DE2330872C3 - Pipe connections - Google Patents
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Description
Gewindes jeweils ein konisches Gewinde von relativ kurzer Wngserstreckung anschließt, diese Gewinde sind aber bei den bekannten Verbindungen vorgesehen, um eine progressive Vergrößerung und Verstärkung der Bereiche der zusammenwirkenden Rohrelemente in den Bruchzonen zu ermöglichen und können nicht zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe dienen.Each thread is connected by a conical thread with a relatively short extension, this thread but are provided in the known compounds to a progressive enlargement and reinforcement of the Areas of the cooperating pipe elements in the fracture zones to allow and not to Serve solution of the problem underlying the invention.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nimmt das Gewinde auf dem kegelstumpfförmigen Bereich eine Fläche in der Größe von 15 bis 20% der Fläche ein, die von dem Gewinde auf dem zylindrischen Bereich eingenommen wird.According to a preferred embodiment of the invention, the thread takes on the frustoconical Area an area the size of 15 to 20% of the area covered by the thread on the cylindrical area is occupied.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, daß der Winkel, den die Erzeugende des zentralen Bereiches der Schulter des Mutterelementes mit der Ebene bildet, die senkrecht zur Achse der Verbindung verläuft, größer ist als der Gleitwinkel des Endes des Bolzenelementes auf der Schulter des Mutterelementes.It has been found to be advantageous that the angle that the generatrix of the central region of the Shoulder of the nut element forms with the plane that is perpendicular to the axis of the connection, is larger as the sliding angle of the end of the bolt element on the shoulder of the nut element.
Die Erfindung ermöglicht es also, eine genaue Koinzidenz zwischen der Bearbeitungsachse der Schulter des Mutterrohrelementes und der Bearbeitungsachse der zugeordneten Gegenfiäche am Ende des Bolzenrohrelementes zu erreichen, weil das letztere ein genügendes seitliches Spiel und eine genügende Flexibilität aufweist, um eine solche Koinzidenz in dem Maße zu ermöglichen, in welchem das seitliche Spiel der zylindrischen Gewinde eine solche seitliche Bewegung gestattet.The invention thus enables an exact coincidence between the machining axis of the shoulder of the mother pipe element and the machining axis of the associated counter surface at the end of the To achieve bolt tube element, because the latter has sufficient lateral play and sufficient Has flexibility to allow such coincidence to the extent that the lateral play of the cylindrical thread allows such lateral movement.
Dieser Vorteil ist insbesondere ausgeprägt bei Verbindungen von Rohren kleinen Durchmessers, bei denen eine vorgegebene Bearbeitungstoleranz einen relativ bedeutenderen Wert annimmt als bei Rohren größeren Durchmessers.This advantage is particularly pronounced when connecting pipes with small diameters where a given machining tolerance assumes a relatively more significant value than for pipes larger diameter.
Außerdem wird im Falle von Rohren kleineren Durchmessers infolge der Anbringung des zylindrischen Gewindes auf dem größeren Teil der Gesamterstrekkung des Gewindes eine zu starke Verminderung des Gewindedurchmessers vermieden, was einen weiteren Vorteil bildet. Man kann somit eine größere Querschnittsfläche für die Einschraubbegrenzung gewinnen, um die Resistenz der Verbindung gegen Verschraubungskräfte zu erhöhen.In addition, in the case of pipes of smaller diameter, due to the attachment of the cylindrical Thread on the larger part of the total extension of the thread an excessive reduction of the Thread diameter avoided, which is another advantage. One can thus have a larger cross-sectional area gain for the screw-in limitation in order to increase the resistance of the connection against screwing forces to increase.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist möglich sowohl bei einer Rohrverbindung, bei der das eine Rohr ein Bolzenrohrende und das andere Rohr ein Mutterrohrende aufweist, als auch bei einer Rohrverbindung zwischen zwei Rohren mit Bolzenrohrenden, welche in eine Muffe eingeschraubt werden.The application of the measures according to the invention is possible both in a pipe connection, in the one tube has a bolt tube end and the other tube has a nut tube end, as well as one Pipe connection between two pipes with bolt pipe ends, which are screwed into a socket.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese im nachfolgenden anhand eines Ausführungsbeispiels ir; den Figuren veranschaulicht.For a better understanding of the invention, this will be ir; illustrated the figures.
Fig. 1 ist ein schematisches Schnittbild durch das Ende eines erfindungsgemäßen Bolzenrohrelementes;Fig. 1 is a schematic sectional view through the end of a stud tube element according to the invention;
Fig. 2 ist ein schematisches Schnittbild durch das Ende ejnes entsprechenden Mutterrohrelementes;Fig. 2 is a schematic sectional view through the end of a corresponding nut tube member;
Fig.3 ist ein Schnittbild durch eine Rohrverbindung unter Verwendung der Elemente der F i g. 1 und 2;Fig. 3 is a sectional view through a pipe connection using the elements of FIG. 1 and 2;
Fig.4 ist ein Schnittbild, welches in vergrößertem Maßstab die Gewinde im zylindrischen Bereich des Bolzenrohr- und des Mutterrohrelementes darstellt;Fig.4 is a sectional view, which in enlarged Scale represents the threads in the cylindrical area of the bolt tube and the nut tube element;
Fig.5 veranschaulicht schematisch im Schnitt die konischen Gewindebereiche des Bolzenrohr- und des Mutterrohrelementes in zusammengeschraubtem Zustand. Fig.5 illustrates schematically in section the conical thread areas of the bolt tube and the nut tube element when screwed together.
In den Fig. 1, 2 und 3 sind die Enden des Bolzenrohrelemeine« 1 und des Mutterrohrelementes 2 ersichtlich. Die Verbindung der beiden Elemente wird durch ein teils zylindrisches, teils konisches Gewinde 3 auf der äußeren L'mfangsfläche des Bolzenrohrelementes bewirkt, welches in ein teils zylindrisches, teils konisches Gewinde 4 eingreift, das auf der Innenfläche des Endes des Mutterrohrelementes 2 vergesehen ist.In FIGS. 1, 2 and 3 the ends of the bolt tube element 1 and the nut tube element 2 are evident. The two elements are connected by a partly cylindrical, partly conical thread 3 on the outer peripheral surface of the bolt tube element causes which engages in a partly cylindrical, partly conical thread 4 on the inner surface of the end of the nut pipe element 2 is provided.
In den Fig. 1,2 und 3 veranschaulicht die Zone I den zylindrischen und die Zone II den konischen Gewindebereich. In Figs. 1, 2 and 3, zone I illustrates the cylindrical and zone II the conical thread area.
Die innere Schulter 5 des Mutterrohrelementes 2 ίο weist den zentralen Bereich 5a auf, der eine steilkonische Neigung zur Rohrachse zeigt, wobei die freie Kante des konischen Bereiches 5a in Richtung ?.uf das Ende des Mutterrohrelementes verläuft. Die Konizität dieses zeniralen Bereiches beträgt beispielsweise 70°. Aus den vorgenannten Figuren ist auch die äußere umfängliche Zone 5b der Schulter 5 ersichtlich. Diese umfängliche Zone 5b weist eine flathkonische Neigung zur Rohrachse auf, wobei der so gebildete Konus sich auf das Innere des Mutterrohrelementes hin verjüngt und im veranschaulichten Fall eine Konizität von etwa 30° hatThe inner shoulder 5 of the mother pipe element 2 ίο has the central area 5a, which shows a steeply conical inclination to the pipe axis, the free edge of the conical area 5a running in the direction of the end of the mother pipe element. The conicity of this zeniral area is 70 °, for example. The outer circumferential zone 5b of the shoulder 5 can also be seen from the aforementioned figures. This circumferential zone 5b has a flat-conical inclination to the pipe axis, the cone thus formed tapers towards the interior of the mother pipe element and, in the illustrated case, has a conicity of approximately 30 °
Aus der Fig.2 ist außerdem ersichtlich, wie der umfängliche Bereich 5öder Schulter 5 an das Gewinde 4 über eine gewindefreie Fläche 6 angeschlossen ist. Das Ende des Bolzenrohrelementes weist eine Anschlagfläche oder Gegenschulter Ta auf. deren Forrr^ebung der Form des; Bereiches 5a der Schulter 5 des Mutterrohrelementes entspricht. Diese Anschlagfläche 7 a des Bolzenrohrelementes setzt sich nach außen in eine Fläche Tb fort, die gegen den umfänglichen Bereich 5b der Schulter 5 des Mutterrohrelementes zum Anliegen kommtFrom FIG. 2 it can also be seen how the circumferential area 5 or shoulder 5 is connected to the thread 4 via a thread-free surface 6. The end of the bolt tube element has a stop surface or counter shoulder Ta . whose shaping of the form of the; Area 5a of the shoulder 5 of the mother pipe element corresponds. This stop surface 7a of the bolt tube element continues outward into a surface Tb which comes to rest against the circumferential area 5b of the shoulder 5 of the nut tube element
Die Dichtfläche 7b des Bolzfenrohrelementes schließt an das Gewinde 3 über eine gewindefreie Zwischonfläehe 8 an.The sealing surface 7b of the pin tube element closes to the thread 3 via a thread-free intermediate surface 8 at.
Aus der Fig.3, weiche die beiden Rohrelemente in zusammengesetztem Zustand veranschaulicht, ist ersichtlich, wie die Anschlagfläche Ta des Bolzenrohrelementes sich gegen den zentralen Bereich 5a der Schulter des Mutterrohrelementes anleg;:, während die Räche Tb am Ende des Bolzenrohrelementes sich gegen die äußere umfängliche Zone der Schulter 5 des Mutterrohrelementes anpreßt.. From Figure 3, soft, the two pipe members in the assembled state illustrated, it can be seen how the stop surface Ta of the bolt tubular member to Create Create against the central portion 5a of the shoulder of the female tubular element;:, while the Avenge Tb outer against the end of the bolt pipe member circumferential zone of the shoulder 5 of the mother pipe element presses.
Man kann außerdem aus der F i g. 3 das seitliche Spiel erkennen, welches zwischen den Flächen 6 und 8 besteht.One can also from FIG. 3 recognize the lateral play that exists between surfaces 6 and 8 consists.
Im übrigen ist es klar, daß der äußere Oberflächenbereich Tb am Ende des Bolzenrohrelementes, der zwischen dem Gewinde 3 und der Einschraubbegrenzungsfläche Ta liegt, nicht eine Gestalt haben muß, die mit der gegenüberliegenden zugeordneten Fläche des Mutterrohrelemen'es genau übereinstimmt.Moreover, it is clear that the outer surface area Tb at the end of the bolt tube element, which lies between the thread 3 and the screw-in limiting surface Ta , does not have to have a shape which exactly corresponds to the opposite, associated surface of the nut tube element.
So kann diese Fläche des Folzenrohrelementes beimSo this surface of the Folzenrohrelementes can
Zusammenschrauben eine permanente oder eine rein elastische Deformation erleiden, wenn sie gegen die entsprechende Dichtfläche des Mutterrohrelemsntes zum Anliegen kommt.Screwing together suffer a permanent or a purely elastic deformation if they are against the corresponding sealing surface of the nut tube element comes to rest.
In der Fig.4 sind in vergrößertem Maßstabe die zylindrischen Gewinde 3 bzw. 4 der beiden Verbindungselemente veranschaulichtIn FIG. 4, the cylindrical thread 3 and 4 of the two connecting elements illustrated
Die Gewindeköpfe 3a und die Gewindeböden 3b desThe threaded heads 3a and the threaded bases 3b of the
Gewindes 3 des Bolzenrohrelementes sowie die Gewindeköpfe 4a und die Gewindeböden 46 des Gewindes 4 des Mutterrohrelementes sind gleichfallsThread 3 of the bolt tube element and the threaded heads 4a and the threaded bases 46 of the Thread 4 of the nut pipe element are also
6j aus der Fig. 4 ersichtlich.6j can be seen from FIG.
Um eine reibung-freie Verschraubung der zylindrischen Gewindebereiche zu ermöglichen, weisen die Teile nachfolgende geometrische Gestaltung auf:In order to enable friction-free screwing of the cylindrical thread areas, the Divide the following geometric design:
a) Die Vorderflanke und die Rückflanke jedes Gewindeganges weisen einen kleinen öffnungswinkel zu einer Ebene auf, die senkrecht zur Achse des Gewindes verläuft. In der F i g. 4 ist der Winkel A veranschaulicht, den die Vorderflanke des Gewindes mit der Senkrechten zur Rohrachse bildet, während mit der Bezugsziffer ßder Winkel bezeichnet ist, den die hintere Flanke des Gewindeganges mit der Senkrechten zur Rohrachse einschließt. Der Winkel A kann rund 3°, der Winkel ßrund 10° betragen.a) The leading flank and the trailing flank of each thread turn have a small opening angle to a plane which is perpendicular to the axis of the thread. In FIG. 4 illustrates the angle A which the front flank of the thread forms with the perpendicular to the pipe axis, while the reference numeral ß denotes the angle which the rear flank of the thread includes with the perpendicular to the pipe axis. The angle A can be around 3 °, the angle ßrund 10 °.
b) Die Gewindeköpfe 3a des Bolzenrohrelementes liegen auf einem Durchmesser, der kleiner als der Durchmesser des Gewindegrundes 4b des Mutterrohrelementes ist.b) The threaded heads 3a of the bolt tube element lie on a diameter which is smaller than the diameter of the thread root 4b of the nut tube element.
c) Die Gewindeköpfc Aa des Mutterrohrelementes liegen auf einem Durchmesser, der größer als der Durchmesser des Gewindegrundes 36 des Bolzenrohrelementes ist.c) The threaded heads Aa of the nut tube element lie on a diameter which is larger than the diameter of the thread root 36 of the bolt tube element.
2020th
Auf diese Weise erzielt man ein zylindrisches Gewinde, welches sich ohne nennenswerte Kräfte verschrauben läßt und eine geringe seitliche Verlagerung des Bolzenrohrelementes im Innern des Mutter· rohrelcmentes ermöglicht, wodurch sich das Ende des Bolzenrohres genau auf der Schulter des Mutterrohrelementes zentrieren kann.In this way, a cylindrical thread is achieved, which can be found without any significant forces can be screwed and a slight lateral displacement of the bolt tube element inside the nut rohrelcmentes allows, whereby the end of the bolt tube is exactly on the shoulder of the nut tube element can center.
In der Ausführungsform gemäß F i g. 4 sind die hinteren Flanken der Gewindegänge des Innengewindes 4 an der Stelle 4c abgeschrägt. Die Abschrägung, die durch den Winkel C gegeben ist, beträgt bei diesem Ausführungsbeispiel 45'. Es handelt sich hierbei aber keinesfalls um ein notwendiges Merkmal.In the embodiment according to FIG. 4, the rear flanks of the threads of the internal thread 4 are beveled at point 4c. The bevel given by the angle C is 45 'in this exemplary embodiment. However, this is by no means a necessary feature.
In der Fig. 5 ist der konische Gewindeteil des Bolzenrohr- und des Mutterrohrelementes in zusammengeschraubtem Zustande dargestellt. Im rechten Teil der Figur ist der Übergang von der konischen Gewindezone Il in die zylindrische Gewindezone I veranschaulicht, von der ein Ausschnitt dargestellt istIn Fig. 5, the conical threaded part of the bolt tube and the nut tube element is screwed together Conditions shown. In the right part of the figure is the transition from the conical Illustrates thread zone II in the cylindrical thread zone I, a section of which is shown
Die Konizität des konischen Gewindebereiches in bezug auf die Achse des Rohres beträgt hierbei 15%.The conicity of the conical thread area in relation to the axis of the pipe is 15%.
Wie man aus der Fig. 5 ersieht, verlaufen die Gewindeköpfe 9a und die Gewindeböden 9b des Mutterrohrelementes ebenso wie die Gewindeböden iOb des Bolzenrohrelementes auf Flächen, derer Erzeugende parallel zur Rohrachse orientiert sind. Aul diese Weise kann die gesamte Bearbeitung des Gewindes mit ein und demselben Werkzeug erfolgen.How to 5 seen from the FIG., Extend the threaded heads 9a and 9b, the thread bottoms of the parent pipe member as well as the thread bottoms of the bolt IOB tube element on surfaces, which generatrix being oriented parallel to the tube axis. In this way, the entire machining of the thread can be done with one and the same tool.
Wie man der F i g. 5 weiterhin entnehmen kann, sind die Gewindeköpfe 10a des Bolzenrohrelementgewindei im Hinblick auf die Konizität des in eine zylindrische Flai-Iic eingeschnittenen Gewindes etwas verjüng! ausgebildetHow to get the F i g. 5 can also be seen, the threaded heads 10a of the bolt tube element thread slightly tapered with regard to the conicity of the thread cut into a cylindrical Flai-Iic! educated
Bei der in F i g. 5 veranschaulichten Ausführungsform sind die hinteren Flanken 9c des Gewindes gleichfalls abgeschrägt, um die Einführung des Außengewindes des Bolzenrohrelementes in das Innengewinde des Mutterrohrelementes zu erleichtern.In the case of the in FIG. 5, the rear flanks 9c of the thread are likewise beveled to accommodate the introduction of the external thread of the bolt tube element into the internal thread of the nut tube element to facilitate.
Der Bereich, der die Stirnfläche des Mutterrohrelementes mit dem Gewinde verbindet, kann eine Afc.-chrägung 11 aufweisen, die z. B. einen Winkel vor 20° mit der Rohrachse bildet. Diese Abschrägung dieni zur Erleichterung der Einführung des Bolzenrohrelementes in das MuiterrohrelemenLThe area that connects the end face of the nut pipe element with the thread can be a Afc.-bevel 11, the z. B. an angle in front 20 ° with the pipe axis. This bevel serves to facilitate the introduction of the bolt tube element into the MuiterrohrelemenL
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
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