DE3827243A1 - Rohrverschraubung mit dichtelement fuer radiale und axiale montage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrverschraubung mit Dicht­ element für radiale und axiale Montage, die in allen In­ dustriezweigen zur Anwendung kommen kann, besonders je­ doch in der Hydraulik- und Pneumatikindustrie, wo außer dem Einsatz von nahtlosem Präzisionsstahlrohr auch die Verwendung von grobtolerierten, oberflächenfehlerbehaf­ teten Rohren zu realisieren ist.

Rohrverschraubungen zum Verbinden von Rohren untereinan­ der bzw. zum Verbinden von Rohren mit Aggregaten sind in Form vieler Lösungen bekannt, die sich je nach Druckbe­ lastbarkeit und dynamischer Belastbarkeit, nach Montage­ aufwand und Lebensdauer konstruktiv stark voneinander unterscheiden.

Diese Rohrverschraubungen besitzen den Nachteil, daß sie nur zum Verbinden bzw. zum Anschließen von nahtlosen oder geschweißten Präzisionsstahlrohren geeignet sind.

Es werden also an die Einhaltung kleiner Durchmessertole­ ranzen, kleiner Form- und Lageabweichungen sowohl in Längs- als auch in Querrichtung hohe Anforderungen gestellt. Wei­ terhin sind entsprechend den gültigen Normen für diese Rohre nur sehr kleine Oberflächenfehler an der Außen- und Innenseite zugelassen, da die Dichtfunktion der Dichtele­ mente dieser Rohrverschraubungen von der Qualität der Außenfläche bzw. der Außen- und Innenfläche der Rohre in entscheidendem Maße beeinflußt wird. Weiter führen Härte­ fehler direkt zu Fehlmontagen und zu verminderter Dicht­ wirkung. Nach dem DD-Standard TGL 8277 ist eine Verschrau­ bung bekannt, welche aus einem Stutzen, einer Überwurf­ mutter und einer Schweißkugelbuchse besteht. Diese über­ nimmt die Dichtfunktion und wirkt als Adapter, woran das grobtolerierte Rohr angeschweißt wird. Diese Verschrau­ bungen sind sehr materialintensiv und können wegen der erforderlichen Schweißarbeiten nicht problemlos an jedem Einsatzort durchgeführt werden.

Weiter werden an die Fertigung der Dichtfläche der Kegel­ buchse hohe Anforderungen gestellt. Nach DD-PS 2 75 455 ist eine Rohrkupplung bekannt, bei der eine Mutter mit kegliger Innenkontur einen metalli­ schen, in den Innenkonus der Mutter passenden Ring, beim Anziehen radialverjüngt und gegen das Rohr drückt, wobei der metallische Ring stirnseitig am Stutzen abgestützt wird und keine axiale Bewegung ausführt.

Im Bereich der Abstützung des Ringes am Stutzen ist eine Kammer ausgebildet, in der eine Bauteilegruppe dichtend auf die Mantelfläche des Rohres wirkt.

Der Nachteil dieser Verschraubung besteht darin, daß kein grobtoleriertes Rohr, sondern nur Präzisionsstahl­ rohr verwendet werden kann, da die Abdichtung auf der Mantelfläche des Rohres erfolgt und alle Rohrparameter (Durchmessertoleranzen, Form- und Lageabweichungen, Oberflächenqualität) mit ihren Fehlern direkt die Quali­ tät der Abdichtung mitbestimmen. Weiter sind zur radia­ len Verformung des konischen Ringes große Montagekräfte erforderlich.

Nach DE-GM 71 46 704 ist eine Verschraubung bekannt, der in vier Ausführungen folgendes Prinzip zugrunde liegt:
Eine Überwurfmutter mit Innenkonus drückt einen metalli­ schen Ring, der einen entsprechenden Außenkonus besitzt, so gegen einen Stutzen, daß er sich radial verformt, sich an das in den Ring hineinragende bzw. durch den Ring hin­ durchgeführte bis in den Stutzen ragende Rohr anlegt und auf seiner Mantelfläche abdichtet, z. T. unter Anwendung weiterer dichtender Elemente.

Diese Verschraubung hat den Nachteil, daß nur Präzisions­ stahlrohr verwendet werden kann, da die großen Maßtole­ ranzen und die zugelassenen Oberflächenfehler bei grob­ tolerierten Rohren auf deren Mantelfläche keine zuver­ lässige Dichtung ermöglichen. Weiter sind die Anforde­ rungen an die Maßgenauigkeit und an die Oberflächenquali­ tät sehr hoch.

Nach DD-Standard TGl 10 491 (Radialverschraubung) ist eine Verschraubung bekannt, die aus einem Stutzen ohne Innen­ konus besteht, gegen den mittels einer Überwurfmutter ein Druckring in Verbindung mit einem Schneidring gedrückt wird. In das am Druckring anliegende Rohr wird beim An­ ziehen der Überwurfmutter der Schneidring in die Mantel­ fläche des Rohres dichtend eingeschnitten. Der Druckring wird mittels eines Kunststoffdichtringes gegen den Stutzen abgedichtet.

Der Nachteil besteht darin, daß Präzisionsstahlrohr er­ forderlich ist, da der Schneidring in grobtoleriertes Rohr nicht mit der erforderlichen Einschnittqualität eingeschnitten werden kann. Die Verbindung ist sehr ma­ terialintensiv durch die Kombination Druckring-Schneid­ ring. Es sind zwei Dichtelemente erforderlich und eine verlängerte Überwurfmutter. Abweichungen in der Rohr­ qualität wirken sich direkt auf die Qualität der Abdich­ tung sowie auf die dynamische Belastbarkeit aus. Die Montagekräfte sind sehr hoch, da der Schneidring radial verformt und ins Rohr eingedrückt werden muß.

Ziel der Erfindung ist es, eine Rohrverschraubung zu schaffen, die es ermöglicht, außer Präzisionsstahlrohre auch grobtolerierte Rohre zu verbinden oder aggregat­ seitig anzuschließen. Ein weiterer ökonomischer Vorteil gegenüber bekannten Lösungen besteht darin, daß die er­ findungsgemäße Verschraubung, insbesondere in der Aus­ führung für radiale Montage, einen erheblich geringeren Materialeinsatz erfordert bei gleichzeitiger Gewichts­ reduzierung und Verringerung des Montageaufwandes und gegenüber vergleichbaren Verschraubungen austauschbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Dichtele­ ment für die Rohrverschraubung geometrisch derart zu ge­ stalten, und in Verbindung mit einer elastischen Dich­ tung einzusetzen, daß die Funktionssicherheit einschließ­ lich einer hohen Dichtwirkung unabhängig von den mit Schwankungen behafteten Rohreigenschaften (Durchmesser­ toleranz, Unrundheit, Oberflächenqualität, Festigkeit, Härte, Schweißnahtwertigkeit) voll gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein metallischer Dichtring als Spannring ausgebildet ist, welcher einen mit mehreren Schlitzen versehenen Teil aufweist, an dessen Stirnseiten sich eine Schräge befindet, die den Innenkern in der Überwurfmutter, Spannschraube oder ein Verbindungsstutzen entspricht. Der Durchmesser des geschlitzten Teils des Spannringes ist wahlweise geringer als der des ungeschlitzten Teils. Der in Dichtkombination mit dem Spannring angeordnete Dichtring weist eine zylindrische oder abgeschrägte An­ lagefläche auf, in die eine zylindrische Rohrzentrierung eingearbeitet ist. Der nicht geschlitzte Teil des Spann­ ringes ist mit einer glatten oder abgeschrägten Anlage­ fläche versehen.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbei­ spiel näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen

Fig. 1 - die Seitenansicht einer Rohrverschraubung mit Dichtelement für radiale Montage, teilweise geschnitten,

Fig. 2 - die Draufsicht eines Dichtelementes,

Fig. 3 - die Seitenansicht eines Dichtelementes im Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 2,

Fig. 4 - die Seitenansicht eines am Schaft abgestuften Dichtelementes im Schnitt,

Fig. 5 - die Seitenansicht einer Dichtung mit abgeschräg­ ter Rohrzentrierung im Schnitt,

Fig. 6 - die Seitenansicht eines Dichtelementes mit Konus im nicht geschlitzten Teil im Schnitt,

Fig. 7 - die Seitenansicht einer Rohrverschraubung mit Dichtelement für axiale Montage bei Verwendung einer Spannschraube mit Konus, teilweise im Schnitt,

Fig. 8 - die Seitenansicht einer Rohrverschraubung mit Dichtelement für axiale Montage bei Verwen­ dung einer Spannschraube ohne Konus, teilwei­ se im Schnitt,

Fig. 9 - die Seitenansicht einer Rohrverschraubung mit Dichtelement für axiale Montage bei Verwen­ dung bekannter Stutzen mit 24°-Konus, teilwei­ se im Schnitt.

In Fig. 1 ist ein bekannter winkliger Verbindungsstut­ zen 1 für radiale Montage mittels einer Bauteilgruppe, bestehend aus einer Überwurfmutter 2, mit einer konischen Innenfläche 10, Dichtring 3 und einem metallischen Spann­ ring 4 mit einem Rohr 5 dichtend verbunden. Der Spannring 4 ist in axialer Richtung mit vier Schlitzen 6 und vier Stegen 7 und an der geschlitzten Seite mit einer 24°- Schräge 8 versehen. An der inneren Umfangsfläche des Spannringes 4 ist wahlweise eine Verzahnung 9 aufge­ bracht (Fig. 2 und 3).

Beim Aufschrauben der Überwurfmutter 2 auf den Verbin­ dungsstutzen 1 wird der Spannring 4 gegen den Dicht­ ring 3 gedrückt, welcher sich an der Dichtfläche 12 des Verbindungsstutzens 1 abstützt. Das Rohr 5 liegt stirn­ seitig an dem Dichtring 3 an. Beim weiteren Festziehen der Überwurfmutter 2 werden die Stege 7 des geschlitz­ ten Spannringes 4 im Bereich der 24°-Schräge 8 radial verformt und mit ihrer Verzahnung 9 in die Mantelfläche des Rohres 5 gedrückt. Nun wird das Rohr 5 bei weiterem Anzug mit seiner Stirnseite gegen den Dichtring 3 ge­ preßt. Durch die Wirkung der konischen Innenfläche 10 der Überwurfmutter 2 während der Montage wird nicht nur eine radial wirkende Anpreßkraft über die Stege 7 auf die Mantelfläche des Rohres 5 übertragen, sondern es wirkt auch eine axial wirkende Kraftkomponente, die das Rohr 5 stirnseitig gegen den Richtring 3 preßt. Dadurch wird eine hohe Dichtwirkung erreicht.

Da sich die Stege 7 des Spannringes 4 radial bedeutend leichter verformen lassen als bekannte kompakte Ausfüh­ rungen, ist die Montagekraft entsprechend kleiner. Von Vorteil ist weiterhin, daß auf der Mantelfläche des Rohres 5 nicht wie üblich abgedichtet wird, sondern der Spannring 4, als Dichtelement lediglich gespannt wird. Deshalb können an die Fertigungsqualität (Toleran­ zen, Oberflächenbeschaffenheit) der Bauelemente wesent­ lich geringere Anforderungen gestellt werden.

Des weiteren wird erreicht, daß die Bau- und Dichtele­ mente weitgehend frei von den Rohreigenschaften (Maße, Toleranzen, Form- und Lageabweichungen, Festigkeits­ eigenschaften und Oberflächenqualität) sind. Dieser Vorteil erlaubt die Anwendung von grobtolerierten Rohren.

Das Verspannen von Rohren 5 gemäß Fig. 1 kann nach einer weiteren Ausführungsvariante anstelle der Über­ wurfmutter 2 mit einer Spannschraube mit Innenkonus 13 in Verbindung mit einem Verbindungsstutzen 14, Dicht­ ringen 3 mit Rohrzentrierung 11 und Spannring 15 erfol­ gen (Fig. 7), wobei der Spannring 15 einen abgesetzten Schaft (Fig. 4) aufweist.

Die Rohrverschraubung gemäß Fig. 7 ist anwendbar für axiale Montage und geeignet für die dichtende Verbin­ dung zweier sich gegenüberliegender Rohre 5. Der Vorteil der Ausführung besteht in der Verringerung der Abmessungen der Bauteile.

Eine weitere Ausführungsvariante für die axiale Montage und dichtende Verbindung von Rohren 5 mit einem Verbin­ dungsstutzen 16 mit einem konischen Innenkegel 17 mit­ tels einer Bauteilegruppe, bestehend aus Dichtringen 18, Spannringen 4, Spannschrauben ohne Innenkontur 19 ist in Fig. 8 dargestellt.

Bedingt durch die Gestaltung der verwendeten Bauteile ist diese Verschraubung für höhere Druckbelastung und dynamische Belastung geeignet.

Eine weitere Rohrverschraubung für axiale Montage be­ steht aus einem Verbindungsstutzen 20, mit Innenkegel 21, mit welchem über Überwurfmuttern 22, Spannringen 4, Dichtringen 18, Rohre 5 dichtend verbunden werden (Fig. 9). Dabei besteht ein entsprechender Rohrsitz 23 im Stutzen 20, analog auch im Stutzen 16 (Fig. 8), an­ gepaßt der Toleranzlage bei Verwendung grobtolerierter Rohre.

In den Fällen gemäß Fig. 8 und 9 stützt sich der Spann­ ring 4 mit seiner nicht geschlitzten Seite an der Stirn­ seite der Spannschraube 19 bzw. Überwurfmutter 22 ab.

Weitere Ausführungsformen des Dichtringes 3 und der Dichtringe 4, 15 sind so gestaltet, daß der Dichtring 3 a eine vorzugsweise um 60° abgeschrägte Anlagefläche 24 erhält (Fig. 5) und der Spannring 4 a am ungeschlitz­ ten Teil eine innere Abschrägung 25 aufweist und die Stege 7 an der Stirnfläche abgeschrägt sind (Fig. 6).

Claims (4)

1. Rohrverschraubung mit Dichtelement für radiale und axiale Montage, bestehend aus einem Verbindungsstut­ zen ohne oder mit Dichtkonus, mit Außengewinde oder einem Verbindungsstutzen und Dichtkonus und Innenge­ winde zum Verspannen von Dichtelementen in Kombina­ tion eines metallischen Dichtringes mit einem elasti­ schen Dichtring mit dem Rohr mittels einer Überwurf­ mutter bzw. Spannschraube mit oder ohne Dichtkonus, wobei der metallische Dichtring an seiner inneren Um­ fangsfläche wahlweise eine Profilierung besitzt, da­ durch gekennzeichnet, daß der metallische Dichtring als Spannring (4, 15) ausgebildet ist, welcher einen mit mehreren Schlitzen (6) versehenen Teil aufweist, an dem sich eine Schräge befindet, die dem Innenkonus (10, 17, 21) in der Überwurfmutter (2), Spannschraube (13) oder im Verbindungsstutzen (16, 20) entspricht.

2. Rohrverschraubung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchmesser des geschlitzten Teils des Spannringes (15) wahlweise geringer ist als der des geschlitzten Teils.

3. Rohrverschraubung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der in Dichtkombination mit dem Spann­ ring (4, 15) angeordnete elastische Dichtring (3) eine zylindrische oder abgeschrägte Anlagefläche (24) aufweist und in den Dichtring (3) eine zylindrische Rohrzentrierung (11) eingearbeitet ist.

4. Rohrverschraubung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der nicht geschlitzte Teil des Spannringes (4, 15) eine glatte Anlagefläche besitzt oder mit einer Abschrägung (25) versehen ist.