DE3837359A1 - Klemmring-rohrverbindung fuer metallische rohre - Google Patents

Klemmring-rohrverbindung fuer metallische rohre

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Description

Die Erfindung betrifft eine Klemmring-Rohrverbindung für metallische Rohre mit ineinandergreifenden Rohrenden mit einem rohrförmigen metallischen Klemmring, der axial auf das außen liegende Rohrende aufdrückbar ist, in der Montagestellung ein radiales Zusammendrücken der Rohrenden bewirkt und der im Ausgangszustand innen einen konischen Eingangsabschnitt, einen zylindrischen Mittelabschnitt, dessen Durchmesser kleiner als der Außendurchmesser des außen liegenden Rohrendes ist, und einen konisch sich verengenden Endabschnitt aufweist.
Eine Klemmring-Rohrverbindung dieser Art ist bekannt. Das Herstellen einer solchen Rohrverbindung wird durch axiales Aufpressen eines Klemmrings bewirkt. Da dessen Innendurchmesser anfänglich kleiner ist als der Außendurchmesser des außen liegenden Rohrendes, bewirkt das Aufpressen des Klemmringes zum einen ein radiales Zusammenziehen der ineinandergreifenden Rohrenden und zum anderen eine elastische Verformung des Klemmringes im Sinne einer Aufweitung. Die Haltekräfte, d.h. die Kräfte die gegen Auseinanderziehen der Rohrenden wirksam sind, und die Dichtkräfte werden bei den bekannten Rohrverbindungen im wesentlichen durch den inneren konisch sich verengenden Endabschnitt des Klemmrings bestimmt.
Trägt man beispielsweise die Lastverteilung in einem Klemmring längs der Rohrachse auf, so folgt nach einem anfänglichen schwachen Anstieg eine im wesentlichen parallel verlaufende Lastkurve bis zum Erreichen des Endabschnittes, die nunmehr von dieser Stelle bis zur Spitzenbelastung stark ansteigt.
Obgleich auf diese Weise für viele Anwendungsfälle zuverlässige Rohrverbindungen erreichbar sind, ist es unbefriedigend, daß der Klemmring nur auf einem Teil seiner axialen Länge wesentlich zur Erzeugung der Haltekräfte beiträgt. Dieser Nachteil wirkt sich vor allem bei Rohrverbindungen mit verhältnismäßig kleinen Abmessungen aus.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach darin, bei einer solchen Rohrverbindung den Klemmring so zu gestalten, daß dieser in der Montagestellung auf einer größeren axialen Länge als bisher eine Verspannung der ineinandergreifenden Rohrenden bewirkt, um so eine Steigerung der Haltekräfte und auch der Kräfte gegen Verdrehen zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Außenmantels des Klemmrings im mittleren Abschnitt gegenüber den im wesentlichen zylindrischen Endabschnitten eine umlaufende Einschnürung aufweist.
Die Endabschnitte des Außenmantels können hierbei in ihrer axialen Länge etwa den Längen der inneren konischen Abschnitte entsprechen.
Es kann aber auch vorteilhaft sein, für den eingangsseitigen Endabschnitt des Außenmantels eine größere axiale Länge als für den inneren konischen Eingangsabschnitt zu wählen.
Vorteilhafterweise wird die Einschnürung mit einer im wesentlichen zylindrischen Oberfläche versehen, die an ihren Enden über sanfte Abrundungen in die Endabschnitte übergeht.
Die Wandstärke im Bereich der Einschnürung des Klemmrings wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß beim Herstellen der Rohrverbindung eine Dehnung bis in die Nähe der Streckgrenze des Werkstoffs erreichbar ist.
Der Hauptvorteil, der durch die Erfindung erzielbar ist, beruht darauf, daß die Verringerung der Wandstärke im mittleren Abschnitt des Klemmrings eine relativ größere Dehnung mit sich bringt, die sich in einer bauchartigen Verformung auswirkt. Hiermit verbunden ist eine entsprechende Verformung der ineinandergreifenden Rohrenden, so daß insgesamt ein wellenförmiger Verlauf der Wandungen entsteht. Als Folge dieser Verformung ergibt sich eine Vergrößerung des axialen Ausziehwiderstandes und des Torsionswiderstandes der miteinander verbundenen Rohre.
Durch die Bemessung der Wandstärke im Bereich der Einschnürung läßt sich die Dehnbelastung des Klemmrings nach der Montage so festlegen, daß die Streckgrenze des Werkstoffs gerade erreicht wird. Damit wird die Verspannungswirkung des Klemmrings gegenüber den bisherigen Ausführungen auf etwa 3/4 der axialen Länge des Klemmrings ausgedehnt.
Die Verringerung der Wandstärke des Klemmrings im mittleren Abschnitt bringt ferner eine Minderung der Montagekraft mit sich. Dies ist aus naheliegenden Gründen erwünscht und stellt einen weiteren Vorteil der Erfindung dar. Hinzu kommt, daß die genannten Vorteile allein durch eine Formveränderung der äußeren Mantelfläche des Klemmrings erzielbar sind.
Ein Ausführungsbeispiel einer Klemmring-Rohrverbindung nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht von zwei ineinandergreifenden Rohrenden mit einem Halbschnitt und einen Klemmring vor dem axialen Aufpressen und
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Seitenansicht einer Klemmring-Rohrverbindung nach der Montage des Klemmrings.
Von den beiden miteinander zu verbindenden Rohren (1, 2) mit glatten Rohrwandungen ist das Rohrende (3) formschlüssig im erweiterten Rohrende (4) des anderen Rohres eingeschoben. Vor dem Zusammenstecken der beiden Rohrenden (3, 4) wird auf das Rohrende (3) ein metallischer Klemmring (5) aufgesteckt, wobei das Eingangsende dem Rohrende (4) zugewandt ist.
Bei dem metallischen Klemmring (5) ist die innere Mantelfläche aus einem konischen Eingangsabschnitt (6), einem zylindrischen Mittelabschnitt (7) und einem konisch sich verengenden Endabschnitt (8) gebildet, an den sich bei dem Ausführungsbeispiel ein kurzer zylindrischer Abschnitt (9) anschließt. Dieser zylindrische Abschnitt kann auch entfallen. Bei dem zylindrischen Mittelabschnitt ist der Durchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Rohrendes (4). Der konische Eingangsabschnitt (6) dient dazu, das Aufschieben des Klemmrings (5) auf das Rohrende (4) zu erleichtern.
Außen enthält der Klemmring (5) im mittleren Bereich die aus der Zeichnung ersichtliche umlaufende Einschnürung (10). Begrenzt wird diese Einschnürung von im wesentlichen zylindrischen Endabschnitten (11, 12), wobei auf der Eingangsseite der Abschnitt eine leichte Konusfläche (13) aufweist. Die letztgenannte hat für die Spannfunktion des Klemmrings (5) keine Bedeutung; sie soll lediglich die Aufschieberichtung des Klemmrings (5) deutlich machen. Die umlaufende Einschnürung (10) hat eine zur Rohrachse konzentrische zylindrische Oberfläche, die an ihren Enden über Abrundungen (14) in die Endabschnitte (11, 12) übergeht.
Es ist ein Klemmring für eine solche Rohrverbindung bekannt, der ähnlich wie der in der Zeichnung abgebildete Klemmring gestaltet ist, jedoch außen keine umlaufende Einschnürung aufweist, so daß er eine etwa gleichbleibende Wandstärke hat. Bei einem solchen Klemmring wird in der Montagestellung das radiale Zusammenpressen der zu verbindenden Rohrenden im wesentlichen durch den konisch sich verengenden Endabschnitt bewirkt. Dies bedeutet, daß der Klemmring nur auf einem Teil seiner axialen Länge zur Erzeugung der Verformung der zu verbindenden Rohre und damit zur Erzeugung der gewünschten Haltekräfte beiträgt.
Anders liegen die Verhältnisse bei Anwendung eines Klemmrings in der erfindungsgemäßen Gestaltung. Beim Aufdrücken dieses Klemmrings werden die ineinandergreifenden Rohrenden (3, 4) zunächst durch den Eingangsabschnitt des Klemmrings (5) entsprechend der wirksam werdenden Radialkraft leicht verformt, d.h. zusammengedrückt. Dabei wird eine nach außen gerichtete elastische Rückstellkraft erzeugt. Mit dem weiteren Aufschieben des Klemmrings (5) kann dieser infolge der geringeren Wandstärke in seinem Mittelabschnitt nicht die gleiche Gegenkraft wie der Eingangsabschnitt aufbringen, so daß durch die Eigenelastizität der Rohrenden (3, 4) der Mittelabschnitt bauchartig aufgeweitet wird, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Mit dem weiteren axialen Aufpressen des Klemmrings (5) kommt schließlich der konisch sich verengende Endabschnitt (8) zur Einwirkung, der nun eine entsprechend stärkere radiale Verformung als der Eingangsabschnitt bewirkt.
Die Belastung im Mittelabschnitt des Klemmrings (5) kann so ausgelegt werden, daß die 0,2-Grenze, d.h. die Streckgrenze des Materials nicht ganz erreicht wird. Somit wird die Federwirkung des Klemmrings (5) auf nahezu 3/4 seiner axialen Länge ausgedehnt. Auf diese Weise werden die Haltekräfte, d.h. die Kräfte gegen Herausziehen und Torsion wesentlich erhöht, so daß insgesamt eine festere Verbindung entsteht. Andererseits verringert sich durch den geringeren Widerstand im Mittelabschnitt des Klemmrings (5) die erforderliche Montagekraft.

Claims (5)

1. Klemmring-Rohrverbindung für metallische Rohre mit ineinandergreifenden Rohrenden mit einem rohrförmigen metallischen Klemmring, der axial auf das außen liegende Rohrende aufdrückbar ist, in der Montagestellung ein radiales Zusammendrücken der Rohrenden bewirkt und der im Ausgangszustand innen einen konischen Eingangsabschnitt, einen zylindrischen Mittelabschnitt, dessen Durchmesser kleiner als der Außendurchmesser des außen liegenden Rohrendes ist, und einen konisch sich verengenden Endabschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel des Klemmrings (5) im mittleren Abschnitt gegenüber den im wesentlichen zylindrischen Endabschnitten (11, 12) eine umlaufende Einschnürung (10) aufweist.
2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endabschnitte des Außenmantels in ihrer axialen Länge etwa den Längen der inneren konischen Abschnitte entsprechen.
3. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eingangsseitige Endabschnitt (11, 13) des Außenmantels eine größere axiale länge als der innere konische Eingangsabschnitt (6) hat und der ausgangsseitige Endabschnitt (12) des Außenmantels in seiner axialen Länge etwa der Länge des inneren konischen Abschnitts (8) entspricht.
4. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnürung (10) eine im wesentlichen zylindrische Oberfläche hat, die an ihren Enden über sanfte Abrundungen (14) in die Endabschnitte (11, 12) übergeht.
5. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke im Bereich der Einschnürung (10) des Klemmrings (5) so gewählt ist, daß eine Dehnung bis in die Nähe der Streckgrenze des Materials erreichbar ist.
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