DE2700925A1

DE2700925A1 - Schneidringkupplung fuer rohrleitungen

Info

Publication number: DE2700925A1
Application number: DE19772700925
Authority: DE
Inventors: Mike D Kotsakis
Original assignee: Gould Inc
Current assignee: Gould Inc
Priority date: 1976-01-09
Filing date: 1977-01-08
Publication date: 1977-07-21
Also published as: US4022497A; AU2091876A; JPS5285709A; GB1523701A; BR7700047A; NL7700193A

Description

EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT

PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

Gould Inc. 246/87

Schneidringkupplung für Rohrleitungen

Die Erfindung betrifft eine einteilige Schneidringkupplung zum Anschluß eines durch die Kupplung hindurchgeführten Rohres an ein Aufnahmestück, die aus einem an dem einen Ende mit einem Außengewinde und an dem anderen Ende mit einem Schneidring versehenen Körper besteht, wobei zwischen den beiden Enden ein eine Sollbruchstelle enthaltendes

Verbindungsstück vorgesehen ist.

Schneidringkupplungen für Rohrleitungen sind seit langem üblich. Grundsätzlich wird dabei ein Schneidring durch axiales Verschieben gegen einen Klemmsitz radial so verformt, daß er das durch seine Öffnung verlaufende Rohr in einer Einschneidbewegung erfaßt und auf diese Weise einen flüssigkeitsdichten Sitz erzeugt. Bei einer Reihe von Ausführungsformen besteht die

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Schneidringkupplung aus einer rait einem Innengewinde versehenen Oberwurfmutter und aus einem mit einem Außengewinde versehenen Aufnahmestück, auf das die überwurfmutter aufgeschraubt wird. Das an dem Aufnahmestück anzuschließende Rohr wird durch eine in der überwurfmutter vorgesehene öffnung hindurchgesteckt, wobei zwischen dem Aufnahmestück und der Oberwurfmutter ein das Rohr umgebender Schneidring vorgesehen ist. Beim Anziehen der überwurfmutter wird der Schneidring am Grund des Aufnahmestückes gegen einen Klemmsitz gedruckt, wodurch dieses Ende des Schneidringes nach innen in Richtung auf das Rohr zusammengedrückt wird. Dabei dringt der Schneidring in die Oberfläche des Rohres unter gleichzeitiger, geringer Verformung desselben ein, wodurch der flüssigkeitsdichte Sitz zustande kommt.

Bei einteiligen Schneidringkupplungen - hierauf bezieht sich die Erfindung - ist ein Körper vorgesehen, der an dem einen Ende mit einem Außengewinde und an dem anderen Ende mit einem abscherbaren Schneidring versehen ist. Zwischen dem Schneidring und dem Außengewinde ist eine Sollbruchstelle vorgesehen, die beim Festziehen des Körpers gegenüber einem Aufnahmestück abgeschert wird, wodurch dann im Prinzip derselbe Zustand vorhanden ist, wie bei mehrteiligen Schneidringkupplungen.

Einteilige Schneidringkupplungen weisen mehrere Vorteile auf/ z.B. ist der Schneidring grundsätzlich gegenüber dem Aufnahmestück richtig positioniert , wodurch das Einstecken eines Rohres niemals durch Schiefliegen des Schneidringes behindert wird. Außerdem kann bei einer einteiligen Schneidringkupplung der Schneidring niemals mit der falschen Seite nach vorn in das Aufnahmestück eingesetzt werden (US-PS 3 743 324). Darüber hinaus ist eine einteilige Schneidringkupplung in der

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Herstellung billiger. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Kupplungskörper den Schneidring führt und so verhindert wird, daß der Schneidring bis zum Einschneiden in die Oberfläche des Rohres sich verkantet. Denn normalerweise schert die Sollbruchstelle erst dann ab, nachdem der Schneidring tatsächlich mit dem Rohr in Kontakt gekommen ist.

Die in der vorgenannten US-PS 3 743 324 offenbarte Schneidringkupplung weist als Sollbruchstelle einen Schersteg auf, der durch eine äußere, umlaufende Schernute und durch eine innere, ebenfalls umlaufende Schernute gebildet wird, wobei beide Nuten einen Abstand voneinander aufweisen. Unter den normalen Anzugskräften bei der Montage einer solchen Schneidringkupplung schert der Schersteg ab, so daß sich der Schneidring bei weiterem Anziehen des mit dem Außengewinde versehenen Körpers nicht mehr mitdreht, sondern an dem Rohr anliegt. Dazu ist es erforderlich, daß der Schersteg im Scherbereich dünn genug ist, damit auch tatsächlich unter normalen Montagekräften der Schervorgang zustande kommt. Ein solcher Abschervorgang kann übrigens daran festgestellt werden, daß beim Einschrauben des Körpers ein gewisses Nachgeben zu spüren ist, worauf ein oder zwei weitere Umdrehungen genügen, um den Rohranschluß endgültig herzustellen, der dann mit Sicherheit flüssigkeitsdicht ist. Dazu muß aber auf jeden Fall ein ausreichend dünner Schersteg im Bereich der Sollbruchstelle vorhanden sein, damit auch unter normalen Anzugskräften der Schervorgang zustande kommt. Bei einem zu dicken Schersteg kommt es nämlich womöglich erst bei sehr hohen Anzugskräften oder gar nicht zu einem Abscheren des Schneidringes von dem mit einem Außengewinde versehenen Körper.

Falls das Abscheren des Schneidringes bei der Montage

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der Kupplung nicht zustande kommt, hat das verschiedene, bekannte Probleme zur Folge. Zum einen dreht sich dann nämlich der Schneidring mit dem Körper beim Einschrauben in das Aufnahmestück mit, wodurch die gewünschte Abdichtung zwischen Schneidring und Rohr ausbleibt, weil im allgemeinen die Außenwand des Rohres unregelmäßig gegenüber der umlaufenden Schneidkante des Schneidringes ausgebildet ist, so daß kein Dichtungseffekt zustande kommt. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß im Falle einer Demontage der Kupplung die Rohrwand verschrammt oder beschädigt wird, wenn der Körper mit dem immer noch daran befestigten Schneidring aus dem Aufnahmestück entfernt wird. Bei einer linearen Bewegung schrammt dann nämlich die umlaufende Schneidkante des Schneidringes über die äußere Wand des Rohres. Bei der überwachung der Herstellung von derartigen Schneidringkupplungen besteht also permanent das Problem, den Schersteg ausreichend dünn zu halten, damit es zu dem gewünschten Abscheren kommt. Es hat sich als schwierig erwiesen, die Toleranzen für den Abstand der inneren Schernute von der äußeren Schernute in dem gewünschten Bereich zu halten.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, eine einteilige Schneidringkupplung zu schaffen, bei deren Herstellung gröbere Toleranzen zugelassen werden können und bei der die Sicherheit, daß ein Abscheren des Schersteges unter normalen Montagebedingungen eintritt, beträchtlich vergrößert wird.

Die Erfindung besteht darin, daß das Verbindungsstück im Bereich der Sollbruchstelle zwei äußere, nämlich eine vordere, dem Schneidring zugewandte und eine hintere, dem Gewinde zugewandte, jeweils umlaufende Schernuten und eine zwischen den äußeren Schernuten angeordnete innere,umlaufende Schernut auf-

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weist, wobei die innere Nut zusammen mit den beiden äußeren Nuten jeweils einen Schersteg bilden.

Die Erfindung sieht also statt einer einzigen Sollbruchstelle zwei Scherstege vor, die dadurch entstehen, daß zwischen den beiden äußeren Schernuten eine innere Schernut plaziert ist. Bei der mechanischen Bearbeitung kann z.B. zur Ausarbeitung der inneren Schernut ein Formstahl innerhalb der Bohrung der einteiligen Schneidringkupplung verwendet werden, während die äußeren Schernuten mit ähnlichen Schneids.tählen oder mit Hilfe anderer mechanischer Bearbeitungsverfahren hergestellt werden. Es sei darauf hingewiesen, daß die innere Schernut von der vorgesehenen Stelle in axialer Richtung geringfügig abweichen kann, wobei aber trotzdem ein genügend dünner Schersteg bestehen bleibt, was für den Fall gilt, daß die innere Schernut zwischen den äußeren Schernuten verbleibt. Bei einer axialen Abweichung von der vorgesehenen Stelle der inneren Schernut wird der eine der beiden Scherstege entsprechend dünner, während der andere dicker wird. Als Folge davon kann eine größere Abweichung der Lage der Schernuten gegeneinander als bei bisher üblichen Schneidringkupplungen in Kauf genommen werden, bei denen der Abstand zwischen der äußeren und der inneren Schernut sehr genau eingehalten werden muß. Wenn bei der Erfindung die innere Schernut übermäßig gegenüber den äußeren Schernuten versetzt angeordnet ist, so bricht der Schneidring bereits während der mechanischen Bearbeitung ab, so daß eine für den praktischen Betrieb unannehmbare Abweichung kaum vorkommen kann. Bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schneidringkupplung ist einer der beiden Scherstege stets ausreichenddünn, um bei der normalen Montage abzuscheren.

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In einer bevorzugten Ausfuhrungsform sind alle Schernuten als winkelförmige Einschnitte ausgebildet, von denen die eine Seite rechtwinklig zur Längsachse der Kupplung und die andere in einem spitzen Winkel dazu verläuft, bzw. beide Seiten in einem spitzen Winkel dazu verlaufen. Selbstverständlich können die Scheitel mit einem kleinen Radius versehen und die Verbindung zwischen unmittelbar nebeneinanderliegenden Seiten der äußeren Nut-Einschnitte mit einem kleinen Radius versehen sein. Vorzugsweise weisen die Scherstege über einen endlichen Bereich eine gleichbleibende Dicke auf, was z.B. dadurch erreicht wird, daß die Seiten des inneren Nuten-Einschnittes parallel zu denen der äußeren Schernuten-Einschnitte verlaufen.

Der Begriff "Seite" im Zusammenhang mit den winkelförmigen Einschnitten der Schernuten bezieht sich natürlich auf die Querschnittsfläche der Schneidringkupplung. Es sei darauf hingewiesen, daß es sich hierbei um Ringflächen bzw. um Mantelflächen von Kegelstümpfen handelt, also um räumliche Flächengebilde. Der Einfachheit halber ist jedoch der Begriff "Seite" verwendet worden.

Es ist äußerst zweckmäßig, die vordere, äußere Schernut gegenüber der inneren Schernut so auszurichten, daß der Scheitel der vorderen, äußeren Schernut unterhalb des Scheitels der inneren Schernut liegt. Beim Abscheren gelangt dann eine Seite der vorderen, äußeren Schernut in Klemmkontakt mit einer Seite der inneren Schernut, wobei das äußere Ende des Schneidringes in Richtung auf die Rohrwand zugebogen wird, wenn die Kupplung festgezogen wird.

Bei all diesen Ausführungsbeispielen verursacht eine axiale Abweichung von der vorgesehenen Stelle der inneren Schernut, daß der eine Schersteg dicker wird, während der andere entsprechend dünner wird, wobei jeweils die Scherstege

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für einen endlichen Bereich eine gleichbleibende Dicke aufweisen.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert; es bedeuten:

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im

Schnitt, der erfindungsgemäßen einteiligen, in ein Aufnahmestück eingeschraubten Schneidringkupplung nach dem festen Anziehen,

Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise im

Schnitt, der einteiligen Schneidringkupplung vor der Montage,

Fig. 3 eine Ausschnittvergrößerung im

Schnitt der Sollbruchstelle gemäß Fig. 2 und

Fig. 4 eine Ausschnittvergrößerung gemäß

Fig. 3 einer weiteren Ausführungsform der Sollbruchstelle.

In Fig. 1 ist gezeigt, wie ein Rohr 1 an ein Aufnahmestück 5 angeschlossen ist. Das Aufnahmestück besteht im wesentlichen aus drei Teilen, nämlich einem Einschraubteil 6 mit einem Innengewinde 12, einem Verschraubungsteil 7 mit einem Außengewinde und einem dazwischen gelegenen Distanzteil 8.

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"" β —

/ 44.

Durch das Aufnahmestück 5 führt eine Bohrung 9 hindurch, innerhalb der eine umlaufende Klemmflache 10 und eine umlaufende Schulter 11 vorgesehen ist. In der dargestellten Lage liegt das Rohr 1 an der Schulter 11 an, es kann jedoch ebenso in einer geringen Entfernung von der Schulter 11 angeordnet sein.

Die in Fig. 2 dargestellte einteilige Schneidringkupplung 14 weist ebenfalls eine Bohrung 15 auf, die im in das Aufnahmestück 5 eingeschraubten Zustand (Fig. 1) mit der Bohrung 9 des Aufnahmestückes koaxial verläuft. Dabei greift ein Außengewinde 16 unterhalb eines Sechskantkopfes 18 in das Innengewinde 12 des Aufnahmestückes 5 ein.

Im Anschluß an das Außengewinde 16 ist über eine Sollbruchstelle 22 ein Schneidring 2 0 angebracht, der an seinem vorderen Ende eine konische Nase 21 trägt. Im fertig montierten Zustand der Schneidringkupplung 14 liegt die konische Nase an der Klemmfläche 10 an und wird von ihr in Richtung auf das darinnen liegende Rohr zusammengedrückt. Dieser Zustand tritt dann ein, wenn nach dem Abscheren der Sollbruchstelle 22 der Kupplungskörper 14 gegenüber dem Aufnahmestück 5 fest angezogen wird.

Die Sollbruchstelle 22 ist in Fig. 3 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Sie wird unter anderem mit Hilfe einer umlaufenden, inneren Schernut 24 gebildet, die als radialer, winkliger Einschnitt von der Bohrung 15 aus in den Kupplungskörper 14 eingebracht ist und eine vertikal zur Längsachse der Schneidringkupplung verlaufende Seite 26 und eine spitzwinklig zu dieser Achse verlaufende Seite 28 aufweist. Die beiden Seiten 26 und 28 treffen sich in einem Scheitel 29.

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Außerdem wird die Sollbruchstelle 22 noch von zwei umlaufenden, äußeren Schernuten, nämlich der vorderen Nut 31 und einer hinteren Schernut 30 gebildet. Beide äußeren Schernuten 30 und 31 sind, was sehr zweckmäßig ist, als radiale äußere Winkel-Einschnitte ausgebildet, insbesondere weist die hintere Nut 30 eine vertikal zur Längsachse der Schneidringkupplung 14 verlaufende Seite 32 und eine kürzere, in einem spitzen Winkel zu dieser Achse verlaufende Seite 33 auf. Die vordere, äußere Schernut 31 ist ähnlich geformt, sie ist durch eine rechtwinklig zu der genannten Achse verlaufende Seite 34 und eine längere, dazu in einem spitzen Winkel verlaufende Seite 35 begrenzt. Zwischen jedem der genannten Seitenpaare befindet sich jeweils ein Scheitel, z.B. der Scheitel 36 zwischen den Seiten 34 und 35. Es sei darauf hingewiesen, daß alle Seiten, die einen Teil der äußeren Schernuten bilden, als räumliche Flächen,also dreidimensional ausgebildet sind, die Betrachtung sich aber nur auf die Querschnittsfläche bezieht.

Zwischen der vorderen, äußeren Schernut 31 und der inneren Schernut 24 befindet sich ein vorderer Schersteg 37, der als radial verlaufender Wandbereich mit einer über eine endliche Strecke gleichbleibenden Stärke ausgebildet ist, wobei er im wesentlichen durch die Seite 26 der inneren Nut 24 und der parallel dazu verlaufenden Seite 34 der vorderen, äußeren Schernut 31 gebildet wird. Zwischen den in einem spitzen Winkel zu der Schneidringkupplungs-Längsachse verlaufenden Seiten 33 und 28 der hinteren, äußeren Schernut 30 bzw. der inneren Nut 24 ist ein zweiter, hinterer, ebenfalls umlaufender Schersteg 38 vorgesehen, der mit dem vorderen Schersteg 37 über einen ebenen Rückenbereich 40 verbunden ist. Es ist deutlich zu erkennen,

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daß die beiden Scherstege 37 und 38 miteinander einen Winkel bilden, wobei die gedachte Verlängerung des vorderen Schersteges 37 die Längsachse der Schneidringkupplung 14 in einem rechten Winkel und die gedachte Verlängerung des Schersteges die Achse unter einem spitzen Winkel schneidet.Vorteilhaft für die Ausgestaltung der inneren Schernut 24 und der hinteren, äußeren Schernut 30 ist ein Winkel von 45° zwischen beiden Seiten. Der Winkel zwischen den Seiten der vorderen, äußeren Schernut 31 beträgt vorzugsweise 70°. Es können natürlich auch andere Winkelbeträge zwischen den einzelnen Seiten und andere Schernuten-Konfigurationen gewählt werden, es kommt jedoch darauf an, daß die Scherstege jeweils eine gleichmäßige Dicke aufweisen.

Der Scheitelpunkt 36 der vorderen, äußeren Schernute 31 befindet sich auf einem kleineren Durchmesser als der Scheitelpunkt 29 der inneren Schernut 24. Das hat zur Folge, daß nach dem Abscheren des vorderen Schersteges 37 die schräg zur Längsachse der Schneidringkupplung 14 verlaufende Seite 28 , die ebenfalls schräg zu dieser Achse verlaufende Seite 35 der vorderen, äußeren Schernut übergreift. Damit wird die Seite 28 zur Klemmflache für das rechte Ende des Schneidringes 20, was dazu führt, daß dieses Ende beim Anziehen des Kupplungskörpers 14 in Richtung auf das Rohr 1 zusammengedrückt wird und mit einer an diesem Ende vorgesehenen Schneidkante 42 in den äußeren Wandbereich des Rohres eindringt. Am anderen Ende des Schneidringes 20 ist eine weitere Schneidkante 42 vorgesehen, die jedoch mit Hilfe der Klemmfläche 10 innerhalb des Aufnahmestückes 5 wirksamt wird (Fig. 1).

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Ausgestaltung der Sollbruchstelle dargestellt. Hierbei weisen

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beide Seiten 46 und 48 der inneren Schernut 45 einen Winkel gegenüber der Schneidringkupplung-Längsachse auf, und außerdem beträgt der Winkel am Scheitel 49 zwischen diesen beiden Seiten mehr als 45°. Die beiden äußeren, zu beiden Seiten der inneren Schernut angeordneten Schernuten 52 und 50 sind in bezug auf ihre Lage ähnlich denen gemäß Fig. 3 angeordnet, wobei wiederum der Scheitel 53 der vorderen, äußeren Schernut 52 auf einem kleineren Durchmesser liegt als der Scheitel 49 der inneren Schernut 45. Das hat wiederum zur Folge, daß der erwünschte Klemmeffekt an der Seite 46 nach dem Abscheren des vorderen Schersteges 56 eintritt.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel weisen beide Scherstege 56 und 54 annähernd eine gleichmäßige Dicke auf. Natürlich kann der Scheitel 49 der inneren Schernute 45 mit einem kleinen Radius versehen sein; auch kann die Verbindung zwischen den entsprechenden Seiten der beiden äußeren Schernuten 50 und 52 mit Hilfe eines Bogens miteinander verbunden sein.

Je nach der Lage der inneren Schernut 45 zwischen den äußeren Schernuten 50 und 52 ist einer der beiden Scherstege 54 oder 56 grundsätzlich dünn genug, um als Schersteg zu dienen, wobei dann der andere Schersteg entsprechend dicker ausfällt, so daß in jedem Fall gewährleistet ist, daß unter normalen Montagekräften die Sollbruchstelle abschert. Im Normalfall, wenn also keine größere Lageabweichung der inneren Schernut 45 vorhanden ist, sind beide Scherstege 54 und 56 ungefähr gleich dick. Wenn jedoch eine axiale Verschiebung der inneren Schernut 45 eintritt, wird einer der beiden Scherstege unter Beibehaltung einer gleichen Dicke über einen endlichen Bereich dicker, während der andere dünner wird, wodurch sichergestellt

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ist/ daß auf jeden Fall einer der beiden Scherstege während der Montage abschert.

- Patentansprüche -

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Leerseite

Claims

P a te η tan s p-r Ü c h e

1./ Einteilige Schneidringkupplung zum Anschluß eines durch

ie Kupplung hindurchgeführten Rohres an ein Aufnahmestück, die aus einem an dem einen Ende mit einem Außengewinde und an dem anderen Ende mit einem Schneidring versehen Körper besteht, wobei zwischen den Enden ein eine Sollbruchstelle enthaltendes Verbindungsstück vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück im Bereich der Sollbruchstelle (22) zwei äußere, nämlich eine vordere (31), dem Schneidring (20) zugewandte, und eine hintere (30) dem Gewinde (16) zugewandte, jeweils umlaufende Schernuten und eine zwischen den äußeren Schernuten angeordnete innere, umlaufende Schernut (24) aufweist, wobei die innere Nut zusammen mit den beiden äußeren Nuten jeweils einen Schersteg (37, 38) bildet.

2. Schneidringkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schernuten (24, 30, 31) als im Querschnitt winkelförmige Einschnitte ausgebildet sind, also von je zwei Seiten (26, 28) und einem davon eingeschlossenen Scheitel begrenzt sind.

3. Schneidringkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Scheitel (36) der vorderen, äußeren Schernut (31) auf einem kleineren Durchmesser befindet als der Scheitel (29) der inneren Schernut (24), und daß im Falle des Abscherens des vorderen Schersteges (37) die eine Seite (28) ;

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der inneren Nut die eine Seite (35) der vorderen, äußeren Nut übergreift.

4. Schiieidringkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine der beiden Seiten (32, 34) der äußeren Nuten (30, 31) senkrecht zur Kupplungsachse und die jeweils anderen Seiten (33; 35) unter einem spitzen Winkel zu dieser Achse verlaufen.

5. Schrieidringkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scherstege (37, 38) über einen endlichen bereich eine gleichbleibende Dicke aufweisen.

6. Schneidringkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seite (26) der inneren Nut (24) in einem rechten Winkel zu der Kupplungsachse und die andere Seite (28) in einem spitzen Winkel dazu verläuft.

7. Schneidringkupplung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Schersteg (37) im wesentlichen durch die rechtwinklig zur Kupplungsachse verlaufenden Seiten (26, 34) der vorderen Schernut (31) und der inneren Schernut (24) gebildet ist, und daß der hintere Schersteg (33) durch die in einem spitzen Winkel zu der Kupplungsachse verlaufenden Seiten (28, 33) der hinteren Schernut (30) und der inneren Schernut gebildet ist.

8. Schneidringkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide ScherStege (37, 38) annähernd die gleiche Dicke aufweisen.

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9. Schneidringkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seiten (32, 33) der hinteren Schernut (30) und der inneren Schernut (24) einen Winkel von 45° und die Seiten (34, 35) der vorderen Schernut

(31) einen Winkel von 70° einschließen.

10. Schneidringkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten (46, 48) der inneren Schernut (45) einen Winkel von mehr als 45° einschließen.

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