wird, so daß die wirksame Abdichtung des Rohres durch den vorderen Endring vermindert und das mit dem Zusammensetzen verbundene, gewöhnlich schwierige Sitzproblem verstärkt wird.

(b) Das wirksame Erfassen des Rohres durch den hinteren Endring wird behindert, da zum Zeitpunkt der Verformung der Nase des hinteren Endringes während der Zusammensetzung des Verbindungsstücks die Außendttseite des Rohres vom Nasenteil des hinteren Endringes durch den vorderen Endring weggezogen wird. Im schlimmsten Fall wird vor der Nase des hinteren Endringes eine abwärts gerichtete Abschrägung angeordnet, welche dessen Griff zerstört.

Die vorstehend angegebenen ungünstigen Bedingungen, die sich ergeben, weil der Nasenteil des hinteren Endringes auf die in dem

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Rohr durch den vorderen Endring erzeugte Verformung trifft, sind als die Ursache des Problems erkannt worden, daß die bekannten Verbindungsstücke undicht waren und beim Festhalten des Rohres versagten, wenn Rohre großen Durchmessers verwendet wurden»

Nachdem die Ursache des Problems erkannt worden ist, war es bekannt, daß eine wesentliche Beziehung des vorderen Endringes zu dem Rohr darin besteht, daß der Endring eine genügende axiale Länge aufweist, damit die in dem Rohr durch den vorderen Endring erzeugte Verformung sich nicht in den. hinteren Teil des vorderen Endringes erstreckt, so daß sie auf den Nasenteil des hinteren Endringes trifft. Anders ausgedrückt, es war bekannt, daß der vordere Endring eine genügende axiale Länge aufweisen soll, damit die in dem Rohr durch den vorderen Endring erzeugte Verformung nicht mit der in dem Rohr durch den hinteren Endring erzeugten Verformung zusammenwirken kann.

In Fig. 2 ist die Strecke a angegeben, welche dem Abstand der Mittelpunkte der Verformungen 104, 106 entspricht. Um die Bedingung zu erfüllen, daß die Verformung 104 nicht mit der Verformung 106 zusammenwirkt, muß die Strecke A einen Mindestwert von X/2 * O.D. + X/2 · O.D. oder X · O.D. aufweisen. Während die Strecke a einen ¥ert von mehr als X · 0«D. haben kann (wodurch ein mittlerer Rohrteil 108 « begrenzt wird, wie in Fig. 2 gezeigt isti kann dieser Wert nicht weniger als X · O.D. betragen, wenn die Verformungen 104, 106 voneinander getrennt sein sollen.

Wie nachstehend noch genauer beschrieben wird, kann sich der genaue Wert von X zwischen Grenzwerten verändern, die von dem Außendurchmesser des Rohres und der Wandstärke des Rohres abhängen.

Die in Fig. 2 gezeigte Strecke a ist jedoch keine Standardabmessung, die gewöhnlich für einen Endring verwendet wird. Die axiale Länge des ganzen Endringes oder die in Figo 2 gezeigte Strek-2:e b ist vielmehr die Abmessung, die gewöhnlich für einen Endverwendet wird. Da sich die Strecken a und b um einen Be-

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trag unterscheiden, welcher gleich der axialen Länge der Nockenmündung 72 ist, und da die axiale Länge der NockenmUndung im Vergleich zu der Strecke t> verhältnismäßig klein ist, erscheint es zweckmäßiger, die axiale Mindestlänge des vorderen Endringes selbst als gleich der Mindeststrecke a zu definieren. Die axiale Mindestlänge (Strecke b) des vorderen Endringes beträgt daher X · O.D., während bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform diese Länge größer als X · O.D. ist. Es ist jedoch zu beachten, daß der genaue Mindestwert der axialen Länge des vorderen Endringes, der notwendig ist, um die Herstellung einer lecksicheren Abdichtung zu gewährleisten, relativ zu der in Fig. 2 gezeigten Strecke a berechnet werden muß.

Zusätzlich zu der eben beschriebenen Beziehung (zwischen der axialen Länge des vorderen Endringes und dem Außendurchmesser des Rohres) gibt es eine weitere Erwägung, die bei der Ausbildung von Verbindungsstücken für Rohre großen Durchmessers berücksichtigt werden muß. Diese weitere Erwägung bezieht sich auf die Tatsache, daß bei Zunahme des Außendurchmessers des Rohres das Verhältnis des Außendurchmessers zum Innendurchmesser (O.D./I.D.) gewöhnlich abnimmt (worin I.D. den Innendurchmesser des Rohres bedeutet).

~£s soll an dieser Stelle bemerkt werden, daß der Außendurchmesser und der Innendurchmesser des Rohres durch die folgende Formel in Beziehung stehen?:

Der Außendurchmesser des Rohres ist gleich 2t plus dem Innendurchmesser des Rohres, worin t gleich der Wandstärke in Zoll ist.

BEISPIELE:

Ein Rohr von 3/16 Zoll mit einem Außendurchmesser von 4,6875 mm und einer Wandstärke von 0,50 mm weist ein Verhältnis O.D./I.D. von ungefähr 1,27 auf. Dementsprechend weist ein Rohr von 3/4

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Zoll mit einem Außendurchmesser von 18,75 mm und einer Wandstärke von 1,225 mm ein Verhältnis O.D./I.D. von 1,15 auf. Ein Rohr von 1 Zoll mit einem Außendurchmesser von 25 mm und einer Wandstärke von 1,625 mm v/eist ein Verhältnis O.D./I.D. von 1,15 auf₀ In der Tabelle 1 sind die Daten für verschiedene Größen von Verbindungsstücken bis zu 2 Zoll (50 mm) zusammengefaßt.

TABELLE 1

Auße ndur chme s se r des Rohres	1	lon.	mm	Stärke der dünnen Wand	Stärke der dicken Wand	O.D./I.D. dünne Wand	O.D./I.D. dicke Wand
r i	1	3/16	4,6875	mm	mm
	1	1/4	6,25	0,50	1,225	1,27	2,10
	2	5/6	7,8125	0,50	1,625	1,19	2,08
	3/8	9,375	0,70	1,625	1,21	1,72
	1/2	12,5	0,70	2,375	1,17	2,ü2
	5/8	15,625	1,225	2,375	1,23	1,61
	3/4	18,75	1,225	2,725	1,18	1,53
	7/8	21,875	1,225	2,725	1,15	1,41
		25	1,225	3,0	1,13	1,38
1/4	31,25	1,625	4,70	1,15	1,61
1/2	37,5	1,625	4,70	1,11	1,43
	50	1,625	4,70	1,10	1,33
2,075	4,70	1,09	1,23

Aus Tabelle 1 ist folgendes ersichtlich: Wenn der Außendurchmesser eines Rohres verhältnismäßig groß wird, wird der Unterschied zwischen dem Innendurchmesser und dem Außendurchmesser verhältnismäßig klein sein und das Verhältnis O.D./I.D. wird sich daher 1 nähern.

Die Bedeutung eines abnehmenden Verhältnisses wird besser verständlich, wenn beobachtet wird, daß die axiale Länge der in einem Rohr durch einen Endring erzeugten Verformung zunimmt, wenn das Verhältnis O.D./IoD. abnimmt. Wenn daher die a3d.ale

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Länge der in einem Rohr erzeugten Verformung zunimmt (infolge der Tatsache, daß das Verhältnis O.D₀/I.D. abnimmt), ohne daß Vorkehrungen für eine entsprechende Zunahme der axialen Länge des Endringes selbst getroffen sind, dann ist es wahrscheinlich, daß die vorstehend beschriebenen Undichtheits- und Erfassungsprobleme auftreten.

Bei der Auswahl der axialen Länge des vorderen Endringes eines Verbindungsstücks für ein Rohr großen Durchmessers müssen daher drei v/ichtige Faktoren berücksichtigt werden:

(a) der Außendurchmesser des Rohres,

(b) das Verhältnis O.D./I.D. des Rohres und

(c) das Rohrmaterial.

Fig. 5 zeigt eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der axialen Länge des vorderen Endringes und dem Außendurchmesser eines Rohres, das von dem Verbindungsstück aufgenommen v/erden kann. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß die bekannten Verbindungsstücke mit zwei Endringen (das heißt jene Verbindungsstükke, welche Rohre mit einem Außendurchmesser von 1 Zoll und weniger aufnehmen können) vordere Endringe verwendet haben, welche veränderliche Verhältnisse der Länge des vorderen Endringes zum Außendurchmesser (FL/O.D.) aufweisen, wie durch den schraffierten Bereich der Kurve A dargestellt wird. Das Verhältnis der Länge des vorderen Endringes zum Außendurchmesser hat sich bei den bekannten Verbindungsstücken mit zwei Endringen von ungefähr 1,5 bis zu ungefähr 0,30 verändert.

Nach einem Studium der in Fig. 5 gezeigten graphischen Darstellung der bekannten Verbindungsstücke mit zwei Endringen (Kurve A) konnte man annehmen, daß eine einfache Extrapolation der dargestellten Werte Daten für die Ausbildung von Verbindungsstücken großen Durchmessers von annehmbarer Qualität liefern könnte. Eine solche Extrapolation der Werte von bekannten Verbindungsstückken ist in Fig. 5 als Kurve A' dargestellt.

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Die Kurven A und A¹ zusammengenommen stellen die Beziehungen der Länge eines vorderen Endringes zum Außendurchmesser des Rohres dar, welche durch die physikalischen Erfordernisse des Endringes und die zum Erfassen des Rohres notwendige Verformung desselben diktiert wird.

Durch Erfahrung ist jedoch gefunden worden, daß eine Berechnung der Länge des vorderen Endringes, welche auf der Extrapolation der ^T,/erte des bekannten Verbindungsstücks basiert, keine Verbindungsstücke großen Durchmessers von annehmbarer Qualität ergibt, indem gefunden wurde, daß in einigen Verbindungsstücken Undichtheiten auftreten. Anders ausgedrückt, die Beziehung der Länge des vorderen Endringes zum Außendurchmesser des Rohres, die in Kurve A¹ dargestellt ist, ist nicht für alle Rohrwände zufriedenstellend.

Die Gründe für das Versagen bestimmter Verbindungsstücke großen Durchmessers, die auf der Basis der extrapolierten Daten der Kurve A¹ ausgebildet wurden, sind untersucht worden. Es ist nunmehr bekannt, daß in bestimmten Verbindungsstücken, bei denen Uhdiclitheiten beobachtet wurden, ein Zusammenwirken des hinteren Endringes mit der durch deiyfrorderen Endring erzeugten Verformung erfolgte mit dem Ergebnis, daß die wirksame Abdichtung des Rohres durch den vorderen Endring und das wirksame Erfassen des Rohres durch den hinteren Endring beeinträchtigt wurden.

Wie bereits erwähnt, ergibt sich ein Zusammenwirken der Verformung, wenn die Länge des vorderen Endringes berechnet wird ohne Rücksicht auf die Länge der in dem Rohr durch diesen Endring erzeugten Verformung. Wenn die Länge der Verformung zunimmt, muß auch die Länge des vorderen Endringes zunehmen. Da die Länge der Verformung zunimmt, wenn der Außendurchmesser des Rohres zunimmt und das Verhältnis O.D./I.D. des Rohres abnimmt, ergibt sich, daß in dünnwandigen Rohren großen Durchmessers verhältnismäßig lange Verformungen erzeugt werden. Solche Rohre erfordern daher verhältnismäßig lange vordere Endri'nge.

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Da die extrapolierten Daten der Kurve A¹ (Fig. 5) auf den mit kleineren Verbindungsstücken gemachten Erfahrungen basieren und da diese extrapolierten Daten die Verformungswirkung und die Beziehung der Länge des vorderen Endringes zur Länge der Verformung nicht berücksichtigen, wird der Grund für das Versagen bestimmter extrapolierter Verbindungsstückausbildungen verstandlich.

Durch Versuche und Analyse ist festgestellt worden, daß zv/ecks optimaler Leistung für alle Wandverhältnisse der vordere Lndring eine axiale Länge von ungefähr 0,5 des Außendurchmessers aufweisen soll. Wenn daher ein Verbindungsstück alle © v/andverh&ltnisse anzunehmen hat (einschließlich dünner V/andverhältnisse, bei denen O.D./I.D. nahezu 1 ist), soll der vordere Endring eine axiale Länge von ungefähr 0,5 des Außendurchmessers auiueisen. Diese Beziehung ergibt eine optimale Leistung unter Annahme der schlechtest möglichen Bedingung, nämlich einer unendlich dünnen Wand. In der Praxis wird jedoch das Rohrv/andverhültnis größer als 1 sein und die Länge des vorderen Endringes kann daher weniger als 0,5 des Außendurchmessers betragen. Die untere Grenze der Länge des vorderen Endringes ist von verschiedenen Faktoren abhängig, einschließlich des Wandverhältnisses des Rohres und des Ausmaßes, in welchem der hintere Endring das Rohr erfaßt. Da sich die Erfindung mit verhältnismäßig dünnwandigen Rohren großen Durchmessers befaßt, ist die untere Grenze der Länge des vorderen Endringes mit ungefähr 3/8 des Außendurchmessers angenommen worden.

Selbstverständlich ist jedoch eine angemessene Leistung auch mit Längen des vorderen Endringes von weniger als 3/8 des Außendurchmessers erzielbar.

Die Kurve B der Figur 5 stellt ein Verhältnis ders? Länge des vorderen Endringes zum Außendurchmesser des Rohres für verhältnismäßig dünnwandige Rohre dar, wobei der vordere Endring eine genügende Länge aufweist, um die in dem Rohr durch diesen End-

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rln-r erzeugte Verformung vom Zusammenwirken mit dem hinteren Endring zu isolieren. Die Kurve B sieht ein Verhältnis der Mindestlänge des vorderen Endringes zum Außendurchmesser des Rohres von ungefähr 3/8 oder 0,375 vor. Die optimale Länge des Endringes ist erreicht, wenn das Verhältnis FL/O.D. ungefähr 0,50 betrügt. Obwohl ein Verhältnis FL/O.D. von mehr als 0,50 keinem nützlichen Zweck dient, was die oben erörterten Probleme be- ' trifft, soll trotzdem das Verhältnis FL/O.D. von mehr als 0,50 innerhalb des Rahmens der Erfindung berücksichtigt werden.

Kurz zusammengefaßt erfordert die Ausbildung eines Verbindungsstücks großen Durchmessers ein Verhältnis der Länge des vorderen Andringes zum Außendurchmesser des Rohres, welches zwei Bedingungen erfüllt:

(1) Der vordere Endring muß eine solche Länge aufweisen, daß ein angemessenes Erfassen des Rohres bewirkt wird, und

(2) der vordere Endring muß genügend lang sein, damit kein Zusammenwirken des hinteren Endringes mit der in dem Rohr durch den vorderen Endring erzeugten Verformung erfolgt.

Die Kurven A und A^f der Figur 5 erfüllen die obige Bedingung (1). Die Kurve A¹ erfüllt die Bedingung (2) nicht, wenn verhältnismäßig dünnwandige Rohre großen Durchmessers verwendet werden, da die Länge der Verformung in solchen Rohren verhältnismäßig groß ist, wegen des verhältnismäßig großen Außendurchmessers des Rohres und wegen des verhältnismäßig niedrigen Verhältnisses O.D./. I.D. des Rohres. Andererseits erfüllt die Kurve B die Bedingung (2) für verhältnismäßig dünnwandige Rohre großen Durchmessers, da die Länge des vorderen Endringes zunimmt, um sich der größeren Länge der in einem solchen Rohr erzeugten Verformung anzupassen.

Die Kreuzung der Kurve B mit den Kurben A und A¹ der Figur 5 stellt die Stelle dar, an welcher die beiden obigen Bedingungen (1) und (2) erfüllt sind, wenn ein dünnwandiges Rohr verwendet

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wird. Dieser Kreuzungspunkt liegt ungefähr bei einem Außendurchmesser des Rohres von 1 Zoll.

Die Erfindung ist daher auf jene a? Rohrverbindungsstücke gerichtet, bei welchen der Außendurchmesser des Rohres verhältnismäßig groß ist (mehr als 1 Zoll beträgt) und bei welchen das Verhältnis O.D./I.D. des Rohres verhältnismäßig klein ist. Die Erfindung sieht ein Verhältnis der Länge des vorderen Endringes zum Außendurchmesser des Rohres von ungefähr 3/8 oder mehr vor mit einer optimalen Leistung bei einem Verhältnis FL/O.D. von 0,5.

Aus einer Prüfung der Kurve A der Figur 5 ist ersichtlich, daß die bekannten Verbindungsstücke kleinen Durchmessers Verhältnisse der Länge des vorderen Endringes zum Außendurchmesser des Rohres von mehr als 3/8 verwendet haben. In dieser Hinsicht ist zu bemerken, daß die Länge des Endringes eines Verbindungsstücks kleinen Durchmessers zum Teil durch Herstellungsbelange bestimmt wird, wie zum Beispiel Bearbeitungsverfahren usw. Bei den größeren Stücken basiert die Länge des Endringes hauptsächlich auf Ausbildungserwägungen.

Um die Verbindungsstücke gemäß der Erfindung von den bekannten Verbindungsstücken zu unterscheiden und um die Verbindungstükke großen Durchmessers gemäß der Erfindung im Vergleich zu den bekannten Verbindungsstücken kleinen Durchmessers genauer zu identifizieren, ist in Fig. 5 eine Aufzeichnung der Länge des vorderen Endringes zum Verhältnis O.D./I.D. als eine Funktion des Außendurchmessers des Rohres gemacht worden.

Die Kurven C der Figur 5 zeigen die Beziehung der Länge des vorderen Endringes zum Verhältnis O.D./I.D. als eine Funktion des Außendurchmessers des Rohres für konstante Verhältnisse O.D./I. D. von 1,5» 1»3i 1_f1 und 1. Die Kurven C zeigen, daß bei Zunahme des Außendurchmessers auch das Verhältnis FL/ zunimmt.

' Die Kurven C zeigen auch, daß das Verhältnis FL/O.D. _2uniinmt

I.D.* wenn sich das Verhältnis O.D./I.D. 1 nähert.

¹C 75/3

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Es ist zu bemerken, daß ein Verhältnis O„D./l_eD. von genau 1 theoretisch ist, da eine Rohrwand in einem solchen Fall keine Dicke haben würde. In Fig. 5 ist jedoch die Kurve O.D./I.D. = 1 dargestellt, da sie den theoretisch maximalen Wert des Verhältnisses FL/~~- darstellt, wenn die Rohrwand progressiv dünner wird«,

Nach einer praktischen Erwägung stellt die Kurve O₀D₀/I.D. =1,1 der Figur 5 ein brauchbares Wandverhältnis eines dünnwandigen Rohres dar. Die Kurve O.D./I.D. =1,1 der Figur 5 zeigt, daß der maximale Wert des Verhältnisses FL/~7- (bei 0_oD./I.D. =1,1)

Xo D.

für bekannte Verbindungsstücke ungefähr 0,350 beträgt.

Es kann daher gesagt werden, daß die Verbindungsstücke gemäß der Erfindung innerhalb des schraffierten Bereichs der Kurve B der Figur 5 liegen, welcher der Bereich oberhalb der Linie FL/QD«, = 0,375 ist, wobei FL = 3/8 des Außendurchmessers ist. Um ferner die Verbindungsstücke gemäß der Erfindung von den bekannten Verbindungsstücken kleineren Durchmessers zu unterscheiden, umfaßt die Kurve B nur jene Verbindungsstücke, bei denen das Verhältnis FL/~~ des Verbindungsstücks größer als 0,375 ist. Die Kurx» u«

ve B erstreckt sich daher ungefähr von einem Außendurchmesser des Rohres von 1 Zoll bis zu allen größeren Stücken«

Die Wirkungsweise der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf zwei Arten des Zusammensetzens des Verbindungsstücks beschrieben.

Durch das Verbindungsstück bewirkte Verformung des Endringes

Wenn angenommen wird, daß das Verbindungsstück eine solche Größe aufweist, daß die Endringe durch die Nockenmündung des Verbindungsstücks während des Zusammensetzen des Verbindungsstükkes mittels Handwerkzeugen verformt werden können, werden die . Endringe 44, 46 zunächst in der in Fig. 1 gezeigten Weise angeordnet, wobei die Kupplungsmutter 34 mit den Fingern eine genü-

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-²⁶- . 221333A

gende Strecke auf das Kupplungsgehäuse 12 aufgeschraubt wird, um die Endringe entsprechend zu belasten» Dann wird das Rohr 26 eine genügende Strecke in die Kupplungsmutter und in das Kupp-' lungsgehäuse eingeführt, so daß das Ende des Rohres gegen die Schulter 20 anliegt,. Bei der anfänglichen Verdrehung der Kupplungsmutter 34 wird auf den hinteren Endring 46 mittels der Druckfläche 40 ein Längsdruck ausgeübt. Der hintere Endring 46 übt seinerseits einen im wesentlichen axialen Druck auf den vorderen Endring 44 aus. Der vordere Endring 44 wird infolgedessen an der gekrümmten Scheitelzone 62 in Eingriff mit der Nockenmündung 28 gedrückt. Bei weiterer Verdrehung der Kupplungsmutter wird der Nasenteil 52 des vorderen Endringes progressiv verkeilt oder in Eingriff mit der Außenseite des Rohres 26 nach innen gedrückt.

Bei fortgesetzter Drehung der Kupplungsmutter 34 bewegt sich der vordere Endring 44 weiter nach vorne und innen, aber mit einer verringerten Geschwindigkeit, infolge des zunehmenden Widerstandes durch die Außenseite des Rohres 26 und die Nockenmündung 28, Wenn der Widerstand gegen die Bewegung des vorderen Endringes 44 weiter zunimmt und das Maß der Verformung des vorderen Endringes abnimmt, wird die Steifheit des verhältnismäßig kurzen S Nasenteils des hinteren Endringes 46 allmählich überwunden, so daß ein progressives Verkeilen oder nach innen Drükken des Nasenteils 78 des hinteren Endringes in Eingriff mit der Außenseite des Rohres 26 beginnt,,

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform des Verbindungsstükkes erfordert zum Zusammensetzen desselben nur etwas mehr als eine Umdrehung der Kupplungsmutter 34. Die Anzahl der erforderlichen Umdrehungen ist von vielen Faktoren abhängig, wie zum Beispiel von den Drücken, unter welchen das Verbindungsstück verwendet werden ab soll, und von der Steigung der Gewinde 30, 32.

Die Wirkung der vorstehend beschriebenen Endringe ist von auf-

■-'-v-i^-K-a*g 209845/0672

einanderfolgender Art, welche ein abgestimmtes und koordiniertes Erfassen durch die vorderen und hinteren Endringe wahrend des Zusammensetzens vorsieht.

Durch eine Kraft-betätigte Endringeinstellvorrichtung bewirkte Verformung des Endrinnres

Wenn gewünscht wird, die Endringe auf dem Rohr mittels einer kraftbetätigten Endringeinstellvorrichtung vor dem Zusammensetzen des Verbindungsstücks zu verformen, ist es zunächst notwendig, die Kupplungsmutter 34 und die Endringe 44, 46 auf dem Rohr anzuordnen«, Dann wird das vordere Ende des Rohres in der Ausnehmung der Endringeinstellvorrichtung angeordnet und die Kupplungsmutter mit den Fingern auf die den Endteil des Rohres aufnehmende Hülse der Vorrichtung aufgeschraubte Bei der Einwirkung von Kraft wird eine Nockenmündung der Endringeinstollvorrichtung mit dem abgeschrägten äußeren vorderen Flächenteil 60 des vorderen Sndringes 44 in Eingriff gebracht, so daß die Andringe in 5injri.ff mit dem Rohr verformt werden. Hierauf wird das Rohr (einschließlich der auf demselben verformten Endringe und der hinter den Endringen angeordneten Kupplungsmutter) von der Endringeinstellvorrichtung abgenommen. Die Zusammensetzung.des Verbindungsstücks ist beendet, wenn das Rohr in das Kupplungsgehäuse eingeführt und die Kupplungsmutter auf dasselbe aufgeschraubt isc, bis das Verbindungsstück vollständig zusammengesetzt ist.

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 :

209845/0672 BAO ORIGINAL

Claims

Dr.-1 ng. E. BERKENFELD · Dipl.-Ing. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln

Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 14_O März 1972 vA// Name d. Anm. Crawf οrd Fitting Company

PATENTANSPRÜCHE

My Rohrverbindungsstück für ein Rohr großen Durchmessers, gekennzeichnet*

durch ein Kupplungsgehäuse mit einer Bohrung, mit einer Gegenbohrung, die ein Rohr aufnehmen kann, und mit einer hinten offenen Nockenmündung, welche ein Rohr umschließen kann, wenn dasselbe in das Kupplungsgehäuse eingeführt ist,

durch einen vorderen Endring, der auf einem Rohr dicht passend angeordnet werden kann und der einen Nasenteil aufweist, wobei das hintere Ende des vorderen Endringes mit einer Nockenmündung versehen ist,

durch einen hinteren Endring, der angrenzend an den vorderen Endring und hinter demselben auf einem Rohr dicht passend angeordnet werden kann, wobei der hintere Endring einen Nasenteil und eine Rückwand aufweist,

durch eine Kupplungsmutter, die mit dem Kupplungsgehäuse in Schraubeingriff steht und mit einer Druckfläche versehen ist, welche in axialem Abstand gegenüber der Nockenmündungangeordnet ist und mit der Rückwand des hinteren Endringes in Elgriff kommt, wobei die Kupplungsmutter und die Nockenmündung zusammen eine ringförmige Kammer begrenzen, welche ein Rohr umschließen kann, wenn dasselbe in das Kupplungsgehäuse eingeführt ist, und welche die vorderen und hinteren Endringe aufnimmt,

wobei die Beziehung des vorderen Endringes zu dem Rohr derart ist, daß die axiale Länge des vorderen Endringes mindestens ungefähr 3/6 · CD. beträgt, worin 0.D₀ den Außendurchmesser des Rohres bedeutet, das von dem Kupplungsgehäuse aufgenommen v/erden kann, und wobei das Verhältnis der Länge des vorderen Endringes zum Verhältnis O.D„/I.D. des Rohres mindestens ungefähr O,?75 beträgt, worin I₀D, den Innendurchmesser des Rohres bedeuxet.

BAD ORIGINAL

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2«, Rohrverbindungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nasenteil des vorderen Endringes einen konischen Flächenteil, einen mittleren zylindrischen Teil und einen Hauptteil aufweist, wobei die Nockenmündung am hinteren Ende des Hauptteils vorgesehen ist«

3. Rohrverbindungsstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des Hauptteils im Schnitt leicht konvex ist.

4. Rohrverbindungsstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Dicke des Hauptteils ungefähr doppelt so groß ist wie die radiale Dicke des mittleren zylindrischen Teils.

5. Rohrverbindungsstück nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des Nasenteils größer ist als die axiale Länge des Hauptteils.

6. Rohrverbindungsstück für ein Rohr großen Durchmessers, das einen Außendurchmesser 0»D. von mehr als 1 Zoll und einen Innendurchmesser I,D. aufweist, gekennzeichnet

durch ein Kupplungsgehäuse mit einer Bohrung, mit einer Gegenbohrung, die ein Rohr aufnehmen kann, und mit einer hinten offenen Nockenmündung, welche ein Rohr umschließen kann, wenn dasselbe in das Kupplungsgehäuse eingeführt ist,

durch einen vorderen Endring, der auf einem Rohr dicht passend angeordnet werden kann und der einen Nasenteil aufweist, wobei das hintere Ende des vorderen Endringes mit einer Nockenmundung versehen ist,

durch einen hinteren Endring der angrenzend an den vorderen Endring und hinter demselben auf einem Rohr dicht passend angeordnet werden kann, wobei der hintere Endring einen Nasenteil und eine Rückwand aufweist,

durch eine Kupplungsmutter, die mit dem Kupplungsgehäuse in Schraubeingriff steht und mit einer Druckfläche versehen ist,

C 71/3 '"■ ' ■'"■'*

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welche in axialem Abstand gegenüber der erstgenannten Nockenmündung angeordnet ist und mit der Rückwand des hinteren Endringes in Eingriff kommt, wobei die Kupplungsmutter und die erstgenannte Nockenmündung zusammen eine ringförmige Kammer begrenzen, welche ein Rohr umschließen kann, wenn dasselbe in das Kupplungsgehäuse eingeführt ist, und welche die vorderen und hinteren Endringe aufnimmt,

wobei die Beziehung des vorderen Endringes zu dem Rohr derart ist, daß die axiale Länge des vorderen Endringes mindestens 3/8 · 0,D_e beträgt.

7. Rohrverbindungsstück für ein Rohr großen Durchnessers, das einen Außendurchmesser O.D. von mehr als 1 Zoll und einen Innendurchmesser I.D. aufweist, sowie ein Verhältnis O.D./I.D., das nahezu 1 beträgt, gekennzeichnet

durch ein Kupplungsgehäuse mit einer Bohrung, mit einer Gegenbohrung, die ein Rohr aufnehmen kann, und mit einer hinten offenen Nockenmündung, welche ein Rohr umschließen kann, wenn dasselbe in das Kupplungsgehäuse eingeführt ist,

durch einen vorderen Endring, der auf einem Rohr dicht passend angeordnet werden kann und der einen Nasenteil aufweist, wobei das hintere Ende des vorderen Endringes mit einer Nockenmündung versehen ist,

durch einen hinteren Endring, der anfegrenzend an den vorderen Endring und hinter demselben auf einem Rohr dicht passend angeordnet werden kann, wobei der hintere Endring einen Nasenteil und eine Rückwand aufweist,

durch eine Kupplungsmutter, die mit dem Kupplungsgehäuse in Schraubeingriff steht und mit einer Druckfläche versehen ist, welche in axialem Abstand gegenüber der erstgenannten Nockenmündung angeordnet ist und mit der Rückwand des hinteren Endringes in Eingriff kommt, wobei die Kupplungsmutter und die erstgenannte Nockenmündung zusammen eine ringförmige Kammer begrenzen, welche ein Rohr umschließen kann, wenn dasselbe in das Kupplungsgehäuse eingeführt ist, und welche die vorderen und hinteren Endringe aufnimmt,

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■wobei die Beziehung des vorderen Endringes zu dem Rohr derart ist, daß die axiale Länge des vorderen Endringes mindestens ungefähr 3/8 · OoD₀ beträgt, so daß die in dem Rohr durch den vorderen Endring erzeugte Verformung nicht mit der in dem Rohr durch den hinteren Endring erzeugten Verformung zusammenwirkt.

8. Rohrverbindungsstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des vorderen Endringes ungefähr 0,5 te des Außendurchmessers beträgt.

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