DE2427381A1

DE2427381A1 - Rohrverschraubung

Info

Publication number: DE2427381A1
Application number: DE19742427381
Authority: DE
Inventors: Frederic W Pollman; James D Schafer
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1974-01-23
Filing date: 1974-06-06
Publication date: 1975-07-24
Also published as: GB1424635A; US3900223A; JPS50104420A

Description

Patentanwälte Dlpl.-Ing. R. BEETZ sen
DfpUlng. K. LAMPRECHT

Dr.-lng. R. BSETZ Jr.
• München 2.2, Stainsdorfrtr. 1#

572-22.728P(22.729H) 6. 6. 1974

SUNDSTRAND CORPORATION, Rockford, Illinois (V. St. A.)

Rohrverschraubung

Die Erfindung betrifft eine Rohrverschraubung, mittels deren verschlossene Rohrleitungen, welche zu einem ein Fluid enthaltenden Leitungssystem gehören, miteinander verbunden werden können, ohne daß das Fluid entweichen oder ein umgebendes Fluid eindringen könnte. Insbesondere bei Kälteanlagen ist es üblich, verschlossene Geräte, die Bestandteile des Leitungssystems bilden sollen und ein Kältefluid unter Druck enthalten, vorzusehen. Beim Zusammenbau eines solchen Leitungssystems müssen die Rohrleitungen zwischen den Geräten miteinander verbunden werden, ohne daß Kältemittel verlorengehen oder ein Fremdstoff wie z.B. Feuchtigkeit eindringen kann.

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Eine Dichtung aus Gummi oder anderem gummielastischen Stoff läßt Kältemittel her aus sickern. Daher pflegt man eine Rohrverschraubung zu verwenden, bei der die Abdichtung für den Durchflußkanal zwischen Oberflächen aus Metall wie z. B. Aluminium oder Messing gebildet ist. Wenn die Dichtung durch voneinander verschiedene Metalle gebildet ist und diese Metalle der Feuchtigkeit ausgesetzt werden, dann entsteht ein galvanischer Strom, und dieser verursacht Anfressung, so daß ein Leck entstehen kann. Sehr oft müssen beim Herstellen einer Anlage Verschraubungsteile aus voneinander verschiedenen Metallen miteinander verbunden werden, da sowohl Aluminium als auch Messing üblich sind und es nicht immer möglich ist, Geräte mit Verschraubungen aus einander gleichem Metall auszuwählen.

Die bisher erhältlichen Rohrverschraubungen haben Mängel 5 diese soll die erfindungsgemäße Verschraubung vermeiden. Die Verschraubung nach der US-PS 3 201 148 hat einen einzigen Dichtungsring 18, der, wenn aus gummielastischem Werkstoff bestehend, bei Feuchtigkeit Korrosion erleiden wird. Die Verschraubung nach der US-PS 3 202 442 hat eine Metall-auf-Metall-Dichtung, die außerhalb eines elastischen Dichtungsringes angeordnet und von Korrosion bedroht ist; sie ist ferner mit einer Schneideeinrichtung versehen, die die Dichtungsmembranen durchschneiden soll, und diese Schneidevorrichtung behindert den durch die Verschraubung fließenden Kältemittel-Strom. Die US-PS 2 933 333 hat in ähnlicher Weise eine Schneidevorrichtung für das Zerschneiden der Dichtungsmembranen, und sie bewirkt die Abdichtung durch eine Dichtungsscheibe und durch einen kreisförmig profilierten Dichtungsring. Die Verschraubung nach der US-PS 1933 ist für den Anschluß eines einzelnen geschlossenen Leitungssystems, z. B. eines Naturgas-Verteilungsnetzes, an eine Verlängerungsrohrleitung bestimmt.

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Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Rohrverschraubung besteht darin, daß sie eine innere Metall-auf-Metall-Abdichtung des Durchflußkanals ermöglicht und eine äußere Dichtung aus gummielastischem Werkstoff aufweist, die die Metall-auf-Metall-Dichtung vor Feuchtigkeit schützt.

Ein weiteres Merkmal ist, daß die die beiden Verschraubungsteile abschließenden Membranen nur nacheinander zerrissen werden, was die zum Zusammenbau der Verschraubung nötige Kraft vermindert.

Ein noch anderes Merkmal besteht darin, daß das Zerreißen der Membranen durch Anliegen an einem ihnen entgegenwirkenden Ring geschieht, der eine Kraft ringsum am Umfang der Membran ausübt und somit Verwendung eines schneidenden Bauteiles vermeidet.

Und ein weiteres Merkmal ist schließlich, daß die Teile der Verschraubung radialen Abstand voneinander haben, so daß die Sektoren der zerrissenen Membranen zurückgedrückt und aus dem Strömungskanal herausgedrängt werden, also kein Hindernis im Strömungskanal verbleibt.

Die Erfindung gibt also eine Rohrverschraubung zur Verbindung zweier verschlossener Rohrleitungen wie z. B. in einer Klimaanlage an. Der Körper des einen Verschraubungsteiles bildet eine äußere Buchse, die durch eine Membran verschlossen ist, und sein Strömungskanal ist auf einem Teil seiner Länge durch e ine in ihn eingesetzte rohrförmige innere Buchse gebildet. Der Körper des anderen Verschraubungsteiles ist am einen Ende des von ihm gebildeten Strömungskanals

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durch eine Membran verschlossen. Wenn die beiden Verschraubungsteile zusammengeschraubt werden, dringt das Ende dieses zweiten Verschraubungsteils in die äußere Buchse des ersten Verschraubungsteiles ein und zerreißt dabei dessen Membran, und danach legt sich das Ende der inneren Buchse des ersten Verschraubungsteils an die am Ende des zweiten Verschraubungsteils befindliche Membran an und zerreißt auch diese. Die Sektoren der zerrissenen Membranen werden zur Seite gedrückt und lassen den Strömungsweg unbehindert. Eine Metall-auf-Metall-Dichtung zwischen der inneren Buchse des ersten Verschraubungsteiles und dem Körper des zweiten Verschraubungsteiles vervollständigt die Abdichtung des Strömungskanals, und ein gummielastischer Dichtungsring zwischen der äußeren Buchse des ersten Verschraubungsteiles und der Außenseite des zweiten Verschraubungsteiles hält Feuchtigkeit von der Metall-auf-Metall-Dichtung fern.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung ersichtlich werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Teile der Verschraubung vor ihrem Zusammenbau,

Fig. 2 einen der Fig. 1 ähnlichen Längsschnitt, in dem die Teile der Verschraubung teilweise miteinander verbunden sind,

Fig. 3 einen der Fig. 1 ähnlichen Längsschnitt, in dem die Teile der Verschraubung ganz miteinander verbunden sind,

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Fig. 4 eine Ansicht der Membran des linken Verschraubungsteiles, gesehen von der Linie 4-4 der Fig. 1 aus,

Fig. 5 einen Schnitt durch die Membran der Fig. 4, gesehen von der Linie 5-5 aus,

Fig. 6 eine Ansicht der Membran des rechten Ver sehr aubung steiles, gesehen von der Linie 6-6 der Fig. 1 aus, und

Fig. 7 einen Schnitt durch die Membran der Fig. 6 entlang der Linie 7-7.

Die in Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellte Rohrverschraubung enthält einen im Bilde linken Verschraubung steil 10 und einen im Bild rechten Verschraubung steil 11. Jeder dieser Teile hat einen Körper 12 bzw. 13 mit je einer Muffe 14 bzw. 15, in der je ein (nicht gezeichnetes) Rohr befestigt ist. Diese Rohre können z.B. Rohre eines Teiles einer Kälteanlage sein.

Der Körper 12 des linken Ver schraubung steiles weist eine äußere Buchse 17 mit Außengewinde auf. An einer Schulter der Innenwand dieser äußeren Buchse ist eine Membran angebracht, und zwar gasdicht angelötet. Im Körper 12 ist ferner eine innere Buchse 19 befestigt ^ sie bildet ein Teilstück der Strömungskanalwand 20. Die Stirnfläche 21 der Buchse 19 befindet sich in einem axial einwärts gerichteten Abstand von der Membran 18. Innerhalb der äußeren Buchse 17, und zwar in axialer Richtung unmittelbar außerhalb der Membran, befindet sich ein gummielastischer Dichtungsring 22. Dieser hat an seinem Außenumfang eine Ringrippe 22, die in einer Ringnut der Innenwand der äußeren Buchse 17 sitzt.

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Der Körper 13 des rechten Verschraubungsteiles 11 bildet einen durch ihn hindurchführenden Strömungskanal 25. Dieser ist durch eine Membran 26 verschlossen, die an einer Schulter der Innenwand dieses Körpers 13 angeordnet und in geeigneter Weise an ihre m Platz befestigt ist. Auf dem Körper 13 des rechten Verschraubungsteiles 11 ist eine Überwurfmutter 27 drehbar angebracht; ihr Innengewinde kann auf das Außengewinde der äußeren Buchse 17 des linken Verschraubungsteils aufgeschraubt werden und zieht dann die beiden Verschraubungsteile aneinander. Am Körper 13 des rechten Verschraubungsteils 11 ist, von seiner Wand sich nach außen erstreckend, ein Einfüll-Nippel 30 angebrachtϊ dieser Nippel 30 enthält ein Ventil 31. Das (nicht gezeichnete) Kältemaschinen-Teilgerät, mit dem die Verschraubung verbunden ist, kann durch das Ventil 31 mit Kältemittel gefüllt werden. Auf dem Nippel 30 ist eine Schutzkappe 32 angebracht.

Das Gewinde der Überwurfmutter 27 kann auf das Außengewinde der äußeren Buchse 17 des linken Verschraubungsteiles 10 geschraubt werden, um die beiden Verschraubungsteile zusammenzuziehen, dadurch die Membranen 18 und 26 zu zerreißen und einen leckdichten Strömungskanal für das Kältemittel oder sonstige Fluid, das in den beiden miteinander verschraubten Leitungssystemen enthalten ist, zu vervollständigen. Die mit Gewinde versehene Innenfläche der Überwurfmutter 27 erstreckt sich vorwärts bis über das linke Ende des Körpers des rechten Verschraubungsteiles 13 hinaus und kann daher das Gewinde der äußeren Buchse 17 des linken Verschraubungsteiles schon erfassen, ehe das Ende des Körpers des rechten Verschraubungsteiles sich an die Membran 18 anlegt. Sobald begonnen wird, die beiden Verschraubungsteile ineinanderzustecken, wird der Körper 13 des rechten Ver schraubung stäes 11 in den gummielastischen Dichtungs-

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ring 22 eingeschoben werden und sich mit seinen Endflächen an die Membran 18 anlegen. Das zylindrische Ende des Körpers 13 des rechten Verschraubungsteiles 11 erzeugt in der Membran 18 eine Umfang s- Zug spannung und bringt die Membran zum Bersten. Indem der Körper 13 des. rechten Verschraubungsteiles 11 weiter in die äußere Buchse 17 hineingeschoben wird, werden die Sektoren der Membran auswärts gedrückt; siehe Fig. 2. Der Innendurchmesser der äußeren Buchse 17 ist größer als der Außendurchmesser des Endes des Körpers 13 des rechten Verschraubungsteiles 11 und läßt daher einen freien Raum, in den die Stücke der Membran 18 sich legen, so daß sie nicht in den Strömungskanal hineinragen und diesen versperren.

Nachdem die Membran 18 geborsten ist, legt sich bei weiterem Zusammenschieben der Verschraubung steile das Ende 21 der inneren Buchse 19 des linken Verschraubungsteiles 11 an die Membran 26 und erzeugt darin in ähnlicher Weise eine Um fangs spannung und bringt, wenn die beiden Verschraubungsteile zusammengezogen werden, die Membran 26 zum Bersten. Der Strömungskanal 25 durch den Körper 13 des rechten Verschraubungsteiles 11 hat einen gleichgroßen Innendurchmesser wie der Strömungskanal 20 durch die innere Buchse 19. Der Strömungskanal weist an dem Ende, in das die Buchse 19 eintaucht, nachdem sie die Membran 26 zum Bersten gebracht hat, eine zylindrische Aussenkung 35 auf, so daß dort sein Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser der inneren Buchse 19 ist und somit dort ein Raum geschaffen ist, der die Sektoren der geborstenen Membran 26 aufnimmt. Die Buchse 19 legt sich mit ihrer Endfläche 21 - deren radial äußere Kante ist abgerundet - an eine radial einwärts hervorstehende Kante an, die von einer achsnormal ebenen Schulterfläche 36 und einer koaxial zylindrischen Fläche 37 des Körpers

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des rechten Verschraubungsteiles gebildet ist, und bildet somit dort eine Metall-auf-Metall-Abdichtung zwischen den beiden Verschraubungsteilen (Fig. 3).

Die Membranen 18 und 26 sind (s. Fig. 4 bis 7) kreisrunde Scheiben aus Metall wie z. B. Aluminium oder Messing. Jede hat auf einer ihrer Seiten zwei sich in Durchmesserrichtung erstreckende, zueinander rechtwinklige Kerben, die das Bersten der Membran, wenn sie an ihrem Umfang eine Zugspannung erhält, erleichtern sollen; die Kerben der Membran für den in Fig. 1 bis Fig. 3 linken Verschraubung steil sind mit 40 und 41, die Kerben für den rechten Verschraubungsteil sind mit 42 und 43 bezeichnet. Die Membranen sind an ihren zugehörigen Verschraubungsteilen so angeordnet, daß die Kerben nach innen gerichtet, d. h. dem Innendruck des Gerätes, an dem die Membran befestigt ist, zugewandt sind. Gekerbte Membranen bieten einem auf ihre gekerbte Seite wirkenden Druck größeren Widerstand als einem auf ihre ungekerbte Seite wirkenden Druck. Wenn die beiden Verschraubungsteile miteinander verbunden werden, entsteht auf der den Kerben abgewandten Seite in Umfang sr ichtung eine Zugspannung , welche die Membran zu zerreißen sucht. Sie bewirkt Bruch längs beider Kerben und teilt die Membran in vier Sektoren; diese werden, wenn die beiden Verschraubungsteile näher zusammengeschraubt werden, zurückgedrängt.

Die Kerben schwächen die Membranen mehr hinsichtlich der zu ihrem Bersten ausgeübten Umfangs-Zugspannung als hinsichtlich des auf ihre andere Seite wirkenden Fluid-Druckes. Der Verschluß durch die Membran ist stark genug, dem Fluid-Druck standzuhalten, ohne daß zusätzliche Sicherheits-Kappen nötig wären, aber er erfordert

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keinen allzu hohen Druck beim Zusammenbau der Verschraubung.

Beim Zusammenbau der Verschraubung bersten die Membranen 18 und 26 in voneinander verschiedenen Stellungen der Verschraubungsteile. Daher ist die zum Zusammenbau der Verschraubung nötige Kraft nur halb so groß wie die zum Bersten einer einzigen Membran nötige Kraft.

Der axiale Zwischenraum zwischen der Membran 18 und der Kante der Endfläche 21 der inneren Buchse 19 ist in solchem Verhältnis zum Durchmesser der äußeren Buchse 17, daß die Sektoren der Membran 18, während sie zurückgedrängt werden, an die Buchse nicht anstoßen. In ähnlicher Weise ist die Schulter fläche 36 des Körpers 13 des rechten Verschraubungsteiles weit genug von der Membran 26 entfernt, daß die Sektoren der Membran, wenn sie zurückgedrückt werden, nicht an die Endfläche 21 der Buchse 19 anstoßen. Wenn die beiden Verschraubungsteile fertig zusammengeschraubt sind, dann sind beide Membranen aus dem Strömungsweg heraus weggebogen, und der Monteur kann fühlen, wann die Metall-auf-Metall-Berührung zwischen der Schulterfläche in der Wand des Körpers 13 des rechten Verschraubungsteiles und der Endfläche 21 der Buchse 19 des linken Verschraubungsteiles beginnt. Durch eine zusätzliche Umdrehung der Überwurfmutter 27 werden diese Flächen so fest aufeinandergepreßt, daß die Metall-auf-Metall-Dichtung perfekt wird.

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Claims

Ansprüche

!./Rohrverschraubung, gekennzeichnet durch

a) einen ersten Verschraubungsteil (10), dessen Körper (12) einen Strömungskanal (20) bildet und eine äußere Buchse (17) bildet,

b) eine Membran (18), die am Ende dieser äußeren Buchse (17) angebracht ist und den Strömungskanal (20) verschließt,

c) eine innere Buchse (19), die innerhalb des Körpers (12) des ersten Verschraubungsteiles (10), und zwar innerhalb der äußeren Buchse (17) und mit radialem Abstand von dieser angeordnet ist und den Ström ungskaiial (20) auf einem Teil seiner axialen Erstreckurig begrenzt und deren Ende (21) axial innerhalb der Membran (18) angeordnet ist,

d) einen zweiten Verschraubungsteil (11), dessen Körper (13) selbst den Strömungskanal (25) durch diesen Teil (ll) bildet,

e) eine Membran (26), die am inneren Ende des Körpers dieses zweiten Verschraubungsteils (ll) angebracht ist und dessen Strömungskanal (25) verschließt,

f) eine Vorrichtung (27), mittels deren der erste und der zweite Verschraubungsteil (10, 11) zusammengezogen werden können, wobei das innere Ende des Körpers (13) des zweiten Teiles (ll) die am Ende des Körpers (12) des ersten Teiles (10) angebrachte Membran (18) berührt und zerreißt und danach das Ende (21) der innerhalb der

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äußeren Buchse (17) des ersten Verschraubungsteils (10) angeordneten inneren Buchse (19) die am Ende des Körpers (13) des zweiten Verschraubung steiles (ll) angebrachte Membran (26) berührt und zerreißt und somit eine Verbindung zwischen den beiden Kanälen (20, 25) herstellt.
2. Rohrverschraubung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen gummielastischen, feuchtigkeitssicheren Dichtungsring (22) zwischen der äußeren Buchse (17) des ersten Verschraubungsteiles (10) und dem Körper (13) des zweiten Verschraubungsteiles (ll).
3. Rohrverschraubung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gummielastische Dichtungsring (22) axial außerhalb der nahe dem Ende der äußeren Buchse (17) des ersten Verschiaubungsteiles (10) angebrachten Membran (18) angeordnet ist.
4. Rohrverschraubung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch miteinander zusammenwirkende Stirnflächen (21 bzw. 36) des ersten und des zweiten Verschraubung steils (10 bzw. ll), die, wenn die beiden Verschraubungsteile (10, 11) weiter bis hinaus über den Punkt, an dem die zweite Membran (18) birst, zusammengezogen werden, sich aneinander anlegen und den Strömungskanal (20, 25) zwischen den beiden Verschraubungsteilen (10, 11) abdichten.
5. Rohrverschraubung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Abdichtung des Strömungskanals (20, 25) zwischen metallischen Oberflächen (21, 36) stattfindet und daß außer ihr eine gummielastische, feuchtigkeits sichere Abdichtung (22) zwischen dem

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Körper (2) des ersten Abdichtungsteiles und dem Körper (13) des zweiten Verschraubungsteiles (ll), und zwar außerhalb der metallischen Dichtung (21, 36) des Strömungskanals, angeordnet ist.
6. Rohrverschraubung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (12) des ersten Verschraubungsteiles (1O) mit Außengewinde versehen und daß auf dem Körper (13) des zweiten Verschraubungs teils (ll) drehbar eine mit Innengewinde versehene Überwurfmutter (27) angeordnet ist, die mit dem Außengewinde des ersten Teiles (12) zusammenwirkt, um die Körper (12, 13) der beiden Verschraubungsteile (10, ll) zusammenzuziehen.
7. Rohrverschraubung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der äußeren Buchse (17) des ersten Verschraubungsteiles (10) einen Durchmesser hat, der größer als der Durchmesser der Außenfläche des Körpers (13) des zweiten Verschraubungsteiles (ll) ist, und daß die Innenfläche des Körpers (13) des zweiten Verschraubungsteiles (ll) einen Durchmesser (35) hat, der größer als der Außendurchmesser der innerhalb des Körpers (12) des ersten Verschraubungsteiles (1O) angeordneten inneren Buchse (19) ist, und daß beim Ineinanderschieben der beiden Verschraubung steile (10, 11) die äußere Buchse (17) und die innere Buchse (19) teleskopartig außerhalb bzw. innerhalb des Körpers (13) des zweiten Verschraubungsteiles (ll) entlanggleiten und daß die Außenflächen ausreichenden radialen Abstand von den Innenflächen haben, Platz für die Sektoren der geborstenen Membranen (18, 26) zu lassen.
8. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Körper (12, 13) der beiden Verschraubungsteile (10, 11) einen unbehinderten Strömungskanal (20, 25) bilden.
9. Rohrverschraubung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (20, 25) konstanten Durchmesser hat.
10. Rohrverschraubung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall-auf-Metall-Abdichtung (21, 36) zwischen einer abgerundeten Kante am Ende (21) der inneren Buchse (19) des Körpers

(12) des ersten Verschraubungsteiles (10) und einer einwärts vorspringenden Kante zwischen einer achsnormal-ebenen Schulterfläche (36) und einer koaxial-zylindrischen Fläche (37) des Körpers (13) des zweiten Verschraubungsteiles (ll) bewirkt ist.
11. Rohrverschraubung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen (18, 26) an ihrer Innenfläche mit in Durchmesserrichtung angeordneten Kerben (40 - 43) versehen sind.
12. Rohrverschraubung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede Membran (18, 26) zwei Kerben (40, 415 42, 43) aufweist, die in Durchmesserrichtung und rechtwinklig zueinander angeordnet sind, so daß jede Membran längs der Kerben in vier Sektoren zerbirst .

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