DE4221175A1

DE4221175A1 - Verbindungssystem für Rohrleitungen

Info

Publication number: DE4221175A1
Application number: DE4221175A
Authority: DE
Inventors: Klaus Lehmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-06-17
Filing date: 1992-07-01
Publication date: 1994-03-10
Also published as: DE4219722A1; DE4219722C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungssystem nach dem Ober begriff des Anspruchs 1.

Es sind Verbindungssysteme bekannt, bei denen sogenannte Schweißkegel eingesetzt werden (vgl. Kataloge der Firmen Exmar GmbH und Parker-Ermeto). Diese Schweißkegel haben den Vorteil, daß sie durch den Einsatz eines Runddichtringes häufigere Lösungsvorgänge und Wiedermontagen bei guter Dicht heit erleichtern und auch in eine DIN-Verschraubung mit 24°- Konus passen. Neben dem Umstand der Nichteignung für be stimmte Einsatzfälle aufgrund der reinen Elastomer-Abdichtung besteht ein weiterer Nachteil darin, daß sie angeschweißt werden müssen, was nicht nur den Einsatz von Gerätschaft erfordert, sondern auch das entsprechend ausgebildete und geprüfte Personal. Der gleiche Nachteil ist auch für DIN- Verschraubungen mit 60°-Konus und kugelförmig bearbeitetem Schweiß- oder Lötnippel zutreffend.

Weiterhin gibt es sogenannte Verschraubungen in Stoßaus führung (vgl. Katalog der Firma Parker-Ermeto). Bei derar tigen Verschraubungen ist es üblich, einen Schneidring, der das Rohr hält, mit Hilfe der Spannmutter in ein gehärtetes Zusatzteil hineinzupressen, welches über den sonst bei der Verschraubung üblichen Innenkonus und vorn über eine radial verlaufende Stirnfläche verfügt. Der Nachteil dieser Ausfüh rung liegt nicht nur in den durch das Zusatzteil bedingten, höheren Produktionskosten, sondern auch noch in dem Umstand, daß die Abdichtung zwischen dem gehärteten Schneidring und dem gehärteten Zusatzteil aufgrund der geringen Verformungs fähigkeit der Berührungsflächen besonders problematisch ist. Weiterhin sind die gehärteten Materialien nicht korrosions beständig.

Die radial verlaufende Stirnfläche verfügt zusätzlich über einen spitzkantigen umlaufenden Vorsprung, welcher beim ersten Anzug zur Verbesserung der Abdichtung zum Verschrau bungskörper hin in diesen eine kleine Rille eindrückt. Trifft man nun bei einer Wiederholungsmontage diese Rille nicht genau wieder mit dem Vorsprung, sondern etwas versetzt, vergrößern sich die Dichtprobleme an dieser Stelle noch.

Eine weitere bekannte Verschraubungsart, welche auch einen 24°-DIN-Konus zuläßt, ist die sogenannte Bördelverschraubung (vgl. Katalog der Firma Exmar GmbH). Hier wird ein Adap terteil, welches auf der einen Seite einen 24°-Kegel mit Runddichtring besitzt und auf der anderen einen stumpferen Kegel, auf den ein im gleichen Winkel aufgeweiteter Rohrbund mit Hilfe einer Spannmutter aufgepreßt wird, verwendet. Die Nachteile bestehen im Prinzip wie bei der Ausführung mit Schweißkegel, nur daß hier kein Schweißgerät, sondern eine Bördelmaschine verwendet werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungs system nach Patentanmeldung Nr. P 42 19 722.8 so weiter aus zubilden, daß eine Deformierung des Rohres (6) ausschließlich im hinteren Bereich des Profilringes (3) erfolgt, um aus Gründen der besseren Demontierbarkeit eine geringere Ein tauchtiefe des Rohrvorderteiles mit dem Profilring in den Verschraubungskörper (1) zu erzielen, die vorgenannten Nachteile der bekannten Verbindungssysteme zu eliminieren unter Beibehaltung der in P 42 19 722.8 genannten Aufgaben stellung und auch, um auf einfache Weise eine bleibende, un lösbare Rohrverbindung herzustellen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson dere in der leichten Montier- und Demontierbarkeit bei auch geringen Verschraubungsabständen und im Wegfall von sonst erforderlichen Schweiß-, Löt- und Bördeleinrichtungen. Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den nachfol genden Zeichnungen.

Es zeigen

Fig. 1 einen Verschraubungskörper (1) mit einem Innen konus (1a), eine Überwurfmutter (2), einen Metall profilring (3), einen Dichtring (4) am vorderen Teil des Profilringes (3), einen kombinierten Dicht- und Haltering (5) am hinteren und inneren Profilringbereich, ein Rohrteil (6) und einen Gleitring (7) im losen Zustand.

Fig. 2 die gleichen Teile wie Fig. 1, jedoch im fest gezogenen Zustand.

Fig. 3 die gleichen Teile wie Fig. 1 und 2, jedoch mit gelöster Spannmutter (2).

Fig. 4 eine Variante von Fig. 1 mit einem Runddichtring (8) als vorderes Dichtelement im losen Zustand und

Fig. 5 die gleichen Bauteile, wie in Fig. 4 dargestellt, im festgezogenen Zustand.

Fig. 6 eine weitere Variante, bei der am vorderen Teil des Profilringes (3) ein zylindrischer, weicher Metall dichtring (9) aufgesteckt ist, wiederum im losen Zustand und

Fig. 7 die Teile von Fig. 6 im festgezogenen Zustand.

Fig. 8 eine Ausführung im festgezogenen Zustand, bei der der Profilring (3) stirnseitig auf eine Flachdich tung (10) gepreßt wird.

Fig. 9 eine weitere Variante im festgezogenen Zustand, bei der der vordere Teil des Profilringes (3) kugel förmig ausgebildet ist und in einem 60°-DIN-Konus abdichtet.

Fig. 10 die Ausführung einer unlösbaren Rohrverbindung in Schraubausführung und festgezogen.

Fig. 11 die Ausführung einer unlösbaren Rohrverbindung in Preßausführung im losen und

Fig. 12 im festen Zustand.

In Fig. 1 ist erkennbar, daß der Profilring (3) in seinem vorderen Bereich sehr kurz ausgebildet ist und einen Anschlag (3i) aufweist. Auf die konische Außenfläche (3a) ist ein Dichtring (4) aufgesteckt, welcher mit seiner äußeren Fläche (4a) über die Fläche (3b) des Profilringes hervorsteht. Der Profilring weist weiterhin einen Bund mit einer Anschlag fläche (3c) auf und verfügt in seinem hinteren Bereich über einen schlanken Konus (11) an der Außenseite sowie über Vor sprünge (3d 1) und (3d 2) an der Innenseite. Dabei ist der Vorsprung (3d 1) gegenüber dem Vorsprung (3d 2) so weit von der Außenwandung des Rohres (6) zurückgesetzt, daß noch ein oberer kombinierter Dicht- und Haltering (5) bzw. ein Dicht- Gleitring (vgl. Fig. 11) eingesteckt werden kann. Dieser Dicht- und Haltering (5) weist an seinem hinteren Ende eine Verdickung (5a) auf, welche die Aufgabe hat, zu verhindern, daß die Spannmutter (2) nach Lösung über das Rohr (6) nach hinten wegrutschen kann. Dieses passiert besonders leicht, wenn beispielsweise die Verschraubung gegenüber der zeichne rischen Darstellung in 180° verdrehter Position montiert ist, d. h. also die Spannmutter (2) nach unten wegrutschen würde. Zwischen Spannmutter (2) und Profilring (3) befindet sich noch ein Gleitring (7). Die Gleit- und Dichtringe (4), (5) und (7) sollten vorzugsweise aus einem Elastomer, wie zum Beispiel PTFE oder ähnlichem, hergestellt sein.

Der Durchmesser der konischen Außenfläche (3b) des Profil ringes (3) ist nun so bemessen, daß es während des Anziehens der Spannmutter (2) zu einer metallischen Berührung zwischen (3b) und (1a) kommt, bevor die Anschlagfläche (3c) auf der Stirnseite des Verschraubungskörpers (1) aufsitzt. Wird die Verschraubung nun fest angezogen, wie in Fig. 2 dargestellt, kommt es zunächst zu einer metallischen Abdichtung zwischen (3b) und (1a), hinter der sich dann - eingekammert - der Dichtring (4) befindet. Im weiteren Verlauf des Anzuges der Spannmutter (2) wird der Profilring (3) in seinem hinteren Bereich so verformt, daß er das Rohr (6) mit seinen Vorsprün gen (3d 1) und (3d 2) einschnürt. Diese Verformung wird zum einen durch das Vorhandensein des Gleitringes (7) und zum anderen durch den Umstand stark erleichtert, daß der Profil ring (3) auf dem Rohr (6) keinerlei reibungserzeugende Gleit bewegung ausführt, sondern dieses nur in radialer Richtung deformiert. Der von oben her eingesteckte Dicht-Haltering (5) wird bei diesem Vorgang mit seinem vorderen Ende zwischen den Vorsprüngen (3d 1) und (3d 2) total eingekammert, während er hinter dem Vorsprung (3d 1) noch eingeklemmt und gehalten wird.

Zu den Vorteilen aus der Patentanmeldung Nr. P 42 19 722.8, welche darin bestehen, daß sich - von der Produktseite her gesehen - eine metallische Abdichtung vor einer total und bleibend gekammerten Elastomerabdichtung befindet und sich zwischen den aufeinanderreibenden konischen Flächen, durch welche die Verformung bewirkt wird, ein Gleitelement befin det, kommt hinzu, daß

1. die Eintauchtiefe des Rohr- bzw. Profilring-Vorderteiles in den Verschraubungskörper (1) sehr gering ist.
2. ein preiswert zu erstellendes Element (5) vorhanden ist, welches als hinterer Anschlag für die gelöste Spann mutter (2) dient - vgl. Fig. 3 - und
3. der Dichtring (4) - wie auch in P 42 19 722.8 - auswech selbar ist.
4. das Rohr durch die leichte Verformung des Profilringes (3) in seinem vorderen Bereich eine zumindest Einspan nung erfährt, welche gegen radiale Belastung besser ab stützt.

Zur Erläuterung des Vorteils 1 sei erwähnt, daß es, insbeson dere bei kurzen Rohrleitungen, welche über zwei Verschraubun gen verfügen, bei der großen Eintauch- bzw. Einstecktiefe der vorderen Rohrteile bei handelsüblichen Verschraubungen mitun ter kaum möglich ist, diese zu montieren bzw. zu demontieren. Durch die im vorderen Bereich sehr kurze Ausbildung des Profilringes (3) ist es nach Lösen der Spannmutter (2) schon nach einem sehr kurzen Weg von der Verschraubung (1) weg mög lich, das Rohrende mit Profilring seitlich von der Verschrau bung wegzuschieben bzw. dieses auch sofort herauszukippen. Dabei ist es auch sinnvoll, den Dicht-Haltering (5) nach hinten so lang zu gestalten, daß die Spannmutter (2) vor Er reichen des hinteren Anschlages (5a) mindestens soweit zu rückgeschoben werden kann, wie in Fig. 3 dargestellt.

Fig. 4 stellt mit dem Runddichtring (8) eine Ausführung dar, wie sie üblicherweise bei sogenannten Schweißkegeln als vor teilhafte Abdichtungsart für eingeschränkte Einsatzfälle verwendet wird. Durch die guten Dicht- und Halteeigenschaften der Verbindung von Rohr (6) und Profilring (3) kann die Ver bindung auch in der in Fig. 5 dargestellten Art (festgezo gen) erfolgen, ohne daß Schweißarbeiten erforderlich sind.

Weiterhin ist es auch hier sinnvoll, den Durchmesser (3d) entsprechend der Beschreibung in Fig. 1 etwas größer zu gestalten, um eine metallische Abdichtung vor die Elasto merabdichtung zu legen.

In Fig. 6 verfügt der Profilring (3) in seinem vorderen Bereich über einen zylindrisch ausgebildeten Vorsprung, auf den ein Weichmetallring (9) aufgesteckt und auswechselbar ist. Die Darstellung betrifft wieder den losen Zustand, während in Fig. 7 der festgezogene Zustand dargestellt ist.

Fig. 8 zeigt nun eine Variante, welche eine Verbindung in sogenannter Stoßausführung, d. h. ohne daß der Profilring (3) mit dem Rohr (6) und die Verschraubung (1) ineinandergreifen. Die Abdichtung erfolgt hier leicht über einen flachen, dünnen Dichtring (10), welcher vorzugsweise aus Metall und auswech selbar ist. Die in Fig. 8 dargestellte Lösung ist rationel ler und funktionsfähiger als die der bekannten Stoßverschrau bung, verbunden mit der vorteilhaften Möglichkeit des Dicht ring-Wechsels.

Fig. 9 zeigt nun eine Variante, bei der die Verschraubung (1) über einen 60°-DIN-Dichtkegel verfügt, in den ein im vorderen Bereich kugelförmig abgedrehter Profilring (3) hineinragt. Sogenannte Dichtkegel dieser Bauart (in Kugel form) werden im Regelfall an das anzuschließende Rohr ange schweißt oder im Hartlötverfahren aufgelötet. Um die damit verbundenen Nachteile rationeller wie auch mechanischer Art zu eliminieren, ist der sogenannte Dichtkegel in der schon eingangs beschriebenen Art mit dem Rohr verbunden.

Eine unlösbare Rohrverbindung wird mit einem symmetrischen bzw. spiegelbildlich ausgeführten Profilring (3) in Fig. 10 in festgezogenem Zustand dargestellt. Dabei werden die Rohr enden (6.1) von oben und (6.2) von unten in den Profilring (3) eingesteckt und über die Spannmutter (2) und die Spann schraube (12) durch Deformierung des Profilringes zur Rohr mitte hin miteinander fest verbunden. Für eine 100%ige Ab dichtung und geringe Reibung sorgt in diesem Fall wieder ein kombinierter Gleit-Dichtring (5) an jedem Ende des Profil ringes (3) (vgl. auch Fig. 11).

Fig. 11 zeigt nun eine unlösbare Verbindung zweier Rohre (6.1) und (6.2) mit einem ebenfalls symmetrisch ausgeführten Profilring (3), bei der die Verformung des Profilringes nicht durch Schraubteile, sondern durch zwei aufzupressende koni sche Ringe (13) erfolgt. Um diese Teile möglichst leicht und dünnwandig auszubilden, verfügen sie außen ebenfalls über konische Flächen (13a). Während der Aufpreßphase drückt das Preßwerkzeug (14) auf die Flächen (13a) und verhindert somit ein Aufweiten der Ringe (13) während der Verformungsphase von Profilring (3) und den Rohren (6.1) und (6.2). Die nach der Verformungsphase noch aufzubringende Haltekraft ist weitaus geringer und erlaubt aufgrund dieser Konzeption eine entspre chend leichte Ausführung der Ringe (13). Die Ringe (13) weisen weiterhin einen nach innen gerichteten, umlaufenden Vorsprung (13b) auf, welcher im Durchmesser kleiner ist als zwei um den Profilring (3) herumlaufende Vorsprünge (3j). Beim Zusammenschieben der konischen Ringe (13) überwinden die Vorsprünge (13b) gleichzeitig die Vorsprünge (3j), und auf grund der Elastizität der Materialien kommt es zu einer Ver klammerung (vgl. Fig. 12), welche ein Zurückrutschen der Ringe (13) verhindert. Die kombinierten Gleit-Dichtringe (5) sind auch hier wieder bleibend gekammert.

Sämtliche Ausführungen haben als gemeinsamen Vorteil den Um stand, daß zwischen Rohraußenwand und Profilring-Innenseite keine Gleitbewegung in axialer Richtung erfolgt, was auf grund der ausbleibenden Reibkräfte nicht nur das Anzugsmoment verringert, sondern auch durch nichtmögliche Riefenbildung die metallische Abdichtung stark verbessert.

Claims

1. Verbindungssystem für Rohrleitungen, geeignet für Vakuum bis hin zu Höchstdrücken, nach Patentanmeldung Nr. P 42 19 722.8, dadurch gekennzeichnet, daß die das Rohr haltende und abdichtende Verformung durch den Profilring (3) ausschließlich an dessen hinteren Bereich durch die Spannmutter (2) erfolgt.

2. Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilring (3) mit seinem vorderen Teil nur sehr kurz, z. B. 3 bis 4 mm, in den Innenkonus der Verschrau bung (1) eintaucht bzw. hineinragt.

3. Verbindungssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kurze vordere Teil des Profilringes (3) mit einem wechselbaren Metalldichtring ausgestattet ist.

4. Verbindungssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kurze vordere Teil des Profilringes (3) hinter einem metallisch abdichtenden Bereich (3b) einen Elasto mer-Dichtring besitzt.

5. Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Teil des Profilringes (3) auf der Stirnseite der Verschraubung (1) abdichtet.

6. Verbindungssystem nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Profilring-Vorderteil und Verschraubungs- Stirnseite ein dünner, relativ leicht verformbarer und wechselbarer Dichtring (10) angeordnet ist.

7. Verbindungssystem nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Dichtring (5) so verlängert und an seinem Ende (5a) aufgedickt ist, daß er gleichzeitig als Anschlag für die gelöste Spannmutter (2) funktioniert.

8. Verbindungssystem nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Profilring (3) und der Spannmutter (2) ein Gleitring (7) angeordnet ist.

9. Verbindungssystem nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (7) am Umfang einmal unterbrochen und somit austauschbar ist.

10. Verbindungssystem nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleit- und Dichtelemente insgesamt oder zum Teil in einem Beschichtungsverfahren aufgebracht sind.

11. Verbindungssystem nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleit- und Dichtelemente so gekammert sind, daß im festgezogenen Zustand der Verbindung kein Material fluß auftreten kann.

12. Verbindungssystem nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß während des Verformungsvorganges keine Gleitbewegung in achsialer Richtung zwischen Rohraußenwand und Gleit ring (3) stattfindet.

13. Verbindungssystem nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß auch im gelösten Zustand der Verbindung der hintere Dichtring (5) bleibend fest gekammert ist.

14. Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilring (3) symmetrisch ausgebildet und innen mit einem Anschlag (3k) versehen ist.

15. Verbindungssystem nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilring (3) für eine unlösbare Rohrverbindung eingesetzt wird.

16. Verbindungssystem nach Anspruch 1, 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßringe (13) außen konische Flächen (13a) auf weisen.

17. Verbindungssystem nach Anspruch 1, 14, 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßringe (13) innen über umlaufende Vorsprünge (13b) verfügen.

18. Verbindungssystem nach Anspruch 1, 14, 15, 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilring (3) außen über umlaufende Vorsprünge (3j) verfügt.