DE2213334C2

DE2213334C2 - Verbindungsstück für ein Rohr

Info

Publication number: DE2213334C2
Application number: DE2213334A
Authority: DE
Inventors: Leonard Peter Seven Hills Ohio Spontelli
Original assignee: CRAWFORD FITTING Co 44139 SOLON OHIO US
Current assignee: CRAWFORD FITTING Co 44139 SOLON OHIO US
Priority date: 1971-04-15
Filing date: 1972-03-20
Publication date: 1983-06-23
Also published as: NL178535C; DE2213334A1; ES401750A1; NL7204937A; AU458688B2; CH549752A; CA961888A; BE781763A; IT952616B; NL178535B; GB1383582A; US4076286A; FR2136416A5; AU4002672A; JPS5525315B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungsstück für ein Rohr mit einem Kupplungsgehäuse zur Aufnahme des Rohres, mit einem vorderen Endring, der dicht passend auf dem Rohr angeordnet ist und dessen axiale Länge mindestens etwa Ve des Außendurchmessers (OD) des Rohres beträgt, mit einem hinteren Endring, der hinler dem vorderen Endring dicht passend auf dem Rohr angeordnet ist, und mit einer mit dem Kupplungsgehäuse in Eingriff stehenden Kupplungsmutter.

Verbindungsstücke dieser Gattung mit einem vorderen und einem hinteren Endring sind seit vielen Jahren bekannt (DE-PS 12 32 415, DE-OS I6 0O49O)l Die bekannten Verbindungsstücke werden jedoch praktisch ausschließlich bei Rohren kleineren Durchmessers verwandt. Hierunter werden Rohre mit einem Außendurchmesser (OD) von 25 mm oder weniger verstanden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Verbindungsstücke bei Rohren größeren Durchmessers keine sichere Abdichtung gewährleisten.

Es wurde gefunden, daß bei Rohren größeren Durchmessers bei einem Verbindungsstück mit zwei Endringen ein Auslecken am häufigsten verursacht wird durch die gegenseitige Einwirkung des hinteren Endringes mit der axialen Eintiefung bzw. Vertiefung, welche beim Anlegen des Verbindungsstückes durch den vorderen Endring in das Rohr eingeprägt wird. Es wurde ferner gefunden, daß eine physikalische Beziehung besteht zwischen der axialen Länge der Vertiefung, welche im Rohr durch einen Endring eingeprägt wird, und dem Innendurchmesser und Außendurchmes

ser des Rohres.

Diese Beziehung besteht darin, daß bei Konstanthaltung aller übrigen Bedingungen ein Endring einer gegebenen Länge eine längere Vertiefung in einem

Rohr großen Durchmessers herbeiführt als in einem Rohr kleinen Durchmessers. Ein solcher Endring verursacht auch eine axial länger ausgedehnte Vertiefung in einem dünnwandigen Rohr als in einem dickerwandigen Rohr. Ferner wurde gefunden, daß die axiale Länge der so eingeprägten Vertiefung innerhalb der Grenzen von einem sehr geringen Prozentsatz des Außendurchmessers (OD) für Rohre mit dicker Wandung bzw. kleinem Durchmesser bis zu '/2 OD für Rohre mit dünner Wandung bzw. großem Durchmesser variiert Wenn also die Nase eines Endringes radial nach einwärts ein Eingriff mit einem Rohr deformiert wird, so bildet sich eine Vertiefung (Welle) im Rohr mit einer effektiven axialen Länge, welche gleich Wi des Außendurchmessers des Rohres für Rohrs großen Durchmessers mit sehr dünnen Wänden und geringer für Rohre kleineren Durchmessers mit dickeren Wänden ist

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungsstück so auszubilden, daß es auch bei Rohren mit größerem Durchmesser voilständige Dichtheit gewährleistet Die Lösung für diese Aufgabe ergibt sich bei einem Verbindungsstück Jer eingangs genannten Gattung nach der Erfindung dadurch, daß zur Verbindung von Rohren mit einem Außendurchmesser (OD) von mehr als 25 mm das Verhältnis der axialen Länge des vorderen Endringes zum Verhältnis Rohraußendurchmesser (OD)zu Rohrinnendurchmesser(ID)mindestens etwa 0375 ist

Dieser erfindungsgemäßen Konstruktion liegen Untersuchungen zugrunde, gemäß denen die axiale Länge der Vertiefung, welche in einem Rohr durch einen Endring hervorgerufen wird, zum Außendurchmesser (OD) und zum Innendurchmesser (ID) des Rohres wie folgt in Beziehung steht:

(a) Wenn der Auöendurchmesstr OD des Rohres zunimmt und das Verhältnis Außendurchmesser/ Innendurchmesser OD/ID konstant bleibt so vergrößert sich entsprechend die axiale Länge der Vertiefung, welche im Rohr durch einen Endring eingeprägt wird.

(b) Wenn bei konstantem Außendurchmesser OD des Rohres seine Wandstärke abnimmt so steigert sich

so entsprechend die axiale Länge der Vertiefung, welche durch einen Endring im Rohr hervorgerufen wird.

Die zu OD und ID in obiger Beziehung stehende ss axiale Länge der durch einen Endring in die Rohroberfläche eingeprägten Vertiefung ist nun mitbestimmend für die Mindestlänge, welche ein vorderer Endring bei einem Verbindungsstück für Rohre großen Durchmessers aufweisen muß. Die erfindungsgemäße Ausbildung des vorderen Endringes weist mit dem genannten Längenverhältnis diese Mindestlänge auf.

Untersuchungen mit einem Verbindungsstück mit der erfindungsgemäßen Bemessung des vorderen Endringes haben gezeigt daß-die für diesen genannte axiale Länge *>' für das wirksame Erfassen und Abdichten an Rohren größeren Durchmessers sehr kritisch ist. Daher waren Verbindungsstücke für solche Rohre bisher auch unbekannt.

Erst mit vorliegender Erfindung ist es gelungen, Verbindungsstücke zu schaffen, welche zur wirksamen Erfassung und Abdichtung von Rohren solch großer Durchmesser brauchbar sind. Gemäß der Erfindung wurden die besonderen Erscheinungen erkannt, welche das Abdichten von Rohren großen Durchmessers schwierig gestaltet, nämlich:

(a) In Rohre großen Durchmessers werden in deren Oberfläche durch Endringe viel längere Vertiefungen als in Rohre kleineren Durchmessers eingeprägt, und

(b) Vertiefungen, welche in Rohren großen Durchmessers durch Endringe eingeprägt werden, besitzen eine steigende Länge, wenn die Wandstärke des Rohres abnimmt.

Aufgrund dessen wurde gemäß der Erfindung festgestellt, daß die schwierigste Bedingung hinsichtlich des Ergreifens und Abdichtens einer Rohroberfläche durch ein Verbindungsstück mit zwei Endringen diejenige ist, welche durch ein dünnwandiges Rohr großen Durchmessers geboten wird.

Bei Betrachtung der Konstruktion bisher bekannter vorderer Endringe wurde erkannt, daß der vordere Endring in den größeren Verbindungsstücken nicht hinreichend lang war, um die Vertiefung zu isolieren, weiche durch den vorderen Endring in das Rohr in bezug auf den Nasenteil des hinteren Endringes eingeprägt wird. Daraus ergab sich, daß eine wesentliche Konstruktionsbeziehung des vorderen Endringes zum Rohr besteht und daß es erforderlich war, einen vorderen Endring so zu bauen, daß er eine hinreichende axiale Länge besitzt, damit die Vertiefung, welche im Rohr durch ihn eingeprägt wird, sich nicht in den rückwärtigen Teil des vorderen Endringes hinein erstreckt und mit dem Nasenteil des rückwärtigen Endringes zusammentrifft. Somit wurde festgestellt, daß die bestimmten beanspruchten kritischen Beziehungen zwischen der Läige des vorderen Endringes und der Abmessung des Rohres (OD und ID) eingehalten werden müssen, um ein angemessenes Ergreifen und Abdichten des Rohres durch das Verbindungsstück zu schaffen.

Zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Grundgedankens werden in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung vst

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Verbindungsstückes, dessen Kupplungsmutter auf das Kupplungsgehäuse aufgeschraubt ist,

F i g. 2 ein Längsschnitt durch das Verbindungsstück unter besonderer Darstellung der Relativlage der einzelnen Teile,

F i g. 3 in größerem Maßstab ein Längsschnitt durch den vorderen und den hinteren Endring,

Fig.4 in kleinerem Maßstab eine perspektivische Einzeldarstellung der beiden Endringe und

Fig.5 ein Schaltbild mit der Darstellung der Beziehung der Länge des vorderen Endringes zum Durchmesser des Rohres.

Fig. 1 zeigt ein Verbindungsstück 10 mit einem Kupplungsgehäuse 12, das Schlüsselflächen 14 aufweist. Durch das Kupplungsgehäuse 12 erstreckt sich eine zylindrische Bohrung 16. Ar einem Ende ist eine koaxiale größere Bohrung 18 vorgesehen. Beide Bohrungen 16, 18 sind über eine radial gerichtete Schulter 20 verbunden. Die Bohrung 18 ist am äußeren Ende mit einem koaxialen, kegelstumpfförmigen Einlauf 28 versehen. In der folgenden Beschreibung wird der von der kegelstumpfförmigen Fläche im Schnitt relativ zur Längsachse eingeschlossene Winkel als Halbwinkel bezeichnet Er ist zu unterscheiden von dem vollen oder eingeschlossenen Winkel, der durch die vollständige kegelstumpfförmige Fläche im Schnitt umschlossen ίο wird und dem doppelten Halbwinkel entspricht Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 ist der Einlauf 28 relativ zur Achse der Bohrung 18 unter einem Halbwinket von etwa 15 bis 25" gebildet

Das Kupplungsgehäuse 12 ist an dem Ende, an dem sich der Einlauf 28 befindet, mit Außengewinde 30 versehen, das mit dem in der Kupplungsmutter 34 ausgebildeten Innengewinde 32 in Eingriff steht Das dem Gewinde 32 gegenüberliegende Ende der Kupplungsmutter 34 ist mit einem nach innen gerichteten Ringflansch 36 versehen, welcher eine ^:τι allgemeinen zylindrische öffnung 38 begrenzt, die zu dzr Bohrung 18 koaxial ist und ungefähr den gleichen Durchmesser wie diese aufweist

Die dem Einlauf 28 gegenüberliegende Seite Qes Ringflansches 36 bildet eine kegelstumpfförmige Druckfläche 40, welche zum Einlauf 28 und zur Bohrung 18 koaxial ist

Der Einlauf 28, die Innenflächen der Kupplungsmutter 34 und die Außenseite des Rohres 26. begrenzen miteinander eine Ringkammer 42, innerhalb welcher die vorderen und hinteren Endringe 44 bzw. 46 angeordnet sind.

Wie die F i g. 1 und 3 zeigen, besteht der vordere

Endring 44 aus einem Hauptteil 50 und einem Nasenteil 5Z In dem vorderen Endring. 44 ist eine Bohrung 54

ausgebildet, deren Durchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser des Rohres 26, so daß er dicht passend auf dem Rohr angeordnet werden kann, wie F i g. 1 zeigt. Der Hauptteil 50 des vorderen Endringes hat im wesentlichen die Form eines kreisförmigen Zylinder·:, dessen Außendurchmesser etwas kleiner ist als der Durchmesser der ringförmigen Innenwand 48 der Kupplungsmutter 34. Zwischen dem vorderen Endring 44 und der Innenwand 48 der Kupplungsmutter

■»5 34 bleibt daher ein geringer radialer Zwischenraum.

Die Außenwand 56 des Hauptteils 50 ist gering gewölbt. Die auf diese Weise dem Hauptteil 50 auf der Außenwand 56 erteilte geringe Konvexität macht die Einführung des vorderen Endringes 44 in die Kupplungsmutter 34 weniger schwierig. Die Außenwand 56 des vorderen Endringes 44 ist daher konvex, obwohl sie im Schnitt als im wesentlichen gerade bezeichnet werden kann, da der Halbmesser verhältnismäßig groß und der Grad der Konvexität demgemäß gering ist
Der kreisförmige, nach vorne konvergierende, kegelstumpfförmige Nasenteil 52 des vorderen Endringes 44 ist durch einen abgeschrägten äußeren vorderen Flächenteil 60 und einen mittleren zylindrischen Teil 63 begrenzt. Der Flächenteil 60 endet am vorderen Ende des Endringes in einer gekrümmten Scheitelzone 62, die auf dem Einlauf 28 im anfänglichen drucklosen Kontakt längs einer Linie vorherbestimmten Durchmessers angrenzend, aber im Abstand vom kleineren Ende 64 des Einlaufs 28 aufsitzt. Die gekrümmte Scheitelzone 62 <>5 ist mit der die Bohrung 54 des vorderen Endringes 44 begrenzenden Wand durch eine im allgemeinen radial gerichtete Vorderwand 66 verbunden. An deren Schnittlinie mit der die Bohrune54beeren7enHpn Wand

ist eine Ecke 68 ausgebildet.

Der Flächenteil 60 schließt mit der Achse der Gegenbohrung 18 einen Halbwinkel ein, welcher kleiner ist als der durch den Einlauf 28 begrenzte Halbwinkel. Bei der dargestellten Aiisführungsform schließt der Flächenteil 60 mit der Achse der Gegenbohrung 18 einen Halbwinkel von etwa 10 bis 20° ein. Wie bereits erwähnt, schließt der Einlauf 28 mit der Achse der Gegenbohrung 18 einen Halbwinkel von etwa 15 bis 25" ein. Es ist wünschenswert, einen Halbwinkeluntcrschied von etwa 5 bis 15° zwischen den zusammenwirkenden abgeschrägten Flächen des vorderen F.ndringes und dem Einlauf 28 aufrechtzuerhalten.

Wie bereits erwähnt, wird der Nasenteil 52 des vorderen Endringes 44 durch einen abgeschrägten äußeren vorderen Flächenteil 60 und einen mittleren zylindrischen Teil 6.3 begrenzt. Der zylindrische Teil 63 ist mit dem Hauptteil 50 durch eine im allgemeinen Innlavp rinafnrmiur Flärht* 70 verbunden.

Der Hauptteil 50 ist mit einer radialen Basis 61 versehen. Eine koaxiale, nach hinten offene, im allgemeinen kegelstumpfförmige Fläche oder Mündung 72 verbindet die radiale Basis 61 des vorderen Endringes 44 mit der seine Bohrung 54 begrenzenden Wand.

Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß zwischen verschiedenen Flächen des vorderen Endringes 44 besondere Beziehungen bestehen. Beispielsweise ist die radiale Ausdehnung der Mündung 72 an ihrer Schnittstelle 74 mit der radialen Basis 61 (das heißt der senkrechte Abstand zwischen der Schnittstelle 74 und der die Bohrung 54 begrenzenden Wand) wesentlich kleiner als die Hälfte der radialen Dicke des Hauptteils 50 oder anders ausgedrückt, wesentlich Heiner als die Hälfte des größten Unterschiedes zwischen den inneren und äußeren Halbmessern des Hauptteils 50. Aus F i g. I ist ferner ersichtlich, daß die axiale Länge des Hauptteils 50 (gemessen zwischen der radialen Basis 61 und der Fläche 70) betrachtlich kleiner ist als die axiale Länge des Nasenteils 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 Wanddickc des Nasenteils 52 am zylindrischen Teil 63 ungefähr die Hälfte der Wanddicke 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 Mündung 72 an ihrer Schnittstelle 74 mit der radialen Brsis 61.

Nunmehr soll der in den Fig. I und 3 dargestellte hintere Endring 46 beschrieben werden. Der hintere Endring 46 besieht aus einem Hauptteil 76 und einem Nasenteil 78. Eine Bohrung 80 erstreckt sich durch den Haupttei! und den Nasentei! des hinteren Endringes. Wie die Bohrung 54 des vorderen Endringes 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 Außendurchmesser etwa der gleiche ist. wie ' der Außendurchmesser des Hauptteils 50 des vorderen Endringes 44. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Außenseite 90 des Hauptteils 76 von einem Halbmesser begrenzt, der jenem der Außenseite 56 des vorderen F.ndringes 44 ähnlich ist.

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

' Die größte Wanddicke des Nasenteils 78 beträgt wesentlich weniger als die Hälfte des größten Unterschiedes /wischen den inneren und äußeren Halbmessern des I i.iuptteils 76. Anders ausgedrückt, die größte Wanddicke des Nasenteils 78 beträgt wesentlich

• weniger als die Hälfte der Wanddickc des Hauptteils 76.

Das vordere Ende des Nasenteils 78 wird durch eine äußere, nach vorne konvergierende, im allgemeinen kegelstumpfförmige Fläche 82 bcgren/t. 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 Beziehung sind jedoch zulässig. Der von diesen Oberflächen eingeschlossene

• Halbwinkel kann zusammenfallen oder einen Abschrägungsunterschied bis zu 15° oder mehr begrenzen, in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen. In jedem Fill wird die Nockenmündung 72 mn der Achse der Gegenbohrung 18 gewöhnlich einen Halbwinkel

ι von etwa 30 bis 50° einschließen. Die Fläche 82 ist mit der die Bohrung 80 des hinteren Endringes begrenzenden Wand durch eine im allgemeinen radial gerichtete Vorderseite 84 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 kcgc'stumpfförmigen Antriebs- oder Druckfläche

ι 40 der Kuppliingsmutter 34 in Eingriff kommen kann. Bei der in F i g. I gezeigten Ausführungsforni 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^: betragen. Es ist wünschenswert, zwischen den zusammenwirkenden Flächen der Kupplungsmutter und des hinteren Endringes einen Halbwinkelunterschied von 0° aufrechtzuerhalten, obwohl der

ι Halbwinkelunterschied bis zu 5^C betragen kann, da die betreffenden Halbwinkel nicht notwendigerwei ; zusammenfallen müssen.

Aus Fig. I ist ersichtlich, daß zwischen den verschiedenen Flächen des hinteren Endringes besondere Beziehungen bestehen. Wie bereits erwähnt, beträgt die radiale Dicke des Nasenteils 78 am mittleren zylindrischen Teil 112 wesentlich weniger als die Hälfte der radialen Dicke des Hauptteils 76. Die axiale Länge des Nasenteils 78 ist etwa die gleiche oder etwas kurzer als die axiale Länge des Hauptteils 76.

Die Wanddicke des Hauptteils 76 ist ungefähr gleich der Wanddicke des Hauptteüs 50. Die Rückwand 88 begrenzt eine verhältnismäßig große Fläche, welche mit der Druckfläche 40 der Kupplungsmutter 34 in Eingriff kommt. Die dem Endring 46 durch die Kupplungsmutter auferlegte Beanspruchung wird daher über einen verhältnismäßig großen Bereich verteilt, was dazu dient, die Verzerrung und die Verklemmung des Endringe?

Γ" .

und der Kupplungsmutter während des Zusammenset-/ens des Verbindungsstücks zu verringern.
Der Nasenleil 78 des hinteren Endringes 46 ist

~~ verhältnismäßig kurz im Vergleich zum Nasenteil 52 des vorderen Endringes 44, um die bei hohen Druckkräften auftretende Stauchung zu vermeiden.

Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß die in dem Rohr 26 durch den vorderen Endring 44 erzeugte Verformung 104 eine effektive axiale Länge aufweist, die gleich X ■ O.D. ist (worin O.D. den Außendurchmesser des Rohres bedeutet). Ebenso hat die in dem Rohr durch den hinteren Rndring 46 erzeugte Verformung, 106 eine effektive axiale Länge, die gleich X ■ O.D. ist. Wie sich aus F" i g. 2 ergibt, ist der axiale Absland vom Mittelpunkt jeder Verformung 104, 106 bis zum Ende der belrcffenden Verformung ungefähr gleich X2 ■ O.D. Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, liegt zwischen den betreffenden Verformungen 104, 106 ein mittlerer Rohrteii 108. Der Rohrteil 108 stellt einen Abschnitt des

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 F i g. 2 ist die Streckt· <i 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

XIl O.D. + X/2 ■ O.D.

X ■ O.D.

aufweisen. Während die Strecke a einen Wert von mehr als X ■ O.D. haben kann (wodurch ein mittlerer Rohrteil 108 begrenzt wird, wie in F i g. 2 gezeigt ist, kann dieser Wert nicht wenigii als V · O.D. betragen, wenn die

Konrcs zwiscneii uen veituiiTiüiigc-ri uäi', WtrCnCr einen ."' »enor;

504, !06

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 y> werden, daß bei Verkürzung des Endringes 44 der Fi g. 2 ein Zustand erreicht werden könnte, in welchem sich die Verformung 104 in den Bereich der Nockenmündung 72 erstrecken könnte, so daß sie auf einen Nasenteil 78 des hinteren Endringes trifft. Falls dieser j>> Zustand erreicht werden sollte, kommen zwei unerwünschte Faktoren zur Wirkung:

(a) Der Nasenteil 78 des hinteren Endringes trachtet sich unter den hinteren Teil des vorderen Endringes r> 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 schwie- ^!" nge Sitzproblem verstärk! wird.

(b) Das wirksame Erfassen des Rohres durch den hinteren Endring wird behindert, da zum Zeilpunkt der Verformung der Nase des hinteren Endringes während der Zusammensetzung des Verbindungs- '"· Stücks die Außenseite 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, wel- '·" ehe dessen Griff zerstört.

Die vorstehend angegebenen ungünstigen Bedingungen, die sich ergeben, weil der Nasenteil des hinteren Endringes auf die in dem Rohr durch den vorderen >*> Endring erzeugte Verformung trifft, sind als die Ursache des Problems erkannt worden, daß die bekannten Verbindungsstücke unditht 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

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 F i g. 2 gezeigte Strecke a ist jedoch keine Standardabmessung, die gewöhnlich für einen Endring verwendet wird. Die axiale Länge des ganzen Endringes oder die in F i g. 2 gezeigte Strecke b ist vielmehr die Abmessung, die gewöhnlich für einen Endring verwendet wird. Da sich die Strecken a und b um einen Betrag unterscheiden, welcher gleich der axialen Länge der Nockenmündung 72 ist, und da die axiale Länge der Nockenmündung im Vergleich zu der Strecke b 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 F i g. 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 d<v in F i g. 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.DJI.D.) gewöhnlich abnimmt (worin I.D. den Innendurchmesser des Rohres bedeutet).

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

Beispiele

Ein Rohr von V16Z0II mit einem Außendurchmesser von 4.6875 mm und einer Wandstärke von 0,50 mm weist ein Verhältnis O.DJI.D. von ungefähr 1,27 auf.

Dementsprechend weist ein Rohr von >Λ 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. F.in Rohr von 1 Zoll mit einem AiiUendurchmesscr von

10

25 mm und einer Wandstärke von 1.625 mm weist ein Verhältnis O.DJI.L·. von 1.15 auf. In der Tabelle I sind die Daten für verschiedene Größen von Verbindungsstücken bis zu 2 Zoil (50 mm) zusammengefaßt.

Tiihellc I

Au Uc net urch messer	Stärke der	Stärke	der	O. n.ll.D.	O. D.H. D.
des Rohres	dünnen Wund	dicken	Wand	dünne Wand	dickt Wand
/oll mm	mm	mm

.V16	4.6875	0.50	1.225	.27	2.10
1/4	6.25	0.50	1,625	,1⁽>	2,08
5/6	7,8125	0.70	1,625	.21	1.72
3/8	4,375	0,70	2,375	.17	2,02
1/2	12,5	1.225	2,375	.23	1.61
5/8	15.625	1.225	2,725	.18	1.53
3/4	18.75	1.225	2,725	.15	1.41
7/8	21.875	1.225	3,0	.13	1.38
	25	1.625	4.70	,15	1.61
1/4	31,25	1.625	4,70	,11	1.43
1/2	37,5	1,625	4,70	.10	1.33
	50	2.075	4,70	.CW	1.23

Aus Tabelle 1 ist folgendes ersichtlich: Wenn der Außendurchmessrr eines Rohres verhältnismäßig groß wird, wird der Unier.iJiicci /..vischen dem Innendurchmesser und dem Außendurchmesser verhältnismäßig klein sein und das Verhältnis ODJlD. wird sich daher 1 rnähern.

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 -to O.DJl.D. abnimmt. Wenn daher die axiale Länge der in einem Rohr erzeugten Verformung zunimmt (infolge der Tatsache, daß das Verhältnis O.DJl.D. abnimmt), ohne daß Vorkehrungen für eine entsprechende Zunahme der axialen Länge des Endringes selbst -ιϊ 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 w Durchmessers müssen daher drei wichtige Faktoren berücksichtigt werden:

(a) der Außendurchmesser des Rohres,

(b) das Verhältnis O.DJl.D. des Rohres und

(c) das Rohrmaterial.

F i g. 5 zeigt eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der axialen Länge des vorderen Endringes und dem Außendurchmesser eines Rohres, wi das von dem Verbindungsstück aufgenommen werden kann. Aus Fig.5 ist ersichtlich, daß die bekannten Verbindungsstücke mit zwei Endringen (das heißt jene Verbindungsstücke, welche Rohre mit einem Außendurchmesser von 1 Zoll und weniger aufnehmen können) vordere Endringe verwendet haben, weiche veränderliche Verhältnisse der Länge des vorderen Endringes zum Außendurchmesser (FUO.D.) aufweisen, wie durch den schraffierten Bereich der Kurve A dargestellt wird. Das Verhältnis der Lange des vorderen Endringes zum Außendurchmesser hat sich bei den bekannten Verbindungsstücken mit zwei F.ndringen von ungefähr 1,5 bis zu ungefähr OjO 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 Verbindungsstücken ist in F i g. 5 als Kurve A 'dargestellt.

Die Kurven A und A' zusammengenommen stellen die Beziehungen der Länge eines vorderen Endringes zum AuBendurchmesser des Rohres dar, weiche 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 Werte des bekannten Verbindungsstücks basiert, keine Verbindungsstücke großen Durchmessers von annehmbarer Qualität ergibt, indem gefunden wurde, daß in einigen Verbindungsstükken Undichtheiten auftreten. Anders ausgedrückt, die Beziehung der Lange des vorderen Endringes zum Außendurchmesser des Rohres, die in Kurve A' 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 A'ausgebildet wurden, sind untersucht worden. Es ist nunmehr bekannt, daß in bestimmten Veribndungsstücken, bei denen Undichtheiten beobachtet wurden, ein Zusammenwirken des hinteren Endringes mit der durch den vorderen Fndring

erzeugt η Vcrfomung erfolgte mit dem Ergebnis, daß die wirksame Abdichtung des Rohres durch den vorderen F.ndring und das wirksame Erfassen des Rohres durrh den hinteren Endring beeinträchtigt •vurden.

Wie bereits erwähnt, ergbit sich ein Zusammen»virKcn 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.DJI.D. des Rohres abnimmt, ergibt sich, daß in dünnwandigen Rohren großen Durchmessers verhiillnisTiäßig lange Verformungen erzeugt werden. Solche Rohre erfordern daher verhältnismäßig lange vordere Findringe.

Da die extrapolierten Daten der Kurve A '(F i g. 5) auf den mit kleineren Verbindungsstücken gemachten Erfahrungen basieren und da diese extrapolierten Daten die Verformursswirkung und die Beziehung der Länge des vorderen Endringes zur Länge der Verformung nicht berücksichtigen, wird der Grund für das Versagen bestimmter extrapolierter Vcrbindungsstückausbildungen verständlich.

Durch Versuche und Analyse ist festgestellt worden, daß /weeks optimaler Leistung für alle Wandverhältnisse der vordere Endring eine axiale Länge von ungefähr 0,5 des Außendurchmessers aufweisen soll. Wenn ddher ein Verbindungsstück alle Wandverhältnisse anzunehmen hai (einschließlich dünner Wandverhaltnis.se, bei denen O.DJl.D. nahezu I ist), soll der vordere Endring eine axiale Länge von ungefähr 0.5 des Außendurchmessers aufweisen. Diese Beziehung ergibt eine optimale Leistung unter Annahme der schlechtest möglichen Bedingung, nämlich einer unendlich dünnen Wand. In der Praxis wird jedoch das Rohrwandverhältnis größer als 1 sein und die Länge des vorderen Endringts kann di'her weniger als 0.5 des Außendurchmes^ers 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 Vs des Außendurchmessers angenommen worden.

Die Kurve öder F i g. 5 stellt ein Verhältnis der 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 Endring 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 Vg oder 0,375 vor. Die optimale Länge des Endringes ist erreicht, wenn das Verhältnis FL/O.D. ungefähr 0,50 beträgt. Obwohl ein Verhältnis FL/O.D. von mehr als 0,50 keinem nützlichen Zweck dient, was die oben erörterten Probleme betrifft, soll trotzdem das Verhältnis FUO.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 Endringes zum Außendurchmesser des Rohres, welches zwei Bedingungen erfüllt:

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

(2) der vordere Endrinc muß genügend lang sein, ■■> damit kein Zusammenwirken des hinteren Endrin-

gi' mit der in dem Rohr durch den vorderen Endring erzeugten Verformung erfolgt.

Die Kurven A und A 'der F i g. 5 erfüllen die obige

κ» Bedingung (I). Die Kurve /!'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 Außen-

r· durchmesser des Rohres und wegen des verhältnismäßig niedrigen Verhältnisses O.DJl.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 Kurven A und A' der I'i g. 5 stellt die Stelle dar, an welcher die beiden obigen Bedingungen (1) und (2) erfüllt sind, wenn ein

.'"> dünnwandiges Rohr verwendet wird. Dieser Krcuziingspunkt liegt ungefähr bei einem Außendiirchmesser des Rohres von 1 Zoll.

Die Erfindung ist daher auf jene Rohrverbindungsstücke gerichtet, bei welchen der Außendurchmesser

vi des Rohres verhältnismäßig groß ist (mehr als 1 Zoll beträgt) und bei welchen das Verhältnis O.DJl.D. des Rohres verhältnismäßig klein ist. Die Erfindung sieht ein Verhältnis der Länge des vorderen Endru.gcs zum Außendurchmesser des Rohres von ungefähr '/κ oder

η mehr vor mit einer optimalen Leistung bei einem Verhältnis FL/O.D. von 0,5.

Aus einer Prüfung der Kurve A der F i g. 5 ist ersichtlich, daß die bekannten Verbindungsstücke kleinen Durchmessers Verhältnisse der Länge des

μ vorderen Endringes zum Außendurchmesser des Rohres von mehr als Vs verwendet haben. In dieser Hinsicht ist zu bemerken, daß die Länge des Endringes eines Verbindungsstücks kleinen Durchmessers zum Teil durch Herstellungsbelange bestimmt wird, wir zum

4"> 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 Verbindungsstücke großen Durchmessers gemäß der Erfindung im Vergleich zu den bekannten Verbindungsstücken kleinen Durchmessers genauer zu identifizieren, ist in F > g. 5 eine Aufzeichnung der Länge des vorderen Endringes zum Verhältnis O.DJl.D. als eine Funktion des Außendurchmessers des Rohres gemacht worden.

Die Kurven C der Fig. 5 zeigen die Beziehung der Länge des vorderen Endringes zum Verhältnis O.DJl.D. als eine Funktion des Außendurchmessers des Rohres für konstante Verhältnisse O.DJLD.von 1,5, 1,3, 1,1 und 1. Die Kurven C zeigen, daß bei Zunahme des

Außendurchmessers auch das Verhältnis FLJ—zunimmt. Die Kurven C zeigen auch, daß das Verhältnis

FU—-zunimmt, wenn sich das Verhältnis O.DJl.D. 1

W.
nähert

Es ist zu bemerken, daß ein Verhältnis O.DJl.D. von

genau 1 theoretisch ist, da eine Rohrwand in einem solchen Fall keine Dicke haben würd». In Fig.5 ist jedoch die Kurve O.DJID. = 1 dargestellt, da sie den

theoretisch maximalen Wert des Verhältnisses FL/-

W. ^s darstellt, wenn die Rohrwand progressiv dünner wird.

Nach einer praktischen Erwägung stellt die Kurve OS)JLD.= 1,1 der Fig.5 ein brauchbares Wandverhältnis eines dünnwandigen Rohres dar. Die Kurve O.DJI.D. = 1,1 der F i g. 5 zeigt, daß der maximale Wert "i

des Verhältnisses FU- (bei O.DJLD. = 1,1) für

bekannte Verbindungsstücke ungefähr 0350 beträgt.

Es kann daher gesagt werden, daß die Verbindungsstücke gemäß der Erfindung innerhalb des schraffierten ' "> Bereichs der Kurve B der F i g. 5 liegen, welcher der Bereich oberhalb der Linie FUO.D. = 0375 ist, wobei FL = ³Js 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 FLJ^¹

des Verbindungsstücks größer als 0375 ist Die Kurve B erstreckt sich daher ungefähr von einem Außendurch- 2ϊ messer 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 Zusammensetzens des Verbindungsstückes mittels Handwerkzeugen verformt werden können, werden die Endringe 44, 46 zunächst in der in F i g. 1 gezeigten Weise angeordnet, wobei die Kupplungsmutter 34 mit *o den Fingern eine genügende 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 Kupplungsgehäuse eingeführt, so daß das Ende des *5 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 so vorderen Endring 44 aus. Der vordere Endring 44 wird infolgedessen an der gekrümmten Scheitelzonc 62 in Eingriff mit der Nockenmündung 28 gedruckt. 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 Nasenteils des hinteren Endringes 46 allmählich überwunden, so daß ein progressives Verkeilen oder nach innen Drücken des Nasenteils 78 des hinteren Endringes in Eingriff mit der Außenseite des Rohres 26 beginnt

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform des Verbindungsstückes 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 weichen das Verbindungsstück verwendet werden soll, und von der Steigung der Gewinde 30,32.

Die Wirkung der vorstehend beschriebenen Endringe ist von aufeinanderfolgender Art, welche ein abgestimmtes und koordiniertes Erfassen durch die vorderen und hinteren Endringe während des Zusammensetzens vorsieht

Durch eine kraftbetätigte Endringeinstellvorrichtung bewirkte Verformung des Endringes

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 aufgeschraubt Bei der Einwirkung von Kraft wird eine Nockenmündung der Endringeinstellvorrichtung mit dem abgeschrägten äußeren vorderen Flächenteil 60 des vorderen Endringes 44 in Eingriff gebracht, so daß die Endringe in Eingriff mit dem Rohr verformt werden. Hierauf wird das Rohr (einschließlich der auf demselben verformten Endringe und der hinter den Endringen angeordneten Kupplungsmotor) von der Endringeinstellvorrichtung abgenommen. Die Zusammensetzung des Verbindungsstücks ist beendet, wenn das Rohr in das Kupplungsgehäuse eingeführt und die Kupplungsmotor auf dasselbe aufgeschraubt ist, bis das Verbindungsstück vollständig zusammengesetzt ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verbindungsstück für ein Rohr mit einem Kupplungsgehäuse zur Aufnahme des Rohres, mit einem vorderen Endring, der dicht passend auf dem Rohr angeordnet ist und dessen axiale Länge mindestens etwa ³/a des Außendurchmessers (OD) des Rohres beträgt, mit einem hinteren Endring, der hinter dem vorderen Endring dicht passend auf dem Rohr angeordnet ist, und mit einer mit dem Kupplungsgehäuse in Eingriff stehenden Kupplungsmutter, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veribndung von Rohren (26) mit einem Außendurchmesser (OD) von mehr als 25 mm das Verhältnis der axialen Länge des vorderen Endringes (44) zum Verhältnis Rohraußendurchmesser (OD) zu Rohrinnendurchmesser (ID) mindestens etwa 0375 ist

2. Verbindungsstück nach Anspruch 1, dessen vorderer Endring ein Nasenteil mit einem konischen Flächcntcii und ein Haupttei! mit einer Ein!auf-F!äche am hinleren Ende des Hauptteiles aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Nasenteil (52) und dem Hauptteil (50) ein mittleres zylindrisches Teil (63) vorgesehen ist.

3. Verbindungsstück nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des Nasenteils (52) größer als die axiale Länge des Hauptteiles (50) ist

4. Verbindungsstück nach Anspruch 1 bis 3, dadurch geli «umzeichnet, daß die axiale Länge des vorderen Endringes (44) ungefähr die Hälfte des Außendurchmessers (OD^eines Rohres (26) beträgt.