DE4238877A1

DE4238877A1 - Screw connecting system for pipelines - has profiled cutting ring whose end side displaces pipe wall material to form seal during tightening.

Info

Publication number: DE4238877A1
Application number: DE19924238877
Authority: DE
Inventors: Klaus Lehmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-11-19
Filing date: 1992-11-19
Publication date: 1994-05-26

Abstract

The end face (4.2) of the profiled ring (4) running outwards from the front cutting edge (4.1) of the ring is shaped so that the pipe wall material of the pipe is pressed towards the screw body (1). The transition between the end face and adjoining conical outer area of the ring is pref. rounded. After deformation through the front part of the ring the pipe wall material is used as the sealing material. The screw body can be a standard part with 24 deg. inner cone. When the sealing force increases as the inner pressure rises the axial tensile force on the pipe becomes greater. USE/ADVANTAGE - Screw connecting system for pipelines incorporates metal seals with reduced risk of corrosion and good sealing action.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a connection system according to the preamble of Claim 1.

Es sind Verbindungssysteme bekannt, bei denen sogenannte Schneid- bzw. Profilringe mit Hilfe einer als Überwurfmutter ausgebildeten Spannmutter in einen Verschraubungskörper mit einem Innenkonus eingepreßt werden und durch ihre Verformung zum Zentrum hin in das sich dort befindliche Rohr einschneiden und dieses somit halten und gleichzeitig die Verbindung abdichten sollen (vgl. hierzu Kataloge, z. B. der Firmen Exmar GmbH und Parker Ermeto). Die Schwierigkeit liegt darin, daß der Schneidring aufgrund seiner relativ hohen Härte zum Ver schraubungskörper hin schlecht abdichtet, zum Teil auch dadurch bedingt, daß der Schneid- bzw. Profilring während des Einpreßvorganges in den Innenkonus des Verschraubungskörpers in diesen Riefen zieht, auf denen er dann abdichten soll. Bei der bisher bekannten Art der einteiligen Schneidringe ist außerdem, z. T. bedingt durch die Form der Schneidkante, das Anzugsmoment sehr hoch. Weiter hin ergeben sich, besonders im Bereich der Edelstahlverschraubungen für die chemische Industrie, Korrosionsprobleme bei den Schneidringen. Durch den Härtevorgang läßt die Korrosionsbeständigkeit nach, und die Verbindung ist nur eingeschränkt einsetzbar.Connection systems are known in which so-called cutting or Profile rings with the help of a clamping nut designed as a union nut Fitting body are pressed with an inner cone and through their Cut the deformation towards the center into the pipe located there and hold it and seal the connection at the same time (cf. Catalogs, e.g. B. from Exmar GmbH and Parker Ermeto). The difficulty is that the cutting ring due to its relatively high hardness for ver screw body seals poorly, partly due to the fact that the cutting or profile ring during the pressing process into the inner cone of the screw body in these grooves, on which it then seals should. In the previously known type of one-piece cutting rings is also, for. T. due to the shape of the cutting edge, the tightening torque is very high. Next result, especially in the area of stainless steel fittings for the chemical industry, corrosion problems with the cutting rings. By the Hardening process degrades the corrosion resistance, and the bond is only limited use.

Hinzu kommt der Umstand, daß es bei steigendem Innendruck zu einer Dehnung des gesamten Verbindungssystems kommt, wodurch insbesondere die Dicht wirkung des harten Schneidringes am Innenkonus des Verschraubungskörpers verschlechtert werden kann. Der Einsatz elastischer, zusätzlicher Dichtelemente (vgl. DE 40 41 677) bringt auch wiederum eine Verwendungseinschränkung, insbesondere für Hochdrucksauerstoffleitungen.In addition, there is the fact that there is a stretch with increasing internal pressure of the entire connection system, which in particular the sealing Effect of the hard cutting ring on the inner cone of the screw body can deteriorate. The use of elastic, additional sealing elements (cf. DE 40 41 677) also brings a restriction in use, especially for high pressure oxygen lines.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungssystem so auszubil den, daß es bei rein metallischer Abdichtung über verbesserte Dichteigenschaften verfügt und der Schneid- bzw. Profilring nicht mit dem die Rohrleitung durchströ menden Medium in Berührung kommt und somit auch nicht dem Korrosionsangriff ausgesetzt ist, auch nicht bei steigendem Innendruck.The invention has for its object to train a connection system that with purely metallic sealing it has improved sealing properties and the cutting or profile ring with which the pipe does not flow medium comes into contact and therefore does not come into contact with the corrosion attack exposed, even with increasing internal pressure.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by the characterizing features of the Claim 1 solved.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in der universellen und somit mediumunabhängigen Einsetzbarkeit und einer verbesserten Dicht qualität und auch Haltekraft, insbesondere bei einer steigenden Belastung des Rohres durch Innendruck und einer Verringerung der erforderlichen Anzugs momente.The advantages achieved with the invention are in particular the universal and thus medium-independent usability and improved sealing quality and also holding power, especially when the load on the Pipe by internal pressure and a reduction in the required tightening moments.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den nachfolgenden Zeich nungen.Further features and advantages result from the following drawing mentions.

Es zeigenShow it

Fig. 1 einen Verschraubungskörper (1) mit einem Innenkonus (1.1), eine als Überwurfmutter ausgebildete Spannmutter (2), ein abzudichtendes und zu haltendes Rohrende (3) und einen Profilring (4) im lose zusammengefügten Zustand und Fig. 1 a screw body ( 1 ) with an inner cone ( 1.1 ), a clamping nut designed as a union nut ( 2 ), a pipe end to be sealed and held ( 3 ) and a profile ring ( 4 ) in the loosely assembled state and

Fig. 2 dieselben Bauteile im festgezogenen Zustand. Fig. 2 the same components in the tightened state.

Fig. 3 die Darstellung einer üblichen Schneidring-Rohrverschraubung. Fig. 3 shows a conventional cutting ring pipe fitting.

In Fig. 1 ist erkennbar, daß der Profilring (4) vorn innen über zumindest eine Schneidkante verfügt, wobei sich an die vorderste (4.1) eine nach außen radial- bzw. kegelförmig verlaufende Stirnfläche (4.2) anschließt. Diese Stirnfläche verläuft zumindest im ersten Bereich von der Schneidkante weg mit einer Schräge des dargestellten Winkelmaßes (a).In Fig. 1 it can be seen that the profile ring ( 4 ) has at least one cutting edge on the inside at the front, an outward radial or conical end face ( 4.2 ) adjoining the foremost ( 4.1 ). This end face extends at least in the first region away from the cutting edge with a slope of the angular dimension (a) shown.

Zieht man nun die Spannmutter (2) an, wird der Profilring (4) in den sich verjün genden Innenkonus (1.1) des Verschraubungskörpers (1) hineingepreßt, und die Schneidkante(n) gräbt sich in die Außenwand des Rohres (3) ein. Bedingt durch den Winkel der Profilring-Stirnfläche (4.2) wird das weichere Rohrmaterial im Bereich (3.1) nach außen und somit fest und dichtend gegen die Innenkonuswand des Verschraubungskörpers (1) gepreßt (vgl. Fig. 2). Bei übermäßigem Anzug der Spannmutter (2), insbesondere bei sehr weichem Rohr, sitzt die radial verlaufen de Anschlagfläche (4.3) auf dem Verschraubungskörper (1) auf. Die Abdichtung erfolgt also nicht, wie herkömmlich, an zwei Umfangsstellen, nämlichIf you now tighten the clamping nut ( 2 ), the profile ring ( 4 ) is pressed into the tapering inner cone ( 1.1 ) of the screw body ( 1 ), and the cutting edge (s) digs into the outer wall of the tube ( 3 ). Due to the angle of the profile ring end face ( 4.2 ), the softer pipe material in the area ( 3.1 ) is pressed outwards and thus firmly and sealingly against the inner cone wall of the screw body ( 1 ) (see Fig. 2). If the clamping nut ( 2 ) is excessively tightened, especially if the pipe is very soft, the radially extending stop surface ( 4.3 ) will sit on the screw body ( 1 ). Sealing does not take place, as is conventional, at two peripheral points, namely

1. between tube ( 3 ) and profile ring ( 4 )
2. between the profile ring ( 4 ) and the inner screw cone ( 4.1 ), but only between the outer pipe diameter in the area ( 3.1 ) and the inner surface of the screw connection ( 1 ). This initially has three important advantages:
1. With the inner medium of the pipe ( 3 ) only the screw body ( 1 ) and the pipe ( 3 ) come into contact. Both parts usually consist of corrosion-resistant materials, without being restricted to hardenability.
2. The sealing requirement is only limited to one place.
3. The seal is much achieved more easily by the deformation of the relatively soft tube material with very high specific surface pressure in the region (3.1), as between the usually quite extensively in the United schraubungsinnenkonus (1.1) lying hard profile ring (4) and the inner cone (1.1) itself, especially since at this point, grooves were often pulled into the surface of the cone by the hard ring ( 4 ) during the sliding movement.

Betrachtet man nun beide Situationen unter steigendem Innendruck, so wird der Unterschied gravierend. If you now consider both situations under increasing internal pressure, the Serious difference.

Zunächst die Wirkungsbereiche des Innendruckes: Grundsätzlich werden alle Bauteile aufgrund ihrer Elastizität - eingeschränkter beim harten Profil- bzw. Schneidring (4) - in radialer Richtung, also vergrößernd nach außen, verformt. Auf das Rohr (3) und die Spannmutter (2) wirkt zusätzlich eine Zugkraft in axialer Richtung, welche in gleicher Größe und Richtung den Ring (4) als Druckkraft belastet. Es kommt also zu einer Aufweitung des gesam ten Systems. Dabei ist ein wichtiger Faktor, daß die Aufweitung des Rohres nur ab dem Punkt der Abdichtung nach oben stattfindet - in Fig. 2 z. B. ab Bereich (3.1) - und nicht darunter, denn dort herrscht an der Rohraußenseite der gleiche Druck. Da das Rohr (3) nun bei wirtschaftlicher Dimensionierung mehr nachgibt als der dickwandigere Verschraubungskörper (1), kommt es im Bereich (3.1) zunächst zu einer vorteilhaften Erhöhung der Anpreßkraft des dichtenden, relativ weichen Rohrmaterials an den Innenkonus (1.1).First of all, the areas of action of the internal pressure: Basically, all components are deformed in the radial direction, that is to say in an enlarging manner, due to their elasticity - more restricted with the hard profile or cutting ring ( 4 ). In addition, a tensile force acts in the axial direction on the tube ( 3 ) and the clamping nut ( 2 ), which loads the ring ( 4 ) in the same size and direction as a compressive force. So the entire system is expanded. It is an important factor that the expansion of the tube takes place only from the point of sealing upwards - in Fig. 2 z. B. from area ( 3.1 ) - and not below, because there is the same pressure on the outside of the pipe. Since the pipe ( 3 ) now yields more economically than the thick-walled screw body ( 1 ), there is initially an advantageous increase in the contact pressure of the sealing, relatively soft pipe material on the inner cone ( 1.1 ) in area ( 3.1 ).

Bei mit dem Innendruck weiter steigender erforderlicher Dichtkraft wird nun auch die axiale Zugkraft auf das Rohr größer, dieses insbesondere bei größeren Durchmessern, da die Kraft mit Zunahme des Durchmessers quadratisch ansteigt. Eine Erhöhung der Kraft bringt im Bereich (3.1) in Fig. 2 durch die erfindungsge mäße Ausbildung der Stirnfläche (4.2) eine höhere Einschnittkraft des Profilringes (4) mit Kante (4.1) in das Rohr und somitIf the required sealing force continues to increase with the internal pressure, the axial tensile force on the pipe also becomes greater, particularly in the case of larger diameters, since the force increases quadratically as the diameter increases. An increase in force brings in area ( 3.1 ) in Fig. 2 by the inventive design of the end face ( 4.2 ) a higher cutting force of the profile ring ( 4 ) with edge ( 4.1 ) in the tube and thus

1. a greater holding force and
2. a pipe wall material flow increasing the sealing effect to the area ( 3.1 ) or to the inner cone surface ( 1.1 ).

Bei einer üblichen Ausführung nach Fig. 3 ist dieses nicht gegeben bzw. sogar teilweise eine gegenteilige Wirkung vorhanden.In the case of a conventional embodiment according to FIG. 3, this is not the case or even partially the opposite effect exists.

Für die Beurteilung ist es wichtig, daß sich die beschriebenen Vorgänge zwar alle in kleinsten Wegbereichen abspielen, welche jedoch aufgrund der relativen Materialfestigkeiten und -härte hohen Einfluß auf die Dichtwirkung haben. Am extremsten sind dabei naturgemäß die Anforderungen bei Gasleitungen bzw. auch, wenn höhere Betriebs- oder Umgebungstemperaturen mit Einfluß auf die Materialausdehnung vorhanden sind.It is important for the assessment that the processes described are all true play in the smallest path areas, which, however, due to the relative Material strengths and hardness have a high influence on the sealing effect. At the the most extreme are the requirements for gas pipes and even if higher operating or ambient temperatures affect the There are material expansion.

Grundsätzlich ist es sinnvoll, den Winkel (a) und/oder die Zahl und Form der zusätzlichen Schneidkanten so zu wählen, daß das Rohr (3) durch die Kante (4.1) nicht zu tief eingeschnitten wird.Basically, it makes sense to choose the angle (a) and / or the number and shape of the additional cutting edges so that the tube ( 3 ) is not cut too deep by the edge ( 4.1 ).

Claims

1. Connection system for pipes, suitable for vacuum to maximum pressures, consisting of a screw body ( 1 ) with a conical inner surface ( 1.1 ), a clamping nut ( 2 ) and a profile ring ( 4 ), characterized in that the from the front cutting edge ( 4.1 ) outwardly extending end face ( 4.2 ) is designed so that the tube wall material of the tube ( 3 ) is pressed towards the screw body ( 1 ).

2. Connection system according to claim 1, characterized in that the course of the end face ( 4.2 ) begins with the angle (a) <0 °.

3. Connection system according to claim 1, characterized in that the transition of the end face ( 4.2 ) to the adjoining conical outer region of the profile ring is rounded.

4. Connection system according to claim 1, characterized, that the tube wall material after deformation by the profile ring front part is used as sealing material.

5. Connection system according to claim 1, characterized in that the sealing to the environment takes place directly between the pipe wall material and the screw body ( 1 ).

6. Connection system according to claim 1, characterized in that with increased axial force of the tube ( 3 ), an increased material flow force acts on the tube wall material in the region ( 3.1 ) on the inside of the screw body ( 1 ).

7. Connection system according to claim 1, characterized in that the screw body ( 1 ) can be a standard part with a 24 ° inner cone.

8. Connection system according to claim 1, characterized in that the clamping nut ( 2 ) can be a standard part.