DE4319884C2 - Rohrverschraubung mit Schneidring und zusätzlicher Umfangsabdichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verschraubung für Rohrleitungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Verschraubung ist aus der FR 25 68 665 A1 bekannt. Die in der FR 25 68 665 A1 offenbarte Dichtung weist zwei Abschnitte auf, deren vorderer Abschnitt konisch ausgebildet ist, um sich an einen Kegel anzulegen, wobei der hintere Teil der Dichtung zylinderförmig ausgebildet ist, um sich in einen Raum anzulegen. Die Dichtung weist eine bezogen auf die Rohroberfläche kreiszylindrische Innenfläche auf.

Eine weitere Rohrverschrabung ist beispielsweise durch die DE 40 41 677 A1 bekannt; sie hat sich im wesentlichen gut bewährt, da durch die zusätzlich, insbesondere elastische Umfangsdichtung eine hinreichende Durckdichtheit nahezu unabhängig vom Anzugsmoment der Überwurfmutter sowie auch von eventuellen Fertigungstoleranzen erreicht werden kann, also auch sogar bei sogenannter "Untermontage". Allerdings sind die bekannten Maßnahmen zur Umfangsabdichtung noch verbesserungsbedürftig, denn in einigen Ausführungen sind jeweils mindestens zwei Dichtungselemente erforderlich, oder es sind spezielle Dichtungen vorgesehen, die gesondert, unabhängig vom Schneidring montiert werden müssen und deshalb natürlich auch leicht verlorengehen könnten. In einer der bekannten Ausführungsformen ist eines von zwei erforderlichen Dichtungselementen stoffschlüssig mit dem Schneidring im Außenkonusbereich verbunden (anvulkanisiert), was aber fertigungstechnisch relativ aufwendig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einer Rohrverschraubung der gattungsgemäßen Art einerseits eine konstruktive Vereinfachung und andererseits auch eine leichtere, preiswertere Herstellbarkeit zu erreichen, und zwar bei zumindest gleichbleibend guten Gebrauchseigenschaften (insbesondere Handhabbarkeit bei Montage und Demontage sowie Dichtheit und mechanische Festigkeit der Verbindung).

Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht.

Aufgrund dieser Ausgestaltung können die beiden Teile des Dichtschneidringes, d. h. der Schneidring und der Profil-Dichtring, auf einfache und wirtschaftliche Weise separat hergestellt und dann zu einer Einheit verbunden werden, wozu die Verbindung bevorzugt als schnappbare Kraftformschlußverbindung ausgebildet ist. Die Teile können folglich einfach und schnell miteinander ver­ rastet werden. Aufgrund der speziellen Ausbildung der Ring­ teile im Verbindungsbereich umschließt der - einen Teil des Schneidring-Außenkonus bildende - Ansatzringsteg den Halte­ abschnitt des Dichtringes, so daß bei der Montage des er­ findungsgemäßen Dichtschneidringes - die übrigens außer im Anschlußstutzen durch "Kraftanzug" der Überwurfmutter alternativ auch in einem separaten Vormontagewerkzeug bei­ spielsweise unter Verwendung eines hydraulischen Druck­ stempels erfolgen kann (vgl. hierzu beispielsweise die DE 36 10 427 C2) - durch Verschiebung des Dichtschneidringes in die Innenkonusfläche des Anschlußstutzens oder des Vor­ montagewerkzeuges über die Außenkonusfläche des Schneid­ ringes dieser so radial nach innen verformt wird, daß einerseits die Schneidkante - in bevorzugter Ausgestaltung aber zwei Schneidkanten - unter Kerbwirkung in das Rohr einschneidet, andererseits aber auch über den Ansatzring­ steg der Dichtring fest gegen den Rohr-Außenumfang ange­ preßt wird. Dabei besitzt der Profil-Dichtring ein der­ artiges Querschnittsprofil, daß nach der Fertigmontage ein normalerweise bei gattungsgemäßen Rohrverschraubungen zwischen der Schneidkante des Schneidringes, der Rohrlei­ tung sowie der Kontur der Aufnahmeöffnung des Anschluß­ stutzens gebildeter, ringförmiger Hohlraum praktisch vollständig mit dem Material des Dichtringes ausgefüllt ist, wobei das Dichtringmaterial vorteilhafterweise auch durch Kompression unter einer elastischen Vorspannung steht. Es wird hierdurch eine außerordentlich gute Ab­ dichtung auch bei sehr hohen Systemdrücken erreicht, ohne die mechanische Haltefunktion des Schneidringes zu beein­ trächtigen. Zudem ist durch die Elastizität des Dicht­ ringes ohne Probleme auch eine Wiederholmontage möglich, d. h. das Rohr mit dem darauf montierten Dichtschneidring kann praktisch beliebig oft demontiert und wieder montiert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels ent­ halten.

Nun ist es zwar bei einem in der DE 30 25 292 C2 beschrie­ benen Rohrverbinder an sich bekannt, einen Schneidring - dort Quetschring genannt - mit einem Dichtungsring zu kom­ binieren, allerdings entspricht dieser bekannte Rohrver­ binder insofern nicht der vorliegenden Gattung, als dort zum Einschneiden der Schneidkanten (Haltezähne) die Außen­ konusfläche des Quetschringes an seinem dem Anschlußstutzen (Verschraubungskörper) gegenüberliegenden Ende angeordnet ist und mit einem Innenkonus der Überwurfmutter zusammen­ wirkt. Ein Innenkonus des Verschraubungskörpers wirkt aus­ schließlich zur Abdichtung mit dem Dichtungsring zusammen, wobei über den Dichtungsring eine innere, axial in den Dichtring eingreifende, dünne Lippe des Quetschringes gegen das Rohr andrückbar ist. Hierdurch soll ein Abfließen (Kaltfluß) von Dichtungsmaterial vermieden werden.

Anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten, bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels soll im folgenden die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Halb-Axialschnitt durch eine erfindungs­ gemäße Rohrverschraubung in einem Montagezustand nach Handanzug der Überwurfmutter und vor dem Kraftanzug, d. h. vor der Fertigmontage,

Fig. 2 eine Ansicht analog zu Fig. 1 nach der Fertig­ montage durch Kraftanzug der Überwurfmutter,

Fig. 3 einen vergrößerten Halb-Axialschnitt des erfin­ dungsgemäßen Dichtschneidringes in seinem ur­ sprünglichen Zustand vor der Montage und

Fig. 4 einen Halb-Axialschnitt der erfindungsgemäßen Rohrverschraubung nach einer erfolgten Fertig­ montage im dann demontierten Zustand.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Eine erfindungsgemäße Rohrverschraubung besteht aus einem jeweils nur angedeuteten, praktisch beliebigen Grundkörper 2, der mindestens einen ein Außengewinde 4 aufweisenden Anschlußstutzen 6 aufweist, auf den eine Überwurfmutter 8 mit ihrem Innengewinde 10 aufgeschraubt bzw. aufschraubbar ist. Der Anschlußstutzen 6 besitzt eine Aufnahmeöffnung 12 für ein Ende 14a einer insbesondere aus Metall bestehenden Rohrleitung 14, wobei die Aufnahmeöffnung 12 von einer Boh­ rung gebildet ist, die über eine radiale Ringstufe 16 in einen durchmesserreduzierten, sich weiter in den Grundkör­ per 2 erstreckenden und mit dem Innendurchmesser der Rohr­ leitung 14 vorzugsweise fluchtenden Kanal 18 übergeht. Da­ bei bildet die Ringstufe 16 einen Anschlag für das Ende 14a der Rohrleitung 14. Zwischen dem Anschlußstutzen 6 und einem radial nach innen weisenden Ringbund 20 der Überwurf­ mutter 8 ist ein die Rohrleitung 14 umschließender, metal­ lischer Schneidring 22 angeordnet. Der Ringbund 20 um­ schließt eine Durchführöffnung 24 für die Rohrleitung 14. Der Schneidring 22 besteht aus einem in einem Zwischenraum 26 zwischen dem Anschlußstutzen 6 und der Überwurfmutter 8 bzw. deren Ringbund 20 angeordneten Basisringteil 28 - siehe hierzu insbesondere Fig. 3 - und aus einem sich aus­ gehend vom Basisringteil 28 in Richtung des Anschlußstut­ zens 6 erstreckenden, in der Ringstärke reduzierten, rohr­ stückförmigen Schneidringteil 30. Die Aufnahmeöffnung 12 des Anschlußstutzens 6 erweitert sich in ihrem der Über­ wurfmutter 8 zugekehrten Endbereich über eine Innenkonus­ fläche 32. In diesen konisch erweiterten Bereich der Auf­ nahmeöffnung 12 greift nun der Schneidring 22 mit dem Schneidringteil 30 ein und wirkt hierbei mit einer sich konisch verjüngenden Außenkonusfläche 34 mit der Innenko­ nusfläche 32 derart zusammen, daß durch axiales Verschieben beim Anziehen der Überwurfmutter 8 der Schneidring 22 im Bereich des Schneidringteils 30 radial nach innen verformt (gestaucht) wird und mit vorzugsweise zwei in axialer Rich­ tung voneinander beabstandeten, radial nach innen weisen­ den, ringförmigen Schneidkanten 36, 38 unter Kerbwirkung insbesondere formschlüssig in das Material der Rohrleitung 14 eindringt. Ferner besitzt vorzugsweise auch der Basis­ ringteil 28 des Schneidringes 22 eine sich endseitig konisch verjüngende Außenkonusfläche 40, die an einer ent­ sprechenden Innenkonusfläche 42 des Ringbundes 20 der Überwurfmutter 8 anliegt. Hierdurch wird eine Zentrierung des Schneidringes 22 erreicht, und es erfolgt vorzugsweise auch in diesem Bereich eine Keilwirkung zum radialen Ver­ pressen des Schneidringes 22.

Der Schneidring 22 der erfindungsgemäßen Rohrverschraubung dient insbesondere der mechanischen Halterung der Rohrlei­ tung 14 über die von den Schneidkanten 36, 38 bewirkte Form- oder Kraftformschlußverbindung und über seine Ein- Spannung zwischen dem Anschlußstutzen 6 und der Überwurf­ mutter 8. Darüber hinaus hat der Schneidring 22 aber grund­ sätzlich auch metallische Dichtfunktion, indem er mit dem Schneidringteil 30 den Ringspalt zwischen der Rohrleitung 14 und dem Anschlußstutzen 6 nach außen abdichtet. Aller­ dings ist zur Verbesserung der Abdichtung eine zusätzliche Umfangsdichtung 44 in diesem Ringspaltbereich vorgesehen.

Diese Umfangsdichtung 44 ist als Profil-Dichtring 46 ausgebildet und mit dem Schneidring 22 derart kraft- und/oder formschlüssig verbunden, daß hier­ durch praktisch ein einheitlicher, integrierter Dicht­ schneidring 48 gebildet ist. Für die Verbindung zwischen den beiden Ringteilen 22, 46 besitzt der Schneidring 22 einen sich im wesentlichen axial über den Schneidkanten­ bereich hinaus erstreckenden, außenseitig zumindest einen Teil der Außenkonusfläche 34 bildenden Ansatzringsteg 50, der sich zweckmäßigerweise unmittelbar an die äußere Schneidkante 36 über eine radiale Ringstufe 52 anschließt. Der Dichtring 46 greift hierbei mit einem Halteabschnitt 54 axial kraft- und/oder formschlüssig in den Bereich des An­ satzringsteges 50 hinein. Somit umschließt der Ansatzring­ steg 50 den Halteabschnitt 54 des Dichtringes 46 in umfäng­ licher Richtung.

Wie weiterhin besonders gut in Fig. 3 zu erkennen ist, weist der Ansatzringsteg 50 des Schneidringes 22 innen­ seitig einen sich in die der Schneidkante 36 abgekehrte Axialrichtung verjüngenden Innenkonus 56 auf, an dem der Halteabschnitt 54 des Dichtringes 46 mit einem entsprechen­ den Außenkonus 58 kraftformschlüssig anliegt. Somit handelt es sich bei dieser Verbindung erfindungsgemäß um eine schnappbare, vorzugsweise umfänglich geschlossene, d. h. "abstützende" Kraftformschlußverbindung; die Ringteile sind somit auf einfache Weise miteinander durch Verrasten ver­ bindbar.

Weiterhin besitzt der Dichtring 46 in einem sich axial an den von dem Ansatzringsteg 50 umschlossenen Halteabschnitt 54 anschließenden Bereich eine äußere Konusfläche 60, deren Konuswinkel etwa demjenigen der Außenkonusfläche 34 des Schneidringes 22 - und damit auch dem Konuswinkel der In­ nenkonusfläche 32 des Anschlußstutzens 6 - entspricht. Da­ bei ist allerdings gemäß Fig. 3 vorgesehen, daß die äußere Konusfläche 60 des Dichtringes 46 vor einer montagebeding­ ten Verformung des Dichtschneidringes 48 gegenüber der Schneidring-Außenkonusfläche 34 radial nach innen versetzt ist; im Stoßbereich zwischen dem Dichtring 46 und dem An­ satzringsteg 50 ändert sich demzufolge der Durchmesser nicht stetig entsprechend dem Konuswinkel, sondern über eine vom Ende des Ansatzringsteges 50 gebildete Ringstufe 62. Bei einer Montage erfolgt nun aber eine derartige Ver­ formung im Bereich des Ansatzringsteges 50, daß nach einer anschließenden Demontage die äußere Konusfläche 60 des Dichtringes 46 dann gegenüber der Außenkonusfläche 34 des Schneidringes 22 radial nach außen versetzt angeordnet ist (s. hierzu Fig. 4). Dies liegt vor allem daran, daß der Schneidring 22 im Bereich des Ansatzringsteges 50 bleibend (plastisch) verformt wird, während der vorzugsweise aus einem elastomeren Material bestehende Dichtring 46 sich nach der Demontage wieder elastisch ausdehnt bzw. auf­ weitet. Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist vorteilhafterweise nahezu beliebig oft eine Wiederholmontage möglich, wobei der Dichtring durch seine Elastizität stets eine gute Abdichtung gewährleistet.

Wie sich nun desweiteren aus Fig. 3 ergibt, weist der Dichtring 46 in seinem, radial nach innen weisenden Bereich mindestens eine umlaufende Dichtkante 64 auf, die vorzugsweise durch zwei innere Konusflächen 66, 68 gebildet ist. Vorzugsweise liegt die Dichtkante 64 etwa in einem vom Ende des Ansatzringsteges 50 definierten Axialbereich; im dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die Dichtkante 64 gering­ fügig innerhalb des von dem Ansatzringsteg 50 axial überdeckten Bereichs. Dies ist vorteilhaft für die Dichtwirkung, denn der Ansatzringsteg 50 preßt durch seine Verformung bei der Montage den Dichtring 46 vor allem im Bereich der Dichtkante 64 fest gegen den Rohr-Außenumfang an. Ausgehend von der Dichtkante 64 erweitert sich der Innenumfang des Dichtringes 46 in beiden axialen Richtungen aufgrund der inneren Konusflächen 66, 68. Hierdurch ist zwischen der Dichtkante 64 und der äußeren Schneidkante 36 ein nutförmiger Freiraum, 70 gebildet (siehe Fig. 3), der bei Verpressung des Dichtringes 46 zur Aufnahme des Dichtungsmaterials sowie natürlich auch zur Aufnahme des durch die Einschneidwirkung aufgeworfenen Rohrmaterials dient, (Fig. 2 + 4). Die der Schneidkante 36 zugekehrte, innere Konusfläche 68 schließt mit der Langsachse einen Winkel α ein, der vorzugsweise größer ist als ein zwischen der anderen inneren Konusfläche 66 und der Langsachse eingeschlossener Winkel β. Im dargestellten Beispiel beträgt der Winkel α etwa 30°, wahrend der Winkel β in der Größenordnung von etwa 10 bis 20° liegt. Vor der Montage des erfindungsgemäßen Dichtschneidringes 48 - siehe wiederum Fig. 3 - besitzt ein von der Dichtkante 64 defi­ nierter Kreis vorzugsweise einen zumindest geringfügig größeren Durchmesser als ein von der äußeren Schneidkante 36 definierter Kreis. Hierdurch erfolgt bei der Montage zuerst ein Einschneiden und erst dann das Abdichten über den Dichtring 46. Somit wird der Einschneidvorgang durch den erfindungsgemäßen Dichtring 46 nicht behindert. Dies wird noch durch die Winkelanordnung der inneren, die Dicht­ kante 64 bildenden Konusflächen 66, 68 begünstigt, weil mit zunehmender Verformung beim Montagevorgang der Dichtring 46 zunächst nur geringfügig und dann in zunehmendem Maße ver­ formt wird, wodurch die durch die elastische Komprimierung des Dichtringes 46 entstehende Gegenkraft den Einschneid­ vorgang absolut nicht behindert.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Raumform des Dichtringes 46 ist nach einer erfolgten Fertigmontage ein zwischen der Schneidkante 36, der Rohrleitung 14 sowie der Kontur der Aufnahmeöffnung 12 gebildeter Hohlraum zumindest annähernd vollständig mit dem Material des Dichtringes 46 ausgefüllt; siehe hierzu Fig. 2.

Der erfindungsgemäße Profil-Dichtring 46 besteht vorzugs­ weise aus einem Kunststoff oder aus Gummi (Kautschuk), jedenfalls aber aus einem insbesondere elastisch verform­ baren Material mit geringerer Härte als der Schneidring 22.

Claims (10)

1. Verschraubung für Rohrleitungen, mit einem eine Aufnahmeöffnung für ein Ende der Rohrleitung aufweisenden Anschlußstutzen, einer mit dem Anschlußstutzen zu verschraubenden Überwurfmutter sowie einem zwischen dem Anschlußstutzen und der Überwurfmutter angeordneten, metallischen Schneidring, der mit einer Außenkonusfläche derart mit einer Innenkonusfläche des Anschlußstutzens zusammenwirkt, daß er bei einer Montage durch Anziehen der Überwurfmuter bereichsweise radial nach innen verformt wird und dadurch mit mindestens einer umlaufenden Schneidkante form- oder kraftformschlüssig in das Material der Rohrleitung eindringt, wobei zur Druckabdichtung mindestens eine zusätzliche als Profil-Dichtring ausgebildete Umfangsabdichtung vorgesehen ist, die mit dem Schneidring durch eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zu einem Dichtschneidring integriert ist, wozu der Schneidring einen sich im wesentlichen axial über die Schneidkante hinaus erstreckenden, außenseitig zumindest einen Teil der Außenkonusfläche bildenden Ansatzringsteg aufweist, in den der Dichtring mit einem Halteabschnitt axial kraft- und/oder formschlüssig eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (46) in seinem radial nach innen weisenden Bereich mindestens eine umlaufende, im von dem Ansatzringsteg (50) überdeckten Bereich liegenden Dichtkante (64) aufweist, die durch zwei innere Konusflächen (66, 68) gebildet ist, wodurch zwischen der Dichtkante (64) und der benachbarten Schneidkante (36) ein nutförmiger Freiraum (70) gebildet ist.

2. Verschraubung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidring (22) und der Dichtring (46) über eine schnappbare, umfänglich geschlossene Kraftformschlußverbindung miteinander verbunden sind.

3. Verschraubung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatzringsteg (50) des Schneidringes (22) einen sich in die der Schneidkante (36) abgekehrte Axialrichtung verjüngenden Innenkonus (56) aufweist, an dem der Halteabschnitt (54) des Dichtringes (46) mit einem entsprechenden Außenkonus (58) kraftformschlüssig anliegt.

4. Verschraubung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (46) in einem sich axial an den von dem An­ satzringsteg (50) umschlossenen Halteabschnitt (54) anschließenden Bereich eine äußere Konusfläche (60) aufweist, deren Konuswinkel etwa demjenigen der Außen­ konusfläche (34) des Schneidringes (22) entspricht.

5. Verschraubung nach Anspruch 4, dadurch, gekennzeichnet, daß die äußere Konusfläche (60) des Dichtringes (46) vor Montage des Dichtschneidringes (48) gegenüber der Schneidring-Außenkonusfläche (34) radial nach innen versetzt sowie nach einer Montage und anschließender Demontage durch Verformung des Schneidringes (22) gegenüber der Außenkonusfläche (34) radial nach außen versetzt angeordnet ist.

6. Verschraubung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkante (64) einen Kreis definiert, der vor Montage des Dichtschneidringes (48) einen größeren Durchmesser als ein von der Schneidkante (36) definierter Kreis aufweist.

7. Verschraubung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach Montage ein zwischen der Schneidkante (36), der Rohrleitung (14) sowie der Kontur der Aufnahmeöffnung (12) des Anschlußstutzens (6) gebildeter Hohlraum zu­ mindest annähernd vollständig mit dem Material des Dichtringes (46) ausgefüllt ist.

8. Verschraubung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ansatzringsteg (50) in axialer Richtung unmittel­ bar an die Schneidkante (36) über eine radiale Stufen­ fläche (52) anschließt.

9. Verschraubung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Profil-Dichtring (46) aus einem elastisch verformbaren Material geringerer Härte als der Schneidring (22) besteht, und zwar vorzugsweise aus einem Kunststoff oder aus Gummi.

10. Verschraubung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidring (22) zumindest als Zwei-Schneiden-Ring mit mindestens einer weiteren, axial von der ersten Schneidkante (36) beabstandeten Schneidkante (38) ausgebildet ist.