DE3025292C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohrverbinder für Hochdruckfluid­ leitungen, insbesondere für Drücke über 1.000 bar, bestehend aus einem Verschraubungskörper mit einem Außengewinde, einer auf den Verschraubungskörper aufschraubbaren Überwurfmutter, wobei Körper und Mutter jeweils eine zentrale Bohrung mit einem kreiszylindrischen und einem daran anschließenden kegligen Ab­ schnitt besitzen, einem aus verformbarem Metall bestehenden Quetschring, der an einem Endabschnitt radial nach innen wei­ sende ringförmige Haltezähne und am anderen Endabschnitt eine zum Innenkegel des Verschraubungskörpers komplementäre Kegel­ fläche bestimmter Länge aufweist, und einem Dichtungsring, der aus verformbarem Material geringerer Härte als der Quetschring besteht und axial mit diesem zusammenwirkt.

Ein Rohrverbinder dieser Gattung ist aus der FR-OS 24 06 773 bekannt. Der bekannte Verbinder soll das Abfließen von Dich­ tungsmaterial durch Kaltfluß vermeiden; dieser Aufgabe wird er jedoch bei hohen Drücken des Fluids nicht gerecht, weil dessen Druckstöße zu einem Lockerwerden der Bauteile im Dichtungsbe­ reich führen, so daß durch die dabei entstehenden Spalte Dich­ tungsmaterial abfließen kann. Außerdem ist der bekannte Verbin­ der aufwendig und umständlich zu montieren, weil seine kreis­ ringförmige Dichtung durch ein weiteres Bauteil gegen uner­ wünschte Verstellung gesichert werden muß und eine besondere Vorrichtung erforderlich ist, die eine Nutung des zu verbinden­ den Rohrs möglich macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rohrverbinder zu schaffen, dem diese Nachteile nicht anhaften. Ausgehend von dem bekannten Verbinder wird das dadurch erreicht, daß am Quetschring an dem die Kegelfläche aufweisenden Endabschnitt eine dünne Lippe ausgebildet ist, die bei der Montage mittels des Dichtungsrings gegen das einzuschiebende Rohr andrückbar ist.

Aufgrund dieser Ausgestaltung wird jegliches Abfließen von Dichtungsmaterial unmöglich gemacht. Wie bei dem bekannten Ver­ binder verhindert die zum Innenkegel des Verschraubungskörpers komplementäre Kegelfläche des Quetschrings ein Abfließen von Dichtungsmaterial entlang dem Verschraubungskörper, während ein Abfließen von Dichtungsmaterial entlang dem Rohr durch die ebenfalls zum Quetschring gehörende Lippe unmöglich gemacht wird, die bei der Montage durch den Dichtungsring gegen das Rohr an- und auf diesem plattgedrückt, d. h. praktisch mit dem Rohr verklebt wird.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung weist die Lippe in ihrem dem Quetschring zugewandten Bereich eine Querschnittsverminderung auf. Dadurch wird das An- bzw. Platt­ drücken der Lippe gegen das bzw. auf dem Rohr erleichtert, so daß der Abdichtungsvorgang schon bei verhältnismäßig niedrigem Druck des Dichtungsrings auf die Lippe eingeleitet wird.

Darüber hinaus ermöglicht diese Ausgestaltung der Lippe jedoch gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung, daß Dichtungsring und Quetschring zusammengefaßt und formschlüssig miteinander verbunden sind, wobei die Ringe durch die Lippe und die Kegelfläche verlängert sind, von denen die dem kreiszylind­ rischen Abschnitt des Quetschrings zugehörige Lippe der Bohrung des Dichtungsrings zugeordnet ist und diese verlängert, während die Kegelfläche des Quetschrings der Kegelfläche des Dichtungs­ rings zugeordnet ist und diese verlängert, und daß die hinter­ schnittenen Bereiche den Formschluß des Dichtungsrings auf dem Quetschring sicherstellen. Auf diese Weise bilden Quetsch- und Dichtungsring ein Bauteil.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß der Dichtungsring in einem vom Innenkegel, dem Rohr, der Lippe und der Schulter um­ schlossenen Raum gehalten ist, wobei sein Überschußanteil al­ lein in einen Ringspalt zwischen Rohr und Verschraubungskörper hineinpreßbar und dort als der Druckrichtung des Fluids entge­ genwirkender Hohlkolben angeordnet ist. Dadurch wird eine zu­ sätzliche Verankerung bzw. Verklebung der Dichtung erzielt; eine Pumpwirkung der Dichtung ist unmöglich.

Schließlich schafft die erfindungsgemäße Ausgestaltung nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Möglichkeit, daß die am Innenkegel des Verschraubungskörpers blockierte Kegelfläche des Quetschrings bei dessen Drehung während der Kerboperation der Haltezähne auf dem Rohr ein Bremsorgan bildet. Die Kegel­ fläche des Quetschrings beteiligt sich bei dessen Einführung am Bremsvorgang, indem sie den Kontaktdruck des Quetschrings am Eingang des kegligen Abschnitts des Verschraubungskörpers er­ höht; ergänzend dazu wirkt der Kontaktdruck der hinteren Verti­ kalschulter des Quetschrings an der vorderen Schulter des Ver­ schraubungskörpers sowie der nach unten gerichteten Fläche der Lippe am Rohr. Die Kegelfläche des Quetschrings bewirkt also eine Bremsung von dessen Drehbewegung und von dessen Axialver­ schiebung.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Es zeigen

Fig. 1 eine Halbansicht des Rohrverbinders in montierter Stel­ lung vor dem Anziehen der Überwurfmutter im Längs­ schnitt,

Fig. 2 eine gleiche Schnittansicht in montierter und ver­ schraubter Stellung,

Fig. 3 eine im Längsschnitt dargestellte Detailansicht der An­ ti-Kaltflußmittel in vergrößertem Maßstab und

Fig. 4 eine Schnittansicht der zu einer einstückigen Baueinheit zusammengefügten Ringe.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Rohrverbinder weist einen Verschraubungskörper 1 mit einem kreiszylindrischen Abschnitt 1 a, einer vorderen Schulter 1 b, einem Außengewinde 1 c und einem den Abschnitt 1 a mit der Schulter 1 b verbindenden kegligen Ab­ schnitt 1 d auf. Auf den Verschraubungskörper 1 ist eine Über­ wurfmutter 2 mittels eines Innengewindes 2 a aufgeschraubt; die Mutter 2 weist einen kreiszylindrischen Abschnitt 2 b und einen der Schulter 1 b zugewandten kegligen Abschnitt 2 c auf.

Verschraubungskörper 1 und Überwurfmutter 2 bilden in ihrer miteinander verbundenen Stellung ein inneres Lager, das komple­ mentäre Formen eines einstückigen Bauteils darstellt, das aus einem Dichtungsring 3 und einem Quetschring 4 zusammengesetzt ist. Die Ringe 3 und 4 bestehen aus unterschiedlichen Werkstof­ fen. Der Quetschring 4 ist aus einem streckbaren Werkstoff ho­ her Festigkeit, z. B. aus geglühtem Stahl, gefertigt, wobei die Härte allerdings niedriger als die des für den Verschraubungs­ körper 1 verwendeten Werkstoffs sein muß; seine Oberfläche ist jedoch derart gehärtet, daß sich die ringförmigen Haltezähne 4 g im Rohr 5 eingraben. Der Dichtungsring 3 ist aus einem verform­ baren Werkstoff hergestellt, dessen Härte niedriger als die des Quetschrings 4 ist; der Werkstoff sollte halb-hart bis halb­ weich sein und unter hohem Druck eine plastische Verformung zu­ lassen, wie das bsp. bei Polyamiden der Fall ist, die chemisch allen bekannten synthetischen oder aus Erdöl gewonnenen Ölen sowie den höchsten in Kreisläufen zur hydraulischen Steuerung vorkommenden Temperaturen widerstehen. Bei steigenden Tempera­ turen erweicht dieser Werkstoff geringfügig; er verhält sich dann wie ein fließfähiges Material, das sich mit den metalli­ schen Bereichen, mit denen es in Berührung steht, verbinden kann.

Der Dichtungsring 3 läßt eine vordere Stirnfläche 3 a, eine dar­ an anschließende Kegelfläche 3 c, einen am anderen Ende befind­ lichen hinterschnittenen Bereich 3 d mit vorspringendem Bereich 3 g und eine kreiszylindrische Bohrung 3 f erkennen; mit 3 b ist der Ringspalt zwischen dem kreiszylindrischen Abschnitt 1 a des Verschraubungskörpers 1 und dem Rohr 5 bezeichnet. Der Quetsch­ ring 4 weist einen mittleren, außen kreiszylindrischen Bereich 4 h auf, an den in der Zeichnung rechts ein kegliger Abschnitt 4 c anschließt, während er in der Zeichnung links in eine verti­ kale Schulter 4 e übergeht, an die eine zum kegligen Abschnitt 1 d des Verschraubungskörpers 1 komplementäre Kegelfläche 4 d an­ schließt. Auf die Kegelfläche 4 d folgt erneut eine vertikale Schulter 4 k, an die ein querschnittsverminderter Bereich 4 b einer Lippe 4 a anschließt. Die zentrale Bohrung des Quetsch­ rings 4 läßt von links nach rechts einen kreiszylindrischen Ab­ schnitt 4 f kleineren Durchmessers, einen kreiszylindrischen Ab­ schnitts 4 j größeren Durchmessers und die schon erwähnten ring­ förmigen Haltezähne 4 g erkennen.

Die Haltezähne 4 g wirken mit dem kegligen Abschnitt 4 c zusam­ men, sobald die Überwurfmutter 2 gespannt wird. Aufgrund der dabei erfolgenden Beaufschlagung des Abschnitts 4 c werden die Haltezähne 4 g auf das Rohr 5 gedrückt; das System ist dann selbstkuppelnd, weil jeder Rücklauf des Rohrs 5 unter der Wir­ kung des Drucks ein erneutes Anstellen der Haltezähne 4 g auf dem Rohr 5 und eine Zunahme von deren Eindringen in das Rohr 5 und damit eine Erhöhung der Haltewirkung hervorruft.

Die Kegelfläche 4 d des Quetschrings 4 sperrt im Zusammenwirken mit dem kegligen Abschnitt 1 d des Verschraubungskörpers 1 den Aufnahmeraum des Dichtungsrings 3 gegen ein bei dessen Zusam­ mendrücken erfolgendes Abfließen von Dichtungsmaterial entlang dem kegligen Abschnitt 1 d. Der Verlauf des Zusammendrückens des Dichtungsrings 3 entspricht der berechneten Länge der Kegelflä­ che 4 d.

Davon unabhängig ist als weiteres das Abfließen von Dichtungs­ material entlang dem Rohr 5 verhinderndes Mittel die Lippe 4 a vorgesehen. Diese Lippe 4 a unterliegt unmittelbar den Kräften einer unter der Wirkung des kegligen Abschnitts 1 d stattfinden­ den fluoplastischen Verformung des Dichtungsrings 3 derart, daß sie an der Stelle ihres verminderten Querschnitts abgebogen und mit hohem Druck gegen das Rohr 5 angepreßt wird, wobei Durch­ messer und Toleranzen desselben keine Rolle spielen. Ein zwi­ schen dem Quetschring 4 und dem Rohr 5 erfolgendes Abfließen von Dichtungsmaterial ist dadurch unmöglich.

In Fig. 3 ist vergrößert dargestellt, wie der Dichtungsring 3 durch die Kegelfläche 4 d auf den kegligen Abschnitt 1 d des Ver­ schraubungskörpers 1 und durch die Lippe 4 a auf dem Rohr 5 ge­ sperrt ist. Es ist erkennbar, daß der in seinem Aufnahmeraum vollkommen eingeschlossene Dichtungsring 3 dadurch, daß sein Volumen etwas größer als das des Aufnahmeraums ist, dazu ge­ zwungen wird, in den durch den Ringspalt 3 b zwischen dem Ver­ schraubungskörper 1 und dem Rohr 5 gebildeten Raum zu fließen, der zwischen 0.05 und 0.35 mm beträgt. Das Dichtungsmaterial fließt nur sehr schwer in den Ringspalt 3 b; der Montagedruck im Lager des Dichtungsrings 3 ist folglich sehr hoch derart, daß dieser selbst die Fehler des Rohrs 5 bis ins kleinste Detail ausfüllt. Der von dem Dichtungsmaterial zwischen dem Verschrau­ bungskörper 1 und dem Rohr 5 gebildete dichte Kolben nimmt den unmittelbaren Druck auf und bewirkt eine Selbstabdichtung, die mit zunehmendem Druck ansteigt. Diese Selbstabdichtung macht den Rohrverbinder vor allem für Hochdruckfluidleitungen geeig­ net. Auch steigende Temperaturen verbessern die Selbstabdich­ tung, da das Dichtungsmaterial bei Wärme etwas leichter als bei Kälte verformbar ist. Demzufolge muß der Werkstoff des Dich­ tungsrings 3 in Anhängigkeit von den auftretenden Temperaturen und Drücken gewählt werden.

Claims (5)

1. Rohrverbinder für Hochdruckfluidleitungen, insbesondere für Drücke über 1000 bar, bestehend aus einem Verschraubungs­ körper mit einem Außengewinde, einer auf den Verschraubungs­ körper aufschraubbaren Überwurfmutter, wobei Körper und Mut­ ter jeweils eine zentrale Bohrung mit einem kreiszylindri­ schen und einem daran anschließenden kegligen Abschnitt be­ sitzen, einem aus verformbaren Metall bestehenden Quetsch­ ring, der an einem Endabschnitt radial nach innen weisende ringförmige Haltezähne und am anderen Endabschnitt eine zum Innenkegel des Verschraubungskörpers komplementäre Kegelflä­ che bestimmter Länge aufweist, und einem Dichtungsring, der aus verformbarem Material geringerer Härte als der Quetsch­ ring besteht und axial mit diesem zusammenwirkt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am Quetschring (4) an dem die Kegelfläche (4 d) aufweisenden Endabschnitt eine dünne Lippe (4 a) ausge­ bildet ist, die bei der Montage mittels des Dichtungsrings (3) gegen das einzuschiebende Rohr (5) andrückbar ist.

2. Rohrverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippe (4 a) in ihrem dem Quetschring (4) zugewandten Be­ reich (4 b) eine Querschnittsverminderung aufweist.

3. Rohrverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Dichtungsring (3) und Quetschring (4) zusammengefaßt und formschlüssig miteinander verbunden sind, wobei die Ringe (3, 4) durch die Lippe (4 a) und die Kegelfläche (4 d) verlän­ gert sind, von denen die dem kreiszylindrischen Abschnitt (4 f) des Quetschrings (4) zugehörige Lippe (4 a) der Bohrung (3 f) des Dichtungsrings (3) zugeordnet ist und diese verlän­ gert, während die Kegelfläche (4 d) des Quetschrings (4) der Kegelfläche (3 c) des Dichtungsrings (3) zugeordnet ist und diese verlängert, und daß die hinterschnittenen Bereiche (3 d, 3 g) den Formschluß des Dichtungsrings (3) auf dem Quetschring (4) sicherstellen.

4. Rohrverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (3) in einem vom Innenkegel (1 d), dem Rohr (5), der Lippe (4 a) und der Schulter (4 k) umschlossenen Raum gehalten ist, wobei sein Überschußanteil allein in einen Ringspalt (3 b) zwischen Rohr (5) und Verschraubungskörper (1) hineinpreßbar und dort als der Druckrichtung des Fluids entgegenwirkender Hohlkolben angeordnet ist.

5. Rohrverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Innenkegel (1 d) des Verschraubungskörpers (1) blok­ kierte Kegelfläche (4 d) des Quetschrings (4) bei dessen Dre­ hung während der Kerboperation der Haltezähne (4 g) auf dem Rohr (5) ein Bremsorgan bildet.