DE3049865C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Spann­ ring für eine Rohrkupplung, die einen einstückigen oder geteilten Rohrstutzen und einen Dichtungsring, vorzugs­ weise einen O-Ring, aufweist. Der betreffende Spannring kann dabei axial außerhalb des Dichtungsrings angeordnet sein. Er weist eine äußere konische Fläche auf, die mit einer dazu komplementären konischen Fläche zusammenzu­ wirken vermag, welche innerhalb des Ansatzes bzw. Rohr­ stutzens oder innerhalb eines Befestigungselements des Rohrstutzens vorgesehen ist, um ein Zusammendrücken des Spannrings zu bewirken.

Eine Rohrkupplung dieser Art ist aus der US-PS 38 15 940 bekannt. Der Spannring ist geteilt, und er wirkt mit einer konischen Fläche zusammen, die innerhalb des Rohr­ stutzens vorgesehen ist, der nicht teilbar ist. Demgemäß muß der Spannring imstande sein, nenneswert verformt werden zu können, um innerhalb des Rohrstutzens unter­ gebracht werden zu können. Eine weitere, auf der Hand liegende Möglichkeit besteht darin, ein gesondertes Element zu verwenden, beispielsweise irgendeine Art von Mutter, die angebracht wird, nachdem der Spannring in eine entsprechende Stellung gebracht worden ist.

Der betreffende bekannte Spannring weist eine in axialer Richtung am weitesten innen liegende Kante auf, die nach außen hin abgeschrägt ist, um nämlich dem O-Ring zu er­ möglichen, in die dadurch festgelegte ringförmige Nut eingedrückt zu werden, wenn der nach innen gerichtete Druck der Kupplung extrem hoch ist.

Diese Art von Kupplungen kann in einer solchen Art und Weise verwendet werden, daß ein Rohr der ein Schlauch in die Kupplung eingeführt wird, nachdem der O-Ring und der Spannring in eine entsprechende Stellung innerhalb des Rohrstutzens gebracht worden sind, möglicherweise innerhalb eines Befestigungselements des Rohrstutzens. Die Verriegelung des Rohres oder Schlauches wird mit Hilfe des Spannrings erzielt, der eine hinreichende Klemmung um das Rohr oder den Schlauch hervorruft und damit bewirkt, daß er den axialen Bewegungen des Rohres oder Schlauches folgt. Wenn die Kupplung und das Rohr das erste Mal nach der Anbringung des Rohres oder der Kupplung unter Druck gesetzt werden und wenn das Rohr einer axialen mechanischen Kraft ausgesetzt wird, die versucht, die betreffenden Teile voneinander weg zu bringen, dann werden sich somit das Rohr und der Spann­ ring etwas in axialer Richtung nach außen relativ zu dem Rohrstutzen bewegen, und der Spannring wird weiter um das Rohr herum zusammengedrückt, wenn er in die konische Fläche des Rohrstutzens oder des Befestigungs­ elements dieses Rohrstutzens eintritt. Bei einigen An­ wendungsfällen derartiger Kupplungen ist es von wesent­ licher Bedeutung, daß das Rohr festgeklemmt und mit Hilfe des Spannrings in der entsprechenden Lage sicher festge­ halten wird und daß eine richtige Abdichtung mit Hilfe des O-Rings (oder mit Hilfe eines Dichtungsrings, der eine andere Querschnittsform aufweist) erzielt wird. So­ weit die Anbringung des Rohres in dem Rohrstutzen betrof­ fen ist, ist es wünschenswert, daß der Widerstand gegen­ über der Anbringung so gering wie möglich ist, da in gewissen Anwendungsfällen ein sehr kleiner Arbeitsraum zur Verfügung stehen kann. Darüber hinaus können die Rohre während des Versuchs der Anbringung gebogen wer­ den. Ein Anwendungsbeispiel, bei dem das Festklemmen, das Abdichten und der geringe Widerstand gegenüber dem Anbringen von Rohren oder Schläuchen sehr wichtig ist, sind Bremssysteme für größere Fahrzeuge, wie für Lastwagen und Busse, bei denen die Anzahl von Kupplungen bzw. Verbindungen größer als 100 pro Fahrzeug sein kann. Die Rohrstutzen bzw. Nippel, deren O-Ringe und Spannringe richtig in Stellung gebracht sind und deren mögliche Be­ festigungselemente richtig befestigt sind - die bei­ spielsweise eine Mutter mit einer inneren konischen Fläche sein können - werden an den richtigen Stellen in dem Fahrzeug befestigt, woraufhin Rohre und Schläuche von richtigen Längen und möglicherweise mit Biegungen in die gewünschte Form angebracht werden, indem sie in die betreffenden Rohrstutzen eingedrückt werden, bis ihre Enden in Bohrungen der betreffenden Rohrstutzen anliegen oder bis eine Markierung auf den betreffenden Rohren oder Schläuchen nicht mehr sichtbar ist. Dadurch ist dann sichergestellt, daß die betreffenden Rohre oder Schläuche hinreichend weit in die Rohrstutzen hineinbe­ wegt worden sind. Eine derartige Verfahrensweise der An­ bringung der Rohre ist sehr einfach und zeitsparend im Vergleich zu dem Festziehen der jeweiligen Mutter, nach­ dem die Rohre oder Schläuche in die Rohrstutzen hinein­ bewegt worden sind. Überdies ist ein mehr oder weniger zufälliges Festziehen hinsichtlich des ausgeübten Dreh­ moments oder ein zeitraubendes Festziehen mit Hilfe eines Drehmomentschlüssels vermieden, da das Festziehen bei Ver­ wendung dieser Art von Kupplungen in Verbindung mit der Herstellung der Kupplungsteile ausgeführt wird.

Diese Art von Kupplungen hat jedoch gewisse Probleme mit sich gebracht, und zwar insbesondere in den Fällen, in denen die betreffenden Kupplungen zusammen mit Kunststoff­ rohren verwendet werden. Sogar dann, wenn die Rohre ver­ stärkt sind, weisen sie eine Neigung dafür auf, während einer lang anhaltenden Beanspruchung sich durchzubiegen. Bei Kupplungen dieser Art wird das Rohr einem äußeren Druck von dem Dichtungsring her ausgesetzt. Der Druck ist erforderlich, um eine Dichtung zu gewährleisten, und in einigen Anwendungsfällen muß er ziemlich hoch sein. Um dies zu erreichen, muß der Dichtungsring eine Öffnung aufweisen, die im nicht gedrehten Zustand wesentlich kleiner ist als die Außenabmessung des Rohres. Dadurch wird der Dichtungsring veranlaßt, sich zusammenzuziehen, wenn der Durchmesser des Rohres aufgrund der Durchbiegung allmählich vermindert wird. Der relativ geringe Durchmes­ ser der Öffnung in dem Ring wirkt jedoch mehr oder weni­ ger in der Richtung, die Anbringung des Rohres zu ver­ hindern. Eine Möglichkeit zur Vermeidung dieses Effektes besteht darin, das Ende des Rohres abzuschrägen. Es ist aber erwünscht, die damit verbundenen erhöhten Kosten zu vermeiden.

Der Spannring ruft außerdem einen Widerstand gegenüber der Anbringung des Rohres hervor. Obwohl es üblich ist, daß der Spannring an seinem axial äußersten Ende verjüngt ist, wie dies in dem erwähnten US-Patent gezeigt ist, reicht diese Maßnahme nicht aus um sicherzustellen, daß die An­ bringung mit einem erwünschten geringen Widerstand vorge­ nommen werden kann. Im übrigen reicht die betreffende Maßnahme insbesondere dann nicht aus, wenn der Spannring gegenüber dem Rohr einen relativ hohen Druck auszuüben vermag.

Ein weiteres Problem bezieht sich auf die Herstellung der Spannringe, und zwar in den Fällen, in denen es erforder­ lich ist, eine Oberflächenschicht bereitzustellen, um den Widerstand gegenüber Korrosion zu steigern. Das vorteil­ hafteste Verfahren der Oberflächenbehandlung, und zwar vom Gesichtspunkt des Korrosionswiderstands und der Wirtschaftlichkeit her betrachtet, besteht darin, elektrischen Strom zu verwenden. Durch die Anwendung eines derartigen Verfahrens hat es sich als erforderlich erwiesen, die Spannringe einem Trommelvorgang zu unterziehen, d. h. die betreffenden Ringe in einem rotierbaren Behälter unterzubringen, um nämlich sicherzustellen, daß die Oberflächenbehandlung auf der gesamten Oberfläche erfolgt. Während des Trommelns werden sich die Ringe aneinander reiben. Dabei ist es von großer Wichtigkeit zu vermeiden, daß die scharfe Kante, die in die Rohrwand einzudrücken beabsichtigt ist, nicht abgestumpft wird. Die vorliegende Erfindung führt zu einer Lösung dieses Problems.

Aus der Patentschrift GB 14 94 553, insbesondere S. 2, Z. 85 bis S. 3, Z. 22 in Verbindung mit Fig. 1 und Fig. 4, ist ein Spannring für eine Rohrkupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Eine Ausweitung des Spannrings und des Dichtungsrings wird dabei durch eine zusätzliche, axial bewegliche Hülse erzielt, und zwar sowohl bei der Einführung als auch bei der Abkupplung des Rohrs.

Demgegenüber liegt die Aufgabe der Erfindung darin, einen verminderten Widerstand gegenüber der Anbringung des Rohres zu erzielen, ohne zusätzliche bewegliche Teile zu benutzen.

Aus dem obigen Anwendungsbeispiel in dem Bremssystem eines Fahrzeugs dürfte ersichtlich sein, daß eine Verbesserung in hohem Maße wünschenswert ist. Diese Anwendung sowie mehrere weitere Anwendungen erfordern ein hohes Maß an Sicherheit gegenüber dem Auftreten von Lecks und dem Lösen der Rohre von den Kupplungen. Überdies wird eine verein­ fachte Anbringung der Rohre starke wirtschaftliche Kon­ sequenzen haben.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Spannring, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben ist, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3.

Aus der Patentschrift US 24 52 278 ist es bekannt, etwa in der Mitte eines rohrförmigen Spannrings eine nach innen gerichtete Rippe als Spannkante vorzusehen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Spann­ ring lediglich eine einzige Spannkante auf, die axial innen auf der konischen Innenfläche angebracht ist, wobei die Kante vorzugsweise in einer geringen Entfernung von dem innersten Ende des Spannrings vorgesehen ist. Dadurch ist die Kante vor einem Abstumpfen geschützt, bevor sie in einen Rohrstumpf untergebracht wird, wie beispielsweise während des Trommelns oder durch die Handhabung, Lagerung und den Transport.

Aufgrund der Tatsache, daß der Spannring über zu­ mindest den Hauptteil seiner Länge konisch ausge­ bildet ist, kann der Konuswinkel klein sein und dem­ gemäß wird die axiale Kraft, die erforderlich ist, um ein Rohr durch die Öffnung in dem Spannring hindurch­ zubewegen, klein sein, und zwar auch im Falle des kleinsten Durchmessers der Spannringöffnung, was be­ deutet, daß der Durchmesser der Spannkante relativ wesentlich kleiner ist als der Außendurchmesser des Rohres, wenn der Spannring nicht ausgedehnt ist.

Wenn ein Rohr angebracht wird, wird der Spannring axial gegen den Dichtungsring gedrückt, und das abgeschrägte axial innerste Ende des Spannrings wird so wirken, daß der Dichtungsring genügend ausgeweitet wird, um die Anbringung des Rohres zu erleichtern.

Vorzugsweise weist der Spannring lediglich eine einzige Spannkante auf. Dadurch wird die konische Innenfläche eine maximale Länge aufweisen (bei einer vorgegebenen Gesamtlänge des Ringes), und eine leichte Anbringung wird dadurch gewährleistet, daß dafür gesorgt wird, daß die äußerste größte Öffnung des Ringes einen Durchmesser aufweist, der genügend größer ist als der Rohrdurchmesser, da der Konuswinkel durch eine vorgegebene Differenz zwischen dem größten und kleinsten Durchmesser der Öffnung relativ gering sein wird.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend bei zwei Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Spannring gemäß der Erfindung, der in einer Kupplung untergebracht ist, die einen Rohr­ stutzen mit einem Befestigungselement und einen Dichtungsring umfaßt.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Spannrings, der in einer etwas anderen Rohrkupplung untergebracht ist.

Die in Fig. 1 gezeigte Rohrkupplung umfaßt einen Rohr­ stutzen 1 mit einem Befestigungselement 4 in Form einer Mutter und weiter einen O-Ring 2 sowie einen Spannring 3. Außerdem ist das Ende eines Rohres 5 gezeigt, welches in dem Rohrstutzen 1 untergebracht ist.

Der Spannring 3 weist eine konische Innenfläche auf. Der größte Innendurchmesser des betreffenden Ringes zeigt zur Außenseite des Rohrstutzens 1. Der Spannring ist zu dem O-Ring 2 hin abgeschrägt. Der Konuswinkel des abge­ schrägen Endes ist dabei wesentlich größer als der der genannten Innenfläche, wodurch eine scharfe Kante zwischen der konischen Innenfläche und dem abgeschrägten Ende befestigt ist. Darüber hinaus weist der Spannring eine dritte konische Außenfläche auf, die mit einer komplementären konischen Fläche in dem Befestigungs­ element 4 des Rohrstutzens zusammenwirken vermag.

Wenn der Befestigungs- bzw. angebrachte Element 4 in den Hauptteil des Rohrstutzens 1 eingeschraubt und fest­ gezogen ist, ist noch ein Zwischenraum vorhanden, der eine gewisse axiale Bewegung des Spannrings 3 ermöglicht. Der Spannring 3 ist geteilt, und seine konische Innen­ fläche ermöglicht die Einführung des Rohres 5. Wenn das Rohr nach innen bewegt wird, wird der Spannring axial zu und gegen den O-Ring 2 gedrückt, und die dem O-Ring zugewandte abgeschrägte Fläche wird eine Ausdehnung des O-Ringes bewirken, der in seinem entspannten Zustand einen etwas geringeren Innendurchmesser aufweist als durch den Außendurchmesser des Rohres gegeben ist. Die innere konische Fläche des Spannrings weist einen ge­ ringen Konuswinkel auf und ruft einen sehr kleinen Widerstand gegenüber der Bewegung des Rohres hervor.

Nachdem das Rohr angebracht worden ist, wird jegliche geringe axiale Bewegung des Rohrs nach außen die Spannkante des Spannringes 3 veranlassen, das Rohr festzuklemmen, da der Spannring zusammengedrückt wird, wenn er axial nach außne bezogen auf das Befestigungs­ element 4 bewegt wird. Gleichzeitig wird die durch den Spannring hervorgerufene Ausdehnung des O-Ringes auf­ hören, und der O-Ring wird mit seiner vollen Dichtungs­ kraft gegen das Rohr drücken.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform des Spannringes 3 gezeigt, bei dem die Spannkante 6 in einer geringen Entfernung von dem axial innersten Ende des Ringes vor­ gesehen ist. Dadurch ist die Kante vor einer Beschädigung und einem Stumpfwerden geschützt, wie beispielsweise während des Trommelns bei der Oberflächenbehandlung.

Darüber hinaus ist die in Fig. 2 dargestellte Kupplung bzw. Verbindung etwas verschieden von der in Fig. 1 dar­ gestellten Kupplung bzw. Verbindung, und zwar insofern als das Befestigungselement 4 auf Außengewinde aufge­ schraubt ist, das auf dem Hauptteil des Rohrstutzens 1 vorgesehen ist. Das betreffende Element weist eine Innennut auf, welche den O-Ring 2 aufnimmt. Darüber hinaus umfaßt der Rohrstutzen 1 einen hülsenartigen Teil 7, der noch der Anbringung des Rohres innerhalb des Rohres unter­ gebracht ist und der ein radiales Zusammendrücken des Rohres verhindert. Bei dieser Ausführungsform wird der Spannring 3 in dem Befestigungselement 4 untergebracht, woraufhin der O-Ring in dessen Nut untergebracht wird. Dadurch ist der Spannring daran gehindert, aus dem Element 4 herauszufallen, bevor das Element 4 auf den Rohrstutzenteil 1 aufgeschraubt ist. Bei der darge­ stellten Ausführungsform ist die Nut für den O-Ring flach. Wenn der Rohrstutzenteil 1 und das Element 4 zusammengeschraubt worden sind, bildet eine Schulter innerhalb des Rohrstutzenteiles 1 den Hauptteil der Anlage für den O-Ring.

Es sei darauf hingewiesen, daß ein Spannring gemäß der vorliegenden Erfindung bei verschiedenen Arten von Kupp­ lungen bzw. Verbindungen angewandt werden kann, was die verschiedenen Kombinationen eines Rohrstutzen-Hauptteiles und eines Befestigungselementes dafür betrifft. Die einzi­ gen erforderlichen Merkmale in diesem Zusammenhang be­ stehen darin, daß der Rohrstutzen, der möglicherweise ein Befestigungselement umfaßt, einen Raum für den Spannring und einen Dichtungsring umgrenzt und daß eine innere konische Fläche vorhanden ist, die mit einer äußeren konischen Fläche des Spannrings zusammenwir­ ken vermag.

Es sei ferner darauf hingewiesen, daß ein Konuswinkel von dem dargestellten Winkel verschieden sein können. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der innere Konuswinkel des Spannrings ziemlich klein. Es kann wünschenswert sein, einen vergrößerten Konuswinkel zu benutzen, um nämlich sicherzustellen, daß die Spannkante hinreichend in die Rohrwand eingedrückt wird. Dennoch wird ein geringer Widerstand gegenüber der Anbringung des Rohres im Vergleich zu der Verwendung der bisher bekannten Spannringe sichergestellt, die üblicherweise eine Abschrägung für die Einführung des Rohres von etwa 45° aufweisen, d. h. einen Konuswinkel von etwa 90° haben. Ein geeigneter innerer Konuswinkel eines Spannrings gemäß der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise etwa 30° betragen.

Darüber hinaus sei darauf hingewiesen, daß der Rohr­ stutzen hauptsächlich so konstruiert sein kann, wie dies in der obenerwähnten US-PS 38 15 940 gezeigt ist. Dies bedeutet, daß der betreffende Rohrstutzen ein konisches Element aufweist, welches mit dem Haupt­ teil des Rohrstutzens zusammenhängend gebildet ist.

Claims (3)

1. Spannring für eine Rohrkupplung, die einen einstückigen oder teilbaren Rohrstutzen und einen Dichtungsring aufweist, wobei der betreffende Spannring axial außerhalb des Dich­ tungsrings unterbringbar ist und mit seiner äußeren Fläche an einer konischen Fläche anliegt, die innerhalb des Rohr­ stutzens oder innerhalb eines Befestigungselements des Rohrstutzens vorgesehen ist, und die Innenfläche des Spann­ rings über nahezu die gesamte Spannringfläche konisch aus­ gebildet ist, um sich beim Einführen des anzukuppelnden Rohrs aufzuweiten, und das axial innere Ende des Spannrings derart abgeschrägt ist, daß der Dichtungsring sich aus­ weitet, wenn der Spannring axial gegen den Dichtungsring gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Fläche des Spannrings (3) konisch komplementär zu der Innenfläche des Rohrstutzens (1, 4) ausgebildet ist, wodurch die Ausweitung des Spannrings (3) beim Einführen des Rohrs (5) in die axiale Bewegung des Spannrings (3) gegen den Dichtungsring (2) umgesetzt wird.

2. Spannring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Kante aufweist, die neben dem axial inneren Ende der konischen Innenfläche des Spannrings (3) ange­ ordnet ist und die das in dem Rohrstutzen (1) untergebrachte Rohr (5) festzuklemmen vermag.

3. Spannring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Innenfläche in einer geringen Entfernung von dem axial inneren Ende des Spannrings (3) endet und so die klemmende Kante bildet.