DE3737062A1

DE3737062A1 - Rohrverbindung

Info

Publication number: DE3737062A1
Application number: DE19873737062
Authority: DE
Inventors: Mathias Dipl Ing Konrad; Traugott Dipl Ing Funk
Original assignee: GKN Walterscheid GmbH
Current assignee: Walterscheid GmbH
Priority date: 1986-11-10
Filing date: 1987-10-31
Publication date: 1988-05-19
Also published as: DE3737062C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung für das dich tende Verbinden eines Rohres mit einem Körper, mit einer von einer Stirnfläche des Körpers ausgehenden, sich kege lig zum Innern des Körpers hin verjüngenden Bohrung mit einem kleineren Kegelwinkel und einer daran anschließenden zylindrischen Bohrung mit einem endseitig angeordneten ringförmig nach innen weisenden Anschlag zur Abstützung des Rohres, mit einer auf den Körper aufschraubbaren Mutter mit einer sich kegelig von dem Körper weg ver jüngenden Bohrung mit einem größeren Kegelwinkel, an die sich eine zylindrische Bohrung anschließt, mit einem Zwi schenring und mit einer in das Rohr, von dessen Ende her eingesetzten Stützhülse, die sich über einen Teil der Axiallänge des Zwischenringes erstreckt.

Bei einer solchen, aus der GB-PS 6 61 465 bekannten Rohr verbindung erstreckt sich die Stützhülse über den weitaus überwiegenden Teil der Axiallänge des Zwischenringes. Über den Einfluß der Länge der Abstützung ist nichts ausgesagt. Nach der konstruktiven Gestaltung der V-förmigen Erhe bungen ist ferner darauf zu schließen, daß es sich um eine Klemmringverschraubung handelt. Bei dieser tritt aufgrund der Verbindungs- und Montageart nur ein geringes radiales Eindrücken des Zwischenringes in die Rohroberfläche auf.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Rohrverbindung so zu gestalten, daß sowohl im körperseitigen, als auch im mutterseitigen Bohrungsbereich des Zwischenringes eine innige Verbindung zur Abstützung am Rohr erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zwischenring als Schneidring mit mindestens einer bei der Montage der Verbindung durch axiale und radiale Relativ bewegung zum Rohr in deren Außenfläche einschneidenden Schneiden ausgebildet ist, und daß die Stützhülse die Innenwand des Rohres mindestens bis zum Beginn des Ein schnittes der letzten Schneide des Schneidringes und maximal bis 70% der Längserstreckung, ausgehend vom körperseitigen Ende des Schneidringes reicht.

Durch die Ausbildung als Schneidring mit insbesondere mehreren axial hintereinander angeordneten Schneiden in Verbindung mit der Stützhülse wird eine innige Verbindung zwischen Schneidring und Rohr erreicht. Dadurch, daß durch die Begrenzung der Länge der Stützhülse keine Unter stützung des Rohres im Bereich der mutterseitigen Kegel fläche des Schneidringes gegeben ist, kann sich diese in diesem Bereich besser verformen und eine Verbindung mit dem Rohr herbeiführen. Das Verbindungssystem ist also im Bereich der Schneiden verstärkt und im Bereich der mutter seitigen Kegelfläche des Schneidringes nicht unterstützt, so daß in diesem Bereich ebenfalls eine gute Verformung des Ringes erzielt wird, obwohl der Schneidring gerade in diesem Anlagebereich stärker ausgebildet ist. Es wird also für eine gute, über die Länge des Schneidringes reichende Halterung gesorgt, welche zu einer verbesserten Stand festigkeit der Rohrverbindung gegen schwingende Bean spruchung führt.

Es ist ferner erkannt worden, daß bei herkömmlichen Rohr verbindungen selbst dann, wenn eine Stützhülse eingesetzt wird, bei stärkerem Anzug ein Ausbauchen des freien Rohr endes auftritt, das zu einer Verklemmung des Rohres mit der Bohrung des Körpers führt und ein Lösen der Verbindung erschwert.

Es soll daher in weiterer Ausgestaltung eine Rohrver bindung erreicht werden, die ein Ausbauchen bei der Mon tage verhindert.

Dies wird dadurch erreicht, daß im montierten Zustand das aus dem körperseitigen Ende des Schneidringes herausra gende freie Ende des Rohres eine axiale Länge aufweist, die etwa ¹/₇ bis ¹/₃ des Rohraußendurchmessers beträgt, wobei dieses Verhältnis mit steigendem Rohrdurchmesser zum niedrigen Wert tendiert, und daß soweit erforderlich, die axial verbleibende Länge bis zum Anschlag im Körper durch einen an die Stützhülse angeformten, nach außen weisenden Steg ausgefüllt ist. Durch die Verringerung der freien Länge des Rohres wird der Schlankheitsgrad des einge spannten Rohres verringert und damit die Festigkeit des Rohres im eingespannten Bereich erhöht. Ein Ausbauchen der freien Rohrlänge ist ausgeschlossen. Schließlich wird eine Verbesserung der Halterung noch dadurch erreicht, daß die Stützhülse auf einem Teil ihrer Außenmantellänge umlaufend angeordnete mit radial vorstehenden Spitzen versehene Rillen aufweist.

Bei dieser Ausführung ist von Vorteil, daß sich ein Teil der von dem Schneidring auf das Rohr einwirkenden Axial kraft im Bereich der Rillen an der Stützhülse abstützt. Die am Anschlag auf das Rohr einwirkende Axialkraft wird somit entsprechend vermindert.

Diese vorteilhafte Auswirkung tritt in abgeschwächter Form auch bei der Stützhülse ohne Rillen auf.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erhält die Stützhülse ab dem Bereich oder nach dem Einschnitt der letzten Schneide des Schneidringes eine stark kegelige Vergrößerung der Innenbohrung, so daß ihre Wandstärke zum Ende hin sehr stark vermindert wird. Es wird dadurch erreicht, daß die Rohrabstützung durch die Stützhülse nicht durch den Aufbau einer hohen Spannungsspitze im Rohr an dieser Stelle, am Stützhülsenende zu früherem Schwingungsbruch des Rohres führt. Die weiche Einspannung des Rohres führt zu höherer Lebensdauer der Rohrver schraubung.

Nach einem weiteren Merkmal kann das Gewicht der Stütz hülse dadurch vermindert werden, daß sie mit Negativspiel, also mit Vorspannung eingebaut wird. Eine geringere Wandstärke genügt dann, um die erforderliche Gegenkraft zur Stützung aufzubauen. Diese Lösung kommt vor allem in Frage, wenn die Gewichtsfrage der Rohrverschraubung von Bedeutung ist.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnit durch eine erste Version der Rohrverbindung, und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Version.

Die Zeichnung stellt nur eine Teildarstellung dar. Die Rohrverbindung ist um die Mittenachse x-x rotations symmetrisch ausgebildet. Die Rohrverbindung weist einen Körper 1 auf, der von seiner Stirnfläche 21 ausgehend mit einer sich kegelig zu seinem Innern hin verjüngenden Bohrung 3 versehen ist. Die kegelige Bohrung 3 geht in eine zylindrische Bohrung 2 über, die mit einer ringförmig nach innen weisenden Anschlagfläche 4 endet. Im Bereich der Anschlagfläche 4 mündet eine zentrale Bohrung, die beispielsweise einen gegengleich ausgebildeten Rohrver bindungsteil mit dem hier dargestellten verbindet. Auf den Körper 1, der außen mit einem Gewinde versehen ist, ist eine Mutter 10 aufschraubbar. Die Mutter 10 weist eine zunächst zylindrisch verlaufende Bohrung und dann zu ihrem Ende hin eine kegelig vom Körper 1 weg verjüngende Bohrung 17 auf. Der Kegelwinkel der kegeligen Bohrung 17 der Mutter 10 ist erheblich größer, als der der kegeligen Bohrung 3 des Körpers 1. Die Mutter 10 weist eine zylin drische Bohrung 22 auf, mit der sie über das Ende eines Rohres 7 geschoben werden kann. Zwischen der kegeligen Bohrung 3 des Körpers 1 und der kegeligen Bohrung 17 der Mutter 10 ist ein als Schneidring 6 ausgebildeter Zwi schenring angeordnet. Dieser Schneidring 6 besitzt mutterseitig eine Kegelfläche 18, die in etwa entsprechend der kegeligen Bohrung 17 der Mutter 10 ausgebildet ist. Körperseitig besitzt der Schneidring 6 ebenfalls eine Kegelfläche 16, mit der er an der Wandung der kegeligen Bohrung 5 anliegt. In das Rohr 7 ist von dessen Ende 20 her eine Stützhülse 5 eingeschoben. Die Stützhülse weist im übrigen einen Steg 24 auf, der den Raum zwischen dem Rohrende 20 und der Anschlagfläche 4 des Körpers 1 aus füllt. Die Stützhülse 5 besitzt eine Ringfläche 9, an der sich das Rohrende 20 abstützt. Ferner ist die Bohrung 24 der Stützhülse 5 beginnend mit oder nach der letzten Schneide 13 mit einer kegeligen Erweiterung 25 versehen. Fig. 1 zeigt die Rohrverbindung im montierten Zustand, das heißt, die in der Innenfläche des Schneidringes 6 angeordneten Schneiden 12, 13 sind in dem Zustand gezeigt, in dem sie in die Außenfläche 11 des Rohres 7 einge schnitten haben. Der Schneidring 6 ist mit zwei Schneiden 12, 13 versehen, wobei die Schneide 12 die erste Schneide bildet und dem körperseitigen Ende 15 des Schneidringes 6 unmittelbar benachbart ist und die zweite Schneide 13 in einem axialen Abstand dazu angeordnet ist. Wie aus der Zeichnungsfigur ersichtlich ist, liegt der Einschnittbe ginn 14 der zweiten Schneide 13 zum axialen Zentrum des Schneidringes 6 hin verlagert. Es ist vorgesehen, daß die Stützhülse 5, unabhängig davon, ob ein Steg 24 angeformt ist oder nicht, eine minimale Stützlänge aufweist, die bis zum Einschnittbeginn 14 reicht. Maximal kann die Stütz länge gemäß der Erfindung 70% der axialen Erstreckung des Schneidringes 6 betragen. Die minimale Länge ist mit S _min und die maximale Länge in der Zeichnung mit S _max bezeichnet.

Aus der Zeichnung ist ebenfalls ersichtlich, daß auch im montierten Zustand das Rohr 7 über das körperseitige Ende 15 des Schneidringes 6 hinaus in die zylindrische Bohrung 2 des Körpers 1 hineinragt. Das freie Ende ist mit 23 bezeichnet. Die freie Länge LR des überstehenden Rohr teiles 23 ist so bemessen, daß kein Ausbauchen statt finden kann. Gemäß der Erkenntnis der Erfindung findet ein Ausbauchen nicht statt, wenn die axial freie Länge LR zwischen ¹/₇ und ¹/₃ des Außendurchmessers D des Rohres 7 beträgt. Für den Fall, daß die Abmaße der zylindrischen Bohrung 2 des Körpers 1 dies schon berücksichtigt, das heißt, daß die Anschlagfläche 4 in einem entsprechenden Abstand angeordnet ist, ist vorgesehen, daß das Rohr 7 mit seiner Endfläche 20 unmittelbar an der Anschlagfläche 4 zur Anlage kommt. Für den Fall jedoch, daß der Abstand länger ist, ist vorgesehen, daß die Stützhülse 5 mit einem entsprechenden nach außen weisenden Steg 24 versehen ist, der die gewünschte freie Rohrlänge 23 mit dem Abmaß LR erstellt. Schließlich ist vorgesehen, daß die freie Länge LR in Abhängigkeit vom Durchmesser D festgelegt wird, wobei mit größer werdendem Durchmesser die freie Länge zunimmt.

Vor der Montage der Rohrverbindung ist der körperseitige Bereich des Schneidringes 6, dem die Schneiden 12 und 13 zugeordnet sind, unverformt, das heißt der Schneidring 6 läßt sich mit seiner Aufnahmebohrung über die Außenfläche 11 des Rohres 7 schieben. Erst beim Anzug der Mutter 10 auf dem Körper 1 erfolgt eine Verformung. Die Montage erfolgt so, daß zunächst die Mutter 10 auf das Rohr 7 und dann der Schneidring 6 auf das Rohr aufgeschoben wird. Anschließend wird die Stützhülse 5 in das Rohr 7 einge schoben und legt sich an die Innenwandung 19 an. Die Ein heit wird dann in den Verschraubungskörper 1 eingeschraubt und zwar so, daß das Rohr 7 mit seiner Endfläche 20 fest auf Anschlag entweder an der entsprechenden Gegenfläche 9 des Steges 24 der Stützhülse 5 oder für den Fall, daß eine Stützhülse 5 ohne Steg vorgesehen ist unmittelbar an der Anschlagfläche 4 am Ende der zylindrischen Bohrung 2 des Körpers 1 anliegt. Beim Aufschrauben der Mutter 10 und dem axialen Vorbewegen des Schneidringes 6 in Richtung auf die kegelige Bohrung 3 verformt sich die körperseitige Außenfläche 16 und gelangt mit der kegeligen Bohrung 3 in Flächenkontakt. Beim axialen Hineinbewegen des Schneid ringes 6 in die kegelige Bohrung 3 des Körpers 1 ergibt sich eine Relativbewegung zur Außenfläche 11 des Rohres (das Rohr 7 verbleibt in Ruhe) sowie ein radiales Ein schneiden in die Außenfläche 11 des Rohres 11. Die zweite Schneide 13 beginnt dabei am Einschneidebeginn 14 in die Oberfläche des Rohres 7 einzugreifen. Am Ende der Montage ist vor dem körperseitigen Ende des Schneidringes 6 das heißt vor der ersten Schneide 12 ein Materialaufwurf vorhanden. Durch die innige Verzahnung der beiden Schnei den 12, 13 mit der Rohroberfläche 11 ist eine sichere Halterung gegeben. Schließlich sorgt die Stützhülse 5 dafür, daß im Schneidenbereich keine radiale Verformung des Rohres 7 auftreten kann, welche ein tiefes Ein schneiden des Schneidringes 6 mit seinen Schneiden 12, 13 in die Oberfläche 11 des Rohres verhindern würde. Auf der anderen Seite ist gewährleistet, daß das mutternseitige Ende des Schneidringes 6, das im Querschnitt wesentlich größer bemessen ist, als das körperseitige Ende desselben, sich genügend verformen kann, um eine ausreichende Ver bindung zur Außenfläche 11 des Rohres 7 zu bewerkstelligen.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 entspricht die Anpreßkraft des Schneidringes FA in etwa der Abstützkraft am Anschlag FA′, da die der Anpreßkraft des Schneidringes FA ent gegenwirkende Reibungskraftkomponente FA′′ an der Innen wandung des Rohres zur Außenfläche der Stützhülse gering ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind im Stützbereich der Stützhülse 5, mit der diese in das Rohr 7 eingeschoben ist und sich an die Rohrinnenwandung 19 anlegt, Rillen 8 angebracht. Die Spitzen der Rillen 8 stehen radial nach außen vor, dabei ist nur ein Teil der Axiallänge der Stützhülse 5 mit solchen Rillen 8 versehen. Durch diese Ausführungsform wird erreicht, daß die auf den Schneidring 6 axial ausgeübte Anpreßkraft FA entgegenwirkende Kraft FA′′ wesentlich höher ist, als bei der Ausführung nach Fig. 1. Die Abstützkraft des Rohres 7 an der Anschlag fläche 4 und der Abstützfläche 9 wird dadurch wesentlich verringert. Durch diese Maßnahme wird die Gefahr der Aus beulung des Rohres bei der Wiederholmontage vermieden.

Bezugszeichenliste 1 Körper
2 zylindrische Bohrung
3 kegelige Bohrung im Körper
4 Anschlag
5 Stützhülse
6 Schneidring
7 Rohr
8 Rillen
9 Stützfläche am Steg
10 Mutter
11 Rohraußenfläche
12 erste Schneide
13 zweite Schneide
14 Einschneidbeginn
15 körperseitiges Ende des Schneidringes
16 körperseitige Außenkegelfläche des Schneidringes
17 kegelige Bohrung der Mutter
18 kegelige Außenfläche des Schneidringes
19 Rohrinnenwandung
20 Rohrende
21 Stirnflächenkörper
22 zylindrische Bohrung der Mutter
23 freies Ende des Rohres
24 Bohrung der Stützhülse
25 kegelige Erweiterung

Claims

1. Rohrverbindung für das dichtende Verbinden eines Rohres mit einem Körper, mit einer von einer Stirn fläche des Körpers ausgehenden, sich kegelig zum Innern des Körpers hin verjüngenden Bohrung mit einem kleineren Kegelwinkel und einer daran anschließen den zylindrischen Bohrung mit einem endseitig angeordneten ringförmig nach innen weisenden Anschlag zur Ab stützung des Rohres, mit einer auf den Körper auf schraubbaren Mutter mit einer sich kegelig von dem Körper weg verjüngenden Bohrung mit einem größeren Kegelwinkel, an die sich eine zylindrische Bohrung anschließt, mit einem Zwischenring und mit einer in das Rohr, von dessen Ende her eingesetzten Stützhülse, die sich über einen Teil der Axiallänge des Zwischen ringes erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring als Schneidring (6) mit mindestens einer bei der Montage der Verbindung durch axiale und radiale Relativbewegung vom Rohr (7) in dessen Außenfläche (11) einschneidenden Schneide (12; 13) ausgebildet ist, und daß die Stützhülse (5) die Innenwand (19) des Rohres (7) mindestens bis zum Beginn (14) des Einschnittes der letzten Schneide (13) des Schneidringes (6) und maximal bis 70% der Längserstreckung, ausgehend vom körperseitigen Ende (15), des Schneidringes (6) reicht.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im montierten Zustand des aus dem körperseitigen Ende (15) des Schneidringes (6) herausragende freie Ende (23) des Rohres (7) eine axiale Länge (LR) auf weist, die etwa ¹/₇ bis ¹/₃ des Rohraußendurchmessers (D) beträgt, wobei dieses Verhältnis mit steigendem Rohrdurchmesser (D) zum niedrigen Wert tendiert und daß, die axial verbleibende Länge (LS) bis zum An schlag (4) im Körper (1) durch einen an die Stützhülse (5) angeformten nach außen weisenden Steg (24) ausge füllt ist.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützhülse (5) auf einem Teil ihrer Außenman tellänge umlaufend angeordnete, mit radial vorstehen den Spitzen versehene, Rillen (8) aufweist.

4. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (24) der Stützhülse (5) beginnend mit oder nach dem Beginn (14) des Einschnittes der letzten Schneide des Schneidringes (6) eine kegelige Erweite rung aufweist, und daß die Wandstärke der Stützhülse (5) auf ¹/₃ bis ¹/₂ ihrer sonstigen Stärke vermindert ist.

5. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Stützhülse (5) größer ist, als der Innendurchmesser des Rohres (7), in das sie eingeschoben bzw. eingepreßt wird.