DE3315229C2 - Verbindungsvorrichtung für zylindrische oder rohrförmige Körper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 32 24 798 A1 bekannt. Bei derartigen Verbindungsvorrichtungen soll einerseits erreicht werden, daß Steck- und Muffenteil beim Einstecken möglichst weitgehend zum Fluchten gebracht werden, ohne ein Verkanten der Gewindeabschnitte zu verhindern, und andererseits, daß der Eingriff der Gewindeabschnitte unter Betriebsbedingungen möglichst sicher ist.

Aus der GB 13 98 214 ist eine Verbindungsvorrichtung bekannt, bei der die Gewindeköpfe parallel zu den Längsachsen des Steck- und Muffenteils verlaufen, jedoch handelt es sich hierbei um eine Verbindungsvorrichtung mit zylindrischen Gewindeabschnitten; besondere Führungsabschnitte sind hierbei nicht vorhanden.

Zylindrische Führungsabschnitte wiederum sind aus der GB 3 250 in Verbindung mit konischen Gewindeabschnitten bekannt, die übliche Ausbildung der Gewindeabschnitte bewirkt jedoch, daß deren Verkanten bei nicht ausreichender Fluchtung nicht verhindert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß ein Verkanten der Gewindeabschnitte in noch stärkerem Maße verhindert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im gekennzeichneten Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die besondere Ausbildung der Gewindeköpfe trägt dazu bei, daß bei einer Berührung der Gewindeköpfe während des Herstellens der Verbindung die Bewegung zwischen dem Steck- und dem Muffenteil in Längsrichtung nicht behindert wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 9 beispielsweise erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 und 2 teilweise im Schnitt den Steck- bzw. den Muffenteil der Verbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 3 Steck- und Muffenteil in teilweiser Verbindung ohne Gewindeeingriff,

Fig. 4 Steck- und Muffenteil in vollständiger Verbindung mit Gewindeeingriff,

Fig. 5 und 6 Fig. 3 bzw. 4 entsprechende Darstellungen einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 7 und 8 Fig. 3 bzw. z. B.4 entsprechende Darstellungen einer weiteren Ausführungsform und

Fig. 9 in vergrößerter Darstellung einer weiteren Ausführungsform und der Fig. 1 bis 3.

Fig. 9 eine in Längsrichtung geschnittene Teilansicht des Steckers und der Buchse, die die besonderen Ausgestaltungen des inneren und äußeren Gewindes zeigt.

Die Fig. 1 bzw. 2 zeigt eine Verbindungsvorrichtung, die aus einem Steckteil 10 und einem Muffenteil 12 besteht.

Der Steckteil 10 ist an einem rohrförmigen Körper 14 mittels einer Schweißnaht 16 befestigt. Der Körper 14 hat eine Bohrung 18. Der Steckteil 10 ist ebenfalls rohrförmig und hat eine Bohrung 20, die eine Ver­ längerung der Bohrung 18 ist. Der Steckteil 10 hat einen Verbindungsbereich 22 mit im wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie der Körper 14. Der Verbin­ dungsbereich 22 dient zum Befestigen des Steckteils 10 am Körper 14 mittels der Schweißnaht 16. Darunter befindet sich ein Bereich 24 mit einem größeren Durchmesser als der Verbindungsbereich 22 und einer konischen unteren Oberfläche. Unterhalb des Bereichs 24 befindet sich ein zylindrischer, oberer Führungs­ abschnitt 26, der dazu dient, den Steckteil 10 im Muffenteil 12 zu führen, wie es später beschrieben wird. Daran schließt sich ein konischer Gewin­ deabschnitt 28 mit Gewindegängen 30 und einer Koni­ zität von ungefähr 76,2 mm pro 0,3048 m an. An der oberen Begrenzungsfläche 32 des Gewindeabschnitts 28 weisen die Gewindegänge 30 im wesentlichen den glei­ chen oder einen etwas kleineren Durchmesser auf, als der des oberen Führungsabschnitts 26. Die Konizität des Gewindeabschnitts 28 ist so gewählt, daß er in einen komplementären Gewindeabschnitt 80 des Muffen­ teils 12 eingeführt werden kann, bevor der Gewindeeingriff beginnt. Am unteren Ende 46 des Steckteils 10 befindet sich ein unterer Führungs­ abschnitt 36 mit einer Abschrägung 38. Der untere Führungsabschnitt 36 ist zylindrisch. Die Bohrung 20 des Steckteils 10 besteht aus zwei durch Wandungen 40 und 42 begrenzten zylindrischen Hohlräumen, die durch einen von einer Wandung 44 begrenzten kegelstumpf­ förmigen Hohlraum verbunden sind.

Fig. 2 zeigt einen Muffenteil 12, der durch eine Schweißnaht 50 an einem rohrförmigen Körper 52 be­ festigt ist. An seinem unteren Ende hat der Muffen­ teil 12 einen zylindrischen Verbindungsbereich 54, der den gleichen Durchmesser wie der rohrförmige Kör­ per hat. Daran schließt sich bis zum oberen Ende des Muffenteils 12 ein rohrförmiger Endbereich 56 mit einem größeren Durchmesser als der Bereich 54 und einer Abschrägung 58 an seinem Ende an. Der Bereich 56 weist auf seiner Innenseite einen Gewindeabschnitt 80 zum Eingreifen in den Gewindeabschnitt 30 des Steckteils 10 auf. Am Übergang der Bereiche 54 und 56 befindet sich eine ringförmige Schulter 60 zum Halten des Muffenteils 12.

Der rohrförmige Körper 52 hat eine zylindrische Bohrung 62, die mit einer zylindrischen Bohrung 66 in dem Muffenteil 12 verbunden ist. Die Bohrung 66 wird durch Wandungen 68, 70 und 72 begrenzt bzw. besteht aus entsprechenden Hohlräumen. Daran schließt sich ein durch die Wandung 74 begrenzter zylindrischer Hohlraum an, der einen größeren Durchmesser als die Wandung 72 aufweist. Eine Schulter 73 verbindet die Wandung 72 mit der Wandung 74. Die Wandung 74 hat eine ringförmige Nut 76, die einen O-förmigen Dichtring 78 aufnimmt.

In Richtung zum oberen Ende des Muffenteils 12 erstreckt sich von der inneren Wandung 74 aus ein konischer Gewindeabschnitt 80 mit Gewindegängen 81 komplementär zu den Gewindegängen 30 des Gewinde­ abschnitts 28 des Steckteils 10. Am oberen Ende des Muffenteils 12 befindet befindet sich ein innerer zylindrischer Aufnahmeraum 86 mit einer Abschrägung 88 für den oberen Führungsabschnitt 26 des Steckteils 10. Das Zusammenwirken des Führungsabschnitts 26 mit dem Aufnahmeraum 86 bewirkt die verkantungsfreie Führung des Gewindeabschnitts 28 des Steckteils 10 im Gewindeabschnitt 80 des Muffenteils 12. Eine entspre­ chende Führung am anderen Ende der Gewindeabschnitte 28 und 80 wird durch das Zusammenwirken des unteren Führungsabschnitts 36 und des Aufnahmeraumes 74 be­ wirkt.

Fig. 9 zeigt die Gewindegänge 30 und 81 im Eingriff, die eine Teilung von ungefähr 4 Gewindegängen pro 25,4 mm und eine Konizität von 76,2 mm pro 0,3048 m haben, mit einem halben Öffnungswinkel A von etwa 7°, 7,5′ bezüglich der jeweiligen Steck- und Muffenteil­ längsachsen, welche in der Mitte der eingreifenden Gewindegänge verläuft. Die untere Flanke 90 jedes Ge­ windeganges 30 ist in einem Winkel von ungefähr 45° bezüglich der Achse des Steckers 10 nach unten abge­ schrägt. Der Gewindekopf 91 verläuft parallel zur Längsachse des Steckteils 10. Die obere Gewindeflanke 92 ist nach unten abgeschrägt und bildet nach innen einen spitzen Winkel von bis zu 85° bezüglich der Steckteilachse, so daß die Gewindeflanken 90 und 92 zur Bildung einer im wesentlichen keilförmigen Form beitragen. Die untere Gewindeflanke 94 jedes Ge­ windeganges 81 ist nach unten abgeschrägt mit einem Winkel von bis zu 85° bezüglich der Längsachse des Muffenteils 12. Der Gewindekopf 85 verläuft parallel zur Längsachse des Muffenteils. Die obere Gewindeflanke 96 ist nach unten hin abgeschrägt mit einem Winkel von ungefähr 45 bezüglich der Muffenteilenachse, so daß die Gewindeflanken 94 und 96 zusammen eine Keilform bilden. Wenn die Gewinde in vollem Eingriff stehen, bewirkt deren Keilform, und insbesondere das keilförmige Eingreifen der nach hinten geneigten Flanken 92 und 94 eine Sicherung der Gewinde nicht nur in axialer Richtung der Verbindung, sondern ebenso in Umfangsrichtung. Dies verhindert Störungen der Verbindung aufgrund einer Vergrößerung des Muffenteil-Durchmessers unter Belastung.

Anhand der Fig. 3 wird die Funktionsweise der Vorrichtung mit Steckteil 10 und Muffenteil 12 in teilweisem Eingriff gezeigt. Um die Verbindung herzustellen, wird ein Rohrteil mit seinem nach unten gerichteten Steckteil 10 über ein anderes Rohrteil mit seinem nach oben gerichteten Muffenteil 12 zum Fluchten gebracht. Das Muffenteil 12 kann durch eine in die Halteschulter 60 eingreifende Hebevorrichtung gehalten werden.

Wenn das untere Ende des Steckteils 10 ausreichend mit dem oberen Ende des Muffenteils 12 fluchtet, wird der Steckteil 10 in den Muffenteil 12 abgelassen. Dabei berühren sich die nach unten abgeschrägten unteren Flanken 90 der Gewindegänge 30 des Steckteils 10 und die Abschrägung 88 am Aufnahmeraum 86 und/oder die nach oben abgeschrägten oberen Flanken 96 der Gewindegänge 81 des Muffenteils 12. Dadurch zentriert sich der Steckteil 10 im Muffenteil 12. Eine entsprechende gleitende Berührung kann zwischen den abgeschrägten oberen Flanken 96 des Gewindeganges 81 und der Abschrägung 38 des unteren Führungsabschnitts 36 erfolgen. Weiterhin passen die Gewindeköpfe 91 und 95 des Steckteils 10 und des Muffenteils 12 jeweils zueinander, wobei sie parallel zu den Längsachsen des Steck- und des Huffenteils ausgerichtet sind. Folg­ lich kann eine Berührung der Köpfe der Gewindegänge 30 und 81 während des Herstellens der Verbindung die Bewegung zwischen dem Steck- und dem Muffenteil in Längsrichtung nicht behindern.

Wenn der Steckteil 10 mittig im Muffenteil 12 ist, tritt der untere Führungsabschnitt 36 in den Aufnahmeraum 74 und der obere Führungsabschnitt 26 in den Aufnahmeraum 86 ein. Der Kontakt zwischen den Wandungen der Aufnahmeräume 86 und 74 und den oberen und unteren Führungsabschnitten 26 und 36 bewirkt ein Fluchten des Steckteils 10 mit dem Muffenteil 12 in vertikaler Richtung. Dadurch kann der untere Führungsabschnitt 36 von dem unteren Aufnahmeraum 74 und der obere Führungsabschnitt 26 von dem oberen Aufnahmeraum 86 aufgenommen werden, ohne daß sich die beiden Gewindeabschnitte 30 und 81 berühren, wie Fig. 3 zeigt. Ein Verkanten der Gewindeabschnitte wird dadurch verhindert. Z. B. genügen ungefähr zwei Umdrehungen, um die Verbindung fest anzuziehen, wenn die Gewindeabschnitte in Eingriff sind. Wenn der untere Führungsabschnitt 36 in den inneren Aufnahmeraum 74 eintritt, berührt der untere Führungsabschnitt 36 die Innenseite des O-förmigen Dichtringes 78, wodurch eine Abdichtung zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Rohrleitung bewirkt wird. Fig. 4 zeigt den Steckteil 10 und den Muffenteil 12 in vollständigem Eingriff. Das Eindringen des Steckteils 10 in den Muffenteil 12 wird durch das Aufsitzen des Steckteilendes auf der inneren Schulter 73 des Muffenteils begrenzt. Ein fester Eingriff der Gewindeabschnitte 30 und 81 wird durch den keilförmigen Eingriff der oberen Gewindeflanken 92 des Gewindeabschnitts 30 mit der unteren Gewinde­ flanke 94 des Gewindeabschnittes 81 erreicht (Fig. 9). Die Gewindeflanken 92 und 94 werden dabei gegeneinander verkeilt, wobei sich weder die Gewindeköpfe 91 des Steckteils 10 und die Gewindefüße 97 des Muffenteils 12, noch die Gewindefüße 93 des Steckteils und die Gewindeköpfe 95 des Muffenteils, noch die untere Gewindeflanke 90 des Steckteils und die obere Gewindeflanke 96 des Muffenteils berühren. Dadurch werden die nach hinten geneigten, miteinander verkeilten Flanken 92 und 94 mit der gesamten Kraft belastet. Weiterhin verhindert der Eingriff der nach hinten geneigten Flanken, ein Ausweiten des Muffenteils 12 und damit ein Lösen der Gewindeabschnitte, da jedes Bestreben des Muffenteils sich zu weiten eine Zugkraft der Gewindeflanken des Steckteils radial nach innen auf die Gewindeflanken des Muffenteils bewirkt.

Wenn der Steckteil 10 in den Muffenteil gesteckt wird, wie z. B. Fig. 3 zeigt, richtet das Zusammenwirken des oberen Führungsabschnitts 26 mit dem oberen Aufnahmeraum 86 und das Zusammenwirken des unteren Führungsabschnitts 36 mit dem unteren Aufnahmeraum 74, den Steckteil bezüglich des Muffenteils derart aus, daß der maximal mögliche, vom Fluchten abweichende Winkel kleiner ist als der, der es erlauben würde, daß sich die Gewindeabschnitte verkanten. Demzufolge kann das Spiel zwischen den zusammenwirkenden Flächen über einen Wert hinausgehen, der durch die Durchmesser der Gewindeabschnitte, die Zahl der Gewindegänge und den vertikalen Abstand zwischen den zusammenwirkenden Flächen bestimmt wird. Jedoch ist es für leichtes Zusammenstecken und die Betriebssicherheit vorort wünschenswert, ein Spiel zwischen den Flächen bzw. Aufnahmeräumen 26 und 86 und 36 und 74 zu haben, das so groß wie möglich ist, aber dennoch ein Verkanten der Gewindeabschnitte verhindert. Wenn der Steckteil 10 fest mit deren Muffenteil 12 verbunden ist, wie Fig. 4 zeigt, muß das Spiel zwischen der unteren Führungsfläche 36 und dem Aufnahmeraum 74 klein genug sein, um zwischen beiden eine zuverlässige Dichtung durch den O-förmigen Dichtring 78 zu erreichen. Da keine Abdichtung zwischen der oberen Führungsfläche 26 und dem Aufnahmeraum 86 erforderlich ist, ist ein speziell kleines Spiel zwischen diesen nicht notwendig.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht aus einem Steckteil 10′ und einem Muffenteil 12′ gemäß Fig. 5 und 6. In Fig. 5 ist der Steckteil 10′ fluchtend mit dem und teilweise eingeführt in den Muffenteil 12′ dargestellt, jedoch ohne Eingriff der Gewindeabschnitte 30 und 81, während gemäß Fig. 6 ein vollständiger Eingriff besteht. Der Steckteil 10′ hat statt eines zylindrischen unteren Führungsabschnittes einen kegelstumpfförmigen unteren Führungsabschnitt 36′, der am Ende eine Abschrägung 38′ aufweist. Ebenso weist der Muffenteil 12′ statt eines zylindrischen unteren Aufnahmeraums einen kegel­ stumpfförmigen inneren Aufnahmeraum 74′ auf. Die Ko­ nizität des Führungsabschnitts 36′ und des Auf­ nahmeraums, gleicht und beträgt einige Grad bezüglich der Achsen des Steckteils 10′ und des Muffenteils 12′. Die Wandlung des Aufnahmeraums 74′ wird von einer schwalbenschwanzförmigen, ringförmigen Nut 76′ unterbrochen, in der ein O-förmiger Dichtring 78 zum abdichtenden Eingriff mit dem konischen Führungsabschnitt 36′ bei vollständigem Eingriff des Steckteils 10′ und des Muffenteils 12′ sitzt, wie Fig. 6 zeigt.

Während des Zusammenfügens des Steckteils 10′ und des Muffenteils 12′ wirkt der Führungsabschnitt 36′ mit dem Aufnahmeraum 74′ zusammen, um ein Verkanten der Gewindeabschnitte zu verhindern. Auch wird ein Reiben und damit ein Verschleiß des O-förmigen Dichtungs­ ringes muß 78 um den und entlang des Führungsschnitts verhindert. Gemäß Fig. 5 ist es wünschenswert, daß das größte seitliche Spiel zwischen dem Steckteil und dem Muffenteil dann auftritt, wenn sich beim Einführen des Steckteils 10′ in den Muffenteil 12′ die entsprechenden Flächen zu überlappen beginnen. Das Spiel ist im in Fig. 6 dargestellten Zustand am kleinsten, wobei die Gewindeabschnitte 30 und 81 miteinander in Eingriff stehen und das Unterteil des Steckteils 10′ gegen die Schulter 73 des Muffenteils 12′ anliegt.

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform 10′′ mit einem Steckteil und einem Muffenteil 12′′, die in Fig. 7 zueinander fluchten aber nicht in Eingriff während sie in Fig. 8 fest miteinander verbunden sind. Der Muffenteil 12′′ hat einen oberen Führungsabschnitt 26′, der kegelstumpfförmig ist. Ebenso weist der Muffenteil 12′′ einen oberen, inneren kegelstumpfförmigen Aufnahmeraum 86′ auf. Die Konizität des Führungsabschnitts 26′ des Steckteils und des Aufnahmeraums 86′ des Muffenteils, bezüglich deren Längsachsen beträgt einige Grad. Ein nach außen gewölbter Bereich 24′ ist durch eine schräge Fläche von dem konischen oberen Führungsabschnitt 26′ getrennt und berührt in dem in Fig. 8 dargestellten Zustand eine Abschrägung 88′ des Aufnahmeraums 86′ des Muffenteils. Es ist auch möglich, die Verbin­ dungsvorrichtung so auszubilden, daß ein oberer Führungsabschnitt und ein Aufnahmeraum, die kegelstumpfförmig sind, wie in Fig. 7 und 8 dargestellt, und ein unterer Führungsabschnitt und ein Aufnahmeraum die kegelstumpfförmig sind, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt, vorhanden sind.

Claims (10)

1. Verbindungsvorrichtung für zylindrische oder rohrförmige Körper, bestehend aus einem Steckteil (10) mit einem konischen Gewindeabschnitt (28) und Führungsabschnitten (26, 36; 26′,36′) beiderseits des Gewindeabschnitts (28), und aus einem Muffenteil (12) mit einem komplementären Gewindeabschnitt (80) und komplementären Aufnahmeräumen (74, 86; 74′, 86′), dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gewindeabschnitte (28, 80) Gewindeköpfe (91, 95), die parallel zur Längsachse des Steckteils (10) bzw. des Muffenteils (12) verlaufen, und entgegen der Einsteckrichtung nach hinten geneigte Flanken (92, 94) aufweisen.

2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Dichtungsanordnung (76, 78; 76′, 78′) zwischen dem Steckteil (10) und dem Muffenteil (12), die wirksam wird, wenn Steck- und Muffenteil in Eingriff sind.

3. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Anschlagfläche am Steckteil (10) und eine Anschlagfläche (72) am Muffenteil (12), die die Einsteckbewegung begrenzen.

4. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Durchmesser des Gewindeabschnitts (28) des Steckteils (10) etwa vom Durchmesser des einen Führungsabschnitts (26) auf den des anderen Führungsabschnitts (36) und der Durchmesser des Gewindeabschnitts (80) des Muffenteils (12) etwa vom Durchmesser des einen Aufnahmeraums (74) auf den des anderen Aufnahmeraums (86) ändert.

5. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich einer (36) der Führungsabschnitte des Steckteils (10) und einer (86) der Aufnahmeräume des Muffenteils (12) am Ende des Stückteils (10) bzw. des Muffenteils (12) befindet.

6. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Muffenteil (12) eine äußere Halteschulter (60) aufweist.

7. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsabschnitte (26, 36) des Steckteils (10) und die Aufnahmeräume (74, 86) des Muffenteils (12) zylindrisch sind.

8. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsabschnitte (26′, 36′) des Steckteils (10) und die Aufnahmeräume (74′, 86′) kegelstumpfförmig sind.

9. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Führungsabschnitt des Steckteils und der eine Aufnahmeraum des Muffenteils zylindrisch und der andere Führungsabschnitt des Steckteils und der andere Aufnahmeraum des Muffenteils kegelstumpfförmig ist.

10. Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß der eine Führungsabschnitt des Steckteils und der eine Aufnahmeraum des Muffenteils kegelstumpfförmig und der andere Führungsabschnitt des Steckteils und der andere Aufnahmeraum des Muffenteils zylindrisch ist.