DE4231084A1 - Rohrverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrverbindung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung betrifft schraubbare Rohrverbindungen, die insbesondere, jedoch nicht ausschließlich zur Verwendung im Chemieanlagenbereich bestimmt und ausgestaltet sind.

Rohrverschraubungen sind in mannigfacher Form bekannt. Gleiches gilt für die bei Rohrverschraubungen eingesetz­ ten Dichtungssysteme. Die bekannten Ausführungsformen weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf, insbeson­ dere unter den Gesichtspunkten der Montage und der Betriebssicherheit. Um eine hinreichende Verdrehfe­ stigkeit bei gleichzeitig ausreichender Dichtwirkung zu erzielen, sind jedoch im allgemeinen hohe Anzugskräfte erforderlich, ohne daß hiermit eine in allen Fällen ausreichende Sicherung gegenüber einem Lösen der Ver­ schraubung gegeben ist, z. B. bei wechselnder Belastung. Entsprechend der Qualität der Dichtwirkung sind auch vergleichsweise große Dichtflächen mit entsprechend groß ausfallenden Überwurfmuttern erforderlich. Dies bedingt jedoch einen Mindestraumbedarf, welcher in manchen Anwendungsfällen nicht oder kaum zur Verfügung steht. Gleiches gilt für Flanschverbindungen, für die ein dem Flanschdurchmesser entsprechender Raum benötigt wird. Sowohl die Montage als auch die Demontage solcher Rohr­ verbindungen gestalten sich unter räumlich beengten Verhältnissen schwierig.

Es sind ferner Schneidringverschraubungen bekannt, deren Nachteil jedoch darin besteht, daß diese bei hinrei­ chender Dichtwirkung nur einmal einsetzbar und insbeson­ dere nicht mehrmals lösbar bzw. wiederverwendbar sind.

Schließlich sind Rohrverbindungen zwischen zwei Rohren­ den bekannt, deren eines Rohrende mit einem Rechts- und deren anderes Rohrende mit einem Linksgewinde versehen sind, so daß über eine Gewindemuffe mit entsprechend ausgebildeten Gewindeabschnitten entsprechend ihrer Umdrehungsrichtung eine die Rohrenden aufeinander zu bzw. voneinander fort bewirkende axiale Bewegung ausge­ übt wird.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Rohrverbindung der eingangs bezeichneten Gattung mit Hinblick auf eine zuverlässige Verschraubungsposition, ein kleinstmögli­ ches Bauvolumen und eine hinreichende Dichtwirkung bei leichter Handhabbarkeit auszugestalten. Gelöst ist diese Aufgabe bei einer solchen Rohrverbindung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Erfindungswesentlich ist hiernach, daß die Stirnseiten der miteinander zu verbindenden Rohrenden eine Profilie­ rung aufweisen, durch welche eine formschlüssig wirksame Verdrehsicherung gebildet wird, die somit im Montagezu­ stand der Rohrenden wirksam ist. Über die Schraubbewe­ gung der Muffe, welche auf die miteinander zu verbinden­ den Rohrenden eine axial gerichtete Kraft ausübt, ist somit der Eingriffszustand der Verdrehsicherung herbei­ führbar, so daß die Rohrenden unverdrehbar gehalten sind. Es entfällt somit ein hoher Kraftaufwand, um einen hinreichend verdrehsicheren Sitz der Rohrenden in der Montageposition sicherzustellen. Entweder die Rohrenden oder die Muffe sind mit Ausnehmungen zur Aufnahme wenig­ stens eines ringartigen Dichtelements versehen. Diese Ausnehmungen können derart orientiert sein, daß das Dichtelement während der Verschraubung keinerlei Verdreh­ beanspruchung ausgesetzt ist. Der mit geringen Anzugs­ kräften herbeiführbare Montagezustand der Rohrverbindung ist somit sowohl durch eine verdrehsichere Halterung der Rohrenden als auch durch eine ausreichende Dichtwirkung gekennzeichnet. Gleichzeitig kann diese Rohrverbindung sehr raumsparend ausgebildet werden und es ist diese daher auch unter beengten Verhältnissen einsetzbar.

Die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 sind auf Ausgestal­ tungen der, mit der Muffe zusammenwirkenden Teile der Rohrenden gerichtet. Diese sind hiernach als besondere, mit den zu verbindenden Rohrenden beispielsweise ver­ schweißte Formteile ausgebildet, die als Träger der Gewindeabschnitte dienen. Diese Gewindeabschnitte sind zweckmäßigerweise in der Wanddicke verstärkt ausgebil­ det, so daß sich aufgrund der Gewindeanordnung keinerlei Wanddickenschwächung ergibt. Gleichzeitig können die Formteile Träger von Ausnehmungen sein, die der Führung ringartiger Dichtelemente dienen.

Die Merkmale der Ansprüche 4 und 5 sind auf ein erstes Ausführungsbeispiel der Anordnung des ringartigen Dicht­ elementes gerichtet. Es ist dieses hiernach in einer stirnseitigen Ausnehmung der zu verbindenden Rohrenden bzw. Formteile gehalten und erfährt somit bei der Her­ stellung der Montageposition eine im wesentlichen axial gerichtete Pressung. Demzufolge sind Dichtflächen haupt­ sächlich axial orientiert. Dies hat zur Folge, daß die Herstellung des Verschraubungszustands ohne Verdrehbean­ spruchung des Dichtelements herstellbar ist.

Die Merkmale der Ansprüche 6 und 7 sind auf Varianten der stirnseitigen Anordnung eines einzelnen Dichtelemen­ tes gerichtet, welches auf der Außenseite des Rohrendes bzw. Formteils oder auf der Innenseite des Rohrendes oder Formteils angeordnet sein kann. Demzufolge ist die, das Dichtelement aufnehmende Ausnehmung entweder radial innen- oder außenseitig offen ausgebildet, um eine Verdrängungsmöglichkeit für das im Verschraubungszustand axial verpreßte Dichtelement zu schaffen. Es befindet sich demzufolge entsprechend der Anordnung des Dichtele­ ments die, eine Verdrehsicherung bildende Profilierung entweder auf der radialen Innen- oder der Außenseite des Dichtelements. Die Anordnung des Dichtelementes auf der radialen Innenseite des Formteils kann unter chemischen oder hygienischen Gesichtspunkten von Vorteil sein, da auf diese Weise im Rohrverbindungsbereich Unstetigkeiten im Innenwandungsverlauf, welche ansonsten Anlaß zur Bildung von Ablagerungen und Korrosion geben, kleinstmög­ lich gehalten werden können. Die Anordnung des Dichtele­ mentes auf der radialen Außenseite des Formteils kann beim Einsatz im Vakuum oder bei abrasiven Produkten von Vorteil sein.

Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 8 ist das Dichtelement in seinem Aufnahmequerschnitt radial form­ schlüssig arretiert, so daß die radial außen- oder innenseitig vorhandene Öffnung des Aufnahmequerschnitts, durch welche eine Verdrängungsmöglichkeit für das ver­ preßte Dichtelement gebildet wird, auf einen Spalt reduziert sein kann.

Zweckmäßig ist gemäß den Merkmalen des Anspruchs 8 die Anordnung eines Spaltes zwischen den einander zugekehr­ ten Mantelflächen der Muffe einerseits und der Rohren den bzw. Formteile andererseits. Dieser Spalt steht im Fall der radial außenseitigen Anordnung des Dichtelements als Aufnahmeraum für Verformungen des im Montagezustand verpreßten Dichtelements zur Verfügung. Auf diese Weise ergibt sich eine Bremswirkung gegenüber einem ungewollten Lösen und damit eine selbsthemmende Ausbildung der Schraubverbindung.

Die Merkmale der Ansprüche 10 bis 12 sind auf eine Variante der Dichtungsausbildung gerichtet, nämlich insoweit, als hiernach beiderseits der aneinanderliegen­ den Stirnseiten der Rohrenden jeweils ein Dichtelement vorgesehen ist, welches in Ausnehmungen der Muffe gehal­ ten ist. Diese Ausnehmungen können zweckmäßigerweise symmetrisch beiderseits der aneinanderliegenden Stirn­ seiten vorgesehen sein. Bei dieser Art der Ausführung ergeben sich hauptsächlich radial orientierte Dichtflä­ chen und es können zur Erleichterung der Herbeiführung des Montagezustands die Dichtflächen der Rohrenden bzw. Formteile einen balligen bzw. konischen Verlauf aufwei­ sen, so daß der endgültige radiale Verpressungszustand des Dichtelements mit der Vollendung des Verschraubungs­ zustands allmählich erreicht wird. Bei dieser Ausführungs­ form wird durch die Verdrehbewegung der Muffe relativ zu den Formteilen ein Aufgleiten des Dichtelementes auf die Dichtflächen erleichtert, so daß die Verdrehbeanspruchung in diesem Fall sogar erwünscht ist. Diese Ausführungsform läßt sich außerdem sehr raumsparend ausbilden und bedarf nur sehr geringer Anzugskräfte. Sie hat ferner den Vorteil, daß durch die auftretenden Reibungskräfte gleichzeitig eine Sicherung gegenüber einem Lösen der Schraubverbindung und somit eine Selbsthemmung gegeben ist.

Die Merkmale der Ansprüche 13 und 14 sind auf die Aus­ bildung der Verdrehsicherung gerichtet. Um die Herstel­ lung des Formschlusses zwischen dem Profil des einen Rohrendes mit dem entsprechenden Gegenprofil des anderen Rohrendes zu erleichtern, ist eine Ausbildung der Profi­ lierung nach Art eines dreieck- oder trapezförmigen Verzahnungsmusters zweckmäßig.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die, in den Zeichnungen schematisch wiedergegebenen Aus­ führungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise Darstellung zweier Ausführungsbei­ spiele einer Rohrverbindung im Axialschnitt;

Fig. 2 eine vergrößerte Teildarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Rohrverbindung im Axial­ schnitt.

Charakteristisch für beide Ausführungsvarianten der Fig. 1 sind Formteile 1, 2 bzw. 1′, 2′, die mit den zeichne­ risch nicht dargestellten Enden der zu verbindenden Rohrleitungen verschweißt sind und jeweils Gewindeab­ schnitte 3, 4 bzw. 3′, 4′ tragen, wobei der Gewindeab­ schnitt 3, 3′ des einen Formteils 1, 1′ als Rechts- und der Gewindeabschnitt 4, 4′ des anderen Formteils 2, 2′ als Linksgewinde oder umgekehrt ausgebildet ist.

Die Gewindeabschnitte 3, 3′ sowie 4, 4′ dienen in Ver­ bindung mit einer Muffe 5, 5′ der Herstellung einer Verschraubungsverbindung zwischen den Rohrenden und es sind die Muffen 5, 5′ zu diesem Zweck ihrerseits an ihren Endbereichen mit Gewindeabschnitten 6, 7 bzw. 6′, 7′ versehen, wobei jeweils der eine Gewindeabschnitt 6, 6′ einer Muffe 5, 5′ als Links- und der andere 7, 7′ als Rechtsgewinde ausgebildet ist. Eine Schraubverbin­ dung zwischen der genannten Muffe und den Formteilen ist aufgrund dieser Verteilung der Gewindeabschnitte dadurch gekennzeichnet, daß über eine Drehung der Muffe 5, 5′ die Formteile 1, 2 bzw. 1′, 2′ in Richtung aufeinander zu bzw. voneinander fort bewegt werden.

Jedes der Formteile 1, 2 bzw. 1′, 2′ kann im Bereich seines Gewindeabschnitts wanddickenmäßig verstärkt ausgebildet sein, so daß die Bereitstellung eines Gewin­ des mit keinerlei Wandstärkenminderung verbunden ist. Die übrigen Abschnitte der Formteile 1, 2 können eine Wanddicke aufweisen, die der notwendigen Festigkeit der übrigen Rohrleitung entspricht.

Mit 8 ist ein in das stirnseitige Ende eines jeden Form­ teils 1, 1′ eingeformtes verzahnungsartiges Profil bezeichnet, dem ein komplementär ausgebildetes, zum Eingriff mit diesem Profil bestimmtes Gegenprofil auf Seiten des Formteils 2, 2′ gegenübersteht. Das Profil 8 ist nach Art eines dreieckförmigen Verzahnungsmusters ausgebildet und erstreckt sich gleichförmig über den gesamten Umfang des jeweiligen Formteils. Man erkennt, daß im Montagezustand der Formteile 1, 2 bzw. 1′, 2′ das Profil B mit dem Gegenprofil im Eingriff steht und eine formschlüssig wirkende Verdrehsicherung für die zu verbindenden Rohrenden bildet. Ein dreieckförmiges Verzahnungsprofil - in Betracht kommt auch ein sonstiges Verzahnungsprofil mit schräg verlaufenden Zahnflanken oder ein solches mit einer Wellenform - bringt den Vorteil mit sich, daß bei der Verschraubung der beiden Formteile die Herstellung des Eingriffszustands zwischen dem Profil B und dem Gegenprofil erleichtert wird.

Die Muffen 5, 5′ weisen in ihrem mittleren Bereich einen Dichtungsabschnitt auf und es wird im folgenden zunächst auf die linke Hälfte der zeichnerischen Darstellung der Fig. 1 Bezug genommen.

Die Muffen 5, 5′ sind in ihrem mittleren Bereich innen­ seitig zylindrisch glatt ausgebildet und es besteht zwischen den zugekehrten Außenseiten der Formteile 1, 2; 1′, 2′ einerseits und der Innenseite der Muffe 5, 5′ andererseits ein geringfügiger Spalt 9, 9′. Mit 10 ist ein Flachdichtring bezeichnet, der im Querschnitt eine rechteckige Gestalt aufweist und in eine, dieser Gestalt angepaßte, radial außenseitig offene, etwa hälftig in die einander gegenüberliegenden stirnseitigen Enden der Formteile 1, 2 eingeformte Ausnehmung 11 eingesetzt ist. Diese Ausnehmung 11 ist somit lediglich auf ihrer, dem Spalt 9 zugekehrten Seite offen ausgebildet. Die dem Spalt 9 gegenüberliegende Seite der Ausnehmung wird im Montagezustand durch das, mit dem Gegenprofil des Form­ teils 2 im Eingriff befindliche Profil 8 gebildet.

Der Flachdichtring 10 ist im Montagezustand zwischen den einander axial gegenüberliegenden Dichtflächen 12 ver­ preßt und entsprechend dieser Verpressung in Richtung des Spaltes 9 ausgewölbt.

Bei der in der rechten Hälfte gezeigten Ausführungsvari­ ante ist die Muffe 5′ mit zwei, axial mit Abstand zu ihrem Mittelabschnitt angeordneten, im Querschnitt etwa quadratischen, radial innenseitig offenen, ringartigen Ausnehmungen 13 versehen in welche jeweils ein O-Ring 14 eingesetzt ist. Die Ausnehmungen 13 befinden sich unge­ fähr symmetrisch beiderseits der aneinanderliegenden Stirnseiten der Formteile 1′, 2′.

Mit 15 sind Dichtflächen bezeichnet, die sich auf der äußeren Mantelfläche der Formteile 1′, 2′ befinden und jeweils einen leicht balligen bzw. konischen, eine Gleitfläche 15′ bildenden Abschnitt aufweisen, so daß die, in die Ausnehmungen 13 eingesetzten O-Ringe 14 bei Herstellung des Verschraubungszustands allmählich zwischen den Konturen der Ausnehmungen 13 einerseits und den zugekehrten Gleit- und Dichtflächen 15′, 15 der Form­ teile 1′, 2′ zwecks Herstellung einer Abdichtung ver­ preßt werden.

Man erkennt, daß aufgrund der Ausbildung der zwecks Herstellung des Verschraubungszustands miteinander in Eingriff zu bringenden Gewindeabschnitte die Dichtungen, hier der Flachdichtring 10 bzw. die O-Ringe 14 keiner­ lei Verdrehbeanspruchung um die Achse der Formteile ausgesetzt sind, da eine Drehung der Muffe 5, 5′ nur eine axiale Verschiebebewegung der Formteile bis zur Herstellung des Montagezustands zur Folge hat. Die Drehung der Muffe 5′ und die dadurch erzwungene axiale Bewegung der Formteile 1′, 2′ erleichtern in Verbindung mit den Gleitflächen 15′ sowie Dichtflächen 15 den erfindungsgemäßen Sitz der O-Ringe 14.

Die Herstellung der Schraubverbindung mittels der Muffe 5, 5, erfordert lediglich geringe Kräfte und es ist der Verschraubungszustand durch eine formschlüssig wirkende Verdrehsicherung gekennzeichnet, die auch zur Aufnahme hoher Drehmomente geeignet ist. Die Formteile 1, 2 bzw. 1′, 2′ und die Muffe 5, 5′ können aus dem jeweiligen Einsatzzweck der Rohrleitung angepaßten Werkstoffen bestehen. Gleiches gilt für die Dichtringe, hier den Flachdichtring 10 bzw. die O-Ringe 14.

Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel weist eine entfernte Ähnlichkeit zu dem, in der linken Hälfte der Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel auf. Zwei Formteile 16, 17 stehen über eine Muffe 18 in einer Schraubverbin­ dung, welche derjenigen der Fig. 1 entspricht.

Die Formteile 16, 17 weisen in ihren einander zugekehr­ ten Stirnseiten axial offene Ausnehmungen 19 auf, die sich im Montagezustand der Formteile 16, 17 zu einem ringartigen Aufnahmequerschnitt für einen Dichtring 20 komplettieren. Dieser Aufnahmequerschnitt ist durch einen ringartigen, eine Öffnung zur radialen Innenseite bildenden Spalt 21 gekennzeichnet und es sind die, zur Innenseite hin orientierten ringartigen Begrenzungsflä­ chen des Aufnahmequerschnitts mit in Richtung auf den genannten Spalt 21 hin radial einwärts orientierten Schrägflächen 22 versehen. Diese Schrägflächen 22 sowie die axial orientierten Anlageflächen 23 des Aufnahme­ querschnitts bilden im Montagezustand der Formteile 16, 17 Dichtflächen. Dieser Montagezustand ist im übrigen dadurch gekennzeichnet, daß sich der Dichtring 20 in den Spalt 21 radial auswölbt, so daß sich innenseitig im Rohrverbindungsbereich ein möglichst glatter, Ablagerun­ gen und Korrosion unterbindender Innenwandungsverlauf ergibt.

In Abweichung von dem in Fig. 1, linke Hälfte gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich das, eine Verdrehsi­ cherung bildende Profil 8 des einen Formteils 17, wel­ ches mit einem komplementär ausgebildeten Gegenprofil des Formteils 16 im Eingriff steht, auf der radialen Außenseite der Formteile 16, 17. Der übrige Aufbau sowie die Wirkungsweise dieser Rohrverschraubung entsprechen denjenigen der Fig. 1.

Claims (14)

1. Rohrverbindung zwischen zwei, endseitig mit Gewinde­ abschnitten (3, 3′; 4, 4′) versehenen Rohrenden unter Verwendung einer mit entsprechenden Gewindeabschnit­ ten (6, 6′; 7, 7′) versehenen Muffe (5, 5′, 18), wobei die Gewindeabschnitte (3, 3′) des einen Rohrendes als Rechts- und die des jeweils anderen Rohrendes als Linksgewinde ausgestaltet sind, dadurch gekennzeich­ net,

• - daß die Stirnseiten der Rohrenden mit Hinblick auf eine, im Montagezustand der Rohrverbindung form­ schlüssig wirksame Verdrehsicherung hin profiliert ausgestaltet sind und
• - daß die Rohrenden oder die Muffe (5, 5′, 18) mit Ausnehmungen (12; 14; 19) zur Aufnahme wenigstens eines ringartigen Dichtelementes versehen sind.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net,

• - daß an die Rohrenden Formteile (1, 1′, 17; 2, 2′, 16) angesetzt sind und
• - daß die Formteile Träger der Gewindeabschnitte (3, 3′; 4, 4′) sind.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Formteile (1, 2; 17, 16) Träger von Ausneh­ mungen (11, 19) sind.

4. Rohrverbindung nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Dichtelement axial zwischen den Gewindeabschnitten (3, 4) der Formteile (1, 2; 17, 16) angeordnet ist.

5. Rohrverbindung nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die das Dichtelement aufnehmende Ausnehmung (11, 19) aus zwei, jeweils in den Stirnseiten der Rohrenden bzw. der Formteile (1, 2; 17, 16) angeordneten, sich zu einem Aufnahmequerschnitt für das Dichtelement komplettie­ renden Ausnehmungsteilen besteht.

6. Rohrverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ausnehmungsteile zusätzlich radial außenseitig offen ausgebildet sind.

7. Rohrverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ausnehmungsteile zusätzlich radial innenseitig offen ausgebildet sind.

8. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Dichtelement in dem Aufnahmequerschnitt radial formschlüssig arretiert ist und
• - daß der Aufnahmequerschnitt radial außen- oder innenseitig mit einem Spalt (21) versehen ist.

9. Rohrverbindung nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Innenseiten der Muffe (5) und den sich an die Ausneh­ mungsteile anschließenden Außenseiten der Rohrenden bzw. der Formteile (1, 2; 1′, 2′, 17, 16) ein Spalt (9, 9′) besteht.

10. Rohrverbindung nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (5′) mit zwei, sich beiderseits der aneinanderliegen­ den Stirnseiten der Rohrenden bzw. der Formteile (1′,2′) befindlichen, jeweils zur Aufnahme eines ringartigen Dichtelementes bestimmten, radial innen­ seitig offenen Ausnehmungen (14) versehen ist.

11. Rohrverbindung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen den, den Ausnehmungen (14) gegen­ überliegenden, Dichtflächen (15) bildenden Außensei­ ten der Rohrenden bzw. der Formteile (1′, 2′) und den zugekehrten Innenseiten der Muffe (5′) ein Spalt (9′) besteht.

12. Rohrverbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dichtflächen (15) ausgehend von den Stirnseiten der Rohrenden bzw. der Formteile (1′, 2′) einen sich in Richtung auf die jeweiligen Gewindeab­ schnitte (3′, 4′) hin zunehmenden Außenradius aufwei­ sen.

13. Rohrverbindung nach einem der vorangegangenen Ansprü­ che 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ drehsicherung durch ein Profil (8) des einen Rohren­ des bzw. Formteils (1, 1′, 17) gebildet wird, welches mit einem komplementär ausgebildeten Gegenprofil des jeweils anderen Rohrendes bzw. Formteils (2, 2′, 16) in Eingriff bringbar ist.

14. Rohrverbindung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß das Profil (8) sowie das Gegenprofil nach Art eines dreieck- oder trapezförmigen Verzahnungsmu­ sters oder wellenförmig ausgestaltet sind.