DE4414954A1

DE4414954A1 - Annular, elastic seal for pipe coupling

Info

Publication number: DE4414954A1
Application number: DE19944414954
Authority: DE
Inventors: Hendrik Alkemade
Original assignee: GS Hydro Oy
Current assignee: GS Hydro Oy
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1995-11-02

Abstract

The seal (2) comprises a stiffening part extending over the entire ring periphery. The annular seal has at least one elastic protrusion in radial extension over its peripheral face.The coupling for the ends (32,30) of two pipes (16,18) comprises a bolted link (24,26,28), with the seal inverted between the pipe ends. One pipe (16) end (32) has a groove (40) for the seal. The outer dia. of the seal in length at the elastic protrusion than that of the groove, thus providing compression against the groove cylindrical side wall (36).

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung nach der Einleitung zum Anspruch 1 sowie auf eine Rohrverbindung nach der Einleitung zum Anspruch 5. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen einer Rohrverbindung.This invention relates to a seal according to the Introduction to claim 1 and a pipe connection after the introduction to claim 5. The invention relates also refer to a method of making one Pipe connection.

In der Technik sind mehrere Dichtungen bekannt, die zum Abdichten einer Verbindung zwischen den Enden von Röhren angewendet werden. Es gibt zahlreiche verwendbare Lösungen zum Sichern einer genügenden Dichtheit und Druckbeständig keit. Viele von diesen setzen voraus, daß die Enden der Röhre nach speziellen Anforderungen hergestellt werden. Die Rohrenden werden z. B. durch Anwenden einer Flansch verbindung aneinander gepreßt.Several seals are known in the art which are used for Sealing a connection between the ends of tubes be applied. There are numerous usable solutions to ensure sufficient tightness and pressure resistance speed. Many of these require that the ends of the Tubes can be manufactured according to special requirements. The pipe ends are z. B. by applying a flange connection pressed together.

Patentschrift US 39 66 234 stellt eine Lösung vor, die ei ne einfache und zuverlässige Verbindung ermöglicht. Es ist nicht nötig, das Ende des Rohres nach speziellen Anforde rungen betreffend seine Form herzustellen. Eine Dichtung kann leicht zwischen den Enden der Röhre aufgesetzt werden und die Befestigung kann leicht mit normalen Werkzeugen gemacht werden.Patent US 39 66 234 presents a solution that egg ne simple and reliable connection. It is not necessary, the end of the pipe according to special requirements to manufacture its shape. A seal can be easily placed between the ends of the tube and the attachment can be done easily with normal tools be made.

Problematisch bei der Anwendung der Lösung nach Patent schrift US 39 66 234 sind Situationen, wo es schwierig ist, die Flanschdichtung einzusetzen oder nachzuprüfen, ob die Dichtung beim Festziehen der Flansche richtig einge setzt ist. Eine derartige Situation entsteht, wenn die Flanschkupplung so in einer engen Stelle liegt, daß die umliegenden Strukturen ein Sichthindernis bilden, die Kupplung jedoch mit Werkzeugen festgezogen werden kann.Problematic when using the patented solution US 39 66 234 are situations where it is difficult is to insert the flange seal or to check whether the gasket is properly engaged when tightening the flanges sets is. Such a situation arises when the Flange coupling is so tight that the surrounding structures form an obstacle to vision However, clutch can be tightened with tools.

Auch wenn eine Rohrverbindung aus mehreren Fertigteilen zusammengesetzt werden muß, kann die Montagearbeit wegen eines freien Teiles, z. B. einer Dichtung, erheblich schwieriger werden. Zum Beispiel wird in der Hochdruckhy draulik eine Stahlgummidichtung (bonded seal) verwendet, die nicht zuverlässig am Ende des vorbereiteten Rohres sitzt, sondern während der Montagearbeit aus ihrer Nut auskommen kann, was zu einer Leckage am Rohrstoß führt. Z.B. kann eine mit Schmierfett angeklebte Dichtung hinab fallen, wenn nur das Rohr während der Montage gegen eine anliegende Struktur stößt. Nach durchgeführter Montage werden Leckstellen schon leicht bei der Beaufschlagung entdeckt, aber eine neue Montage der Rohrverbindung ist zeitraubend und oft schwer auszuführen.Even if a pipe connection consists of several finished parts must be assembled, the assembly work because of a free part, e.g. B. a seal, significantly become more difficult. For example, in the high pressure hy draulik uses a steel rubber seal (bonded seal), which are not reliable at the end of the prepared pipe sits, but out of their groove during assembly work can manage, which leads to a leak at the pipe joint. E.g. can grease down a seal glued on if only the pipe falls against one during assembly adjoining structure. After installation leaks become easy when applied discovered, but there is a new assembly of the pipe connection time consuming and often difficult to do.

Die Dichtung bleibt am Rohrende sitzen, wenn sie passender Größe ist und das vorbereitete Rohr mit einer bearbeiteten Nut für die Dichtung versehen ist. Es gelten jedoch hohe Qualitätsanforderungen betreffend die Glattheit der Nuten oberfläche, die an der Dichtung anliegt. Solche Qualität kann nicht durch Verwendung normaler Bearbeitungsmaschinen erreicht werden. Die Ursache des Problemes liegt in der erforderlichen axialen Schubbewegung des Bearbei tungswerkzeugs, die bei langen Röhren schwer zu erzielen ist, besonders weil das Arbeitsstück nicht gedreht werden kann.The seal stays on the pipe end if it fits more Size is and the prepared tube with a machined Groove for the seal is provided. However, there are high ones Quality requirements regarding the smoothness of the grooves surface that lies against the seal. Such quality cannot by using normal machine tools can be achieved. The cause of the problem lies in the required axial thrust movement of the machining tool that is difficult to achieve with long tubes is, especially because the work piece cannot be rotated can.

Ein mit einem O-Ring versehener Dichtungsnippel kann ge sondert hergestellt und nach Bearbeitung ans Rohr ge schweißt werden. Die Kosten sind jedoch hoch im Vergleich zum direkten Bearbeiten des Rohrendes.A sealing nipple with an O-ring can be used separately manufactured and after processing on the pipe be welded. However, the cost is high in comparison for direct processing of the pipe end.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine neue Dichtung und Rohrverbindung zum dichten und zuverläs sigen Aneinanderfügen von Rohrenden sowie ein Verfahren zum Herstellen dieser Verbindung hervorzubringen. Die Dichtung der Erfindung ist durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gegebenen Merkmale gekennzeichnet. Die Rohrverbindung der Erfindung ist durch die im Kennzeich nungsteil des Anspruchs 5 gegebenen Merkmale gekennzeich net. Das Verfahren der Erfindung zum Verwirklichen der Rohrverbindung ist durch die im Kennzeichnungsteil des An spruchs 6 gegebenen Merkmale gekennzeichnet. The object of the present invention is a new seal and pipe connection for sealing and reliable joining together of pipe ends and a method to bring about this connection. The Seal of the invention is by the in the labeling part of claim 1 given features. The Pipe connection of the invention is characterized in that Characterized part of claim 5 given characteristics net. The method of the invention for realizing the Pipe connection is by the in the labeling part of the An Say marked 6 given characteristics.

Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Dichtung wird ge währleistet, daß die Dichtung während der Montagearbeit in ihrem Platz bleibt, auch wenn das Rohr gegen andere Gegen stände stößt. Die Dichtungsnut für die Dichtung kann ein fach mit einer gewöhnlichen Spitzendrehmaschine gemacht werden. Die Präzisionsanforderungen betreffend die Glatt heit der Oberfläche sind nicht so hoch, daß Axialvorschub nötig wäre. Deswegen kann das Rohrende unter Anwendung von Radialvorschub bearbeitet werden, wobei das vorbereitete Rohr unbewegt bleiben kann. Die Dichtungsnut kann erst am Aufbauort gemacht werden, was es unnötig macht, die Röhre vorher in eine bestimmte Richtung einzustellen.By using the seal according to the invention is ge ensures that the seal is in place during assembly work stays in place even if the pipe is against other counter stands bumps. The sealing groove for the seal can be a made with an ordinary top lathe become. The precision requirements regarding the smooth unit of the surface are not so high that axial feed would be necessary. Therefore, the pipe end can be made using Radial feed can be processed, the prepared Tube can remain stationary. The sealing groove can only on Location, which makes it unnecessary, the tube set in a certain direction beforehand.

Dank ihrer steifen Struktur hat der Dichtungsring eine gu te Beständigkeit gegen Unterdruck, welcher z. B. durch Ent leeren eines langen Rohres entstehen kann, wobei hinter einem geschlossenen Ventil ein Leerraum gebildet wird. Der Dichtungsring bleibt während der Montage an seinem Platz auch z. B. bei Berührung mit einer Wandfläche.Thanks to its rigid structure, the sealing ring has a gu te resistance to negative pressure, which z. B. by Ent emptying a long pipe can arise, behind an empty space is formed in a closed valve. Of the Sealing ring remains in place during assembly also z. B. when touching a wall surface.

Die Erfindung wird nachfolgend eingehend anhand eines Aus führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung be schrieben. In dieser zeigen:The invention is described in detail below using an off management example with reference to the drawing be wrote. In this show:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Dichtung in stirnseitiger Aufsicht, Fig. 1 shows a seal according to the invention in end view,

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt der Dichtung längs der Linie A-A aus Fig. 1, und Fig. 2 is an enlarged cross section of the seal along the line AA of Fig. 1, and

Fig. 3 eine Rohrverbindung gemäß der Erfindung. Fig. 3 shows a pipe connection according to the invention.

Die Dichtung 2 ist ein Ring, der im Querschnitt eine rechteckige Form hat. Die Dichtungsflächen des Ringes sind die Stirnseiten 4 und 6, die in der Rohrverbindung mit den Anschlagflächen der zu verbindenden Röhren bzw. Rohre in Berührung kommen, wie gezeigt in Fig. 3. Obgleich die Dichtung in Fig. 2 als ein Ring von einer wesentlich rechteckigen Querschnittsform dargestellt ist, kann sie im Rahmen der Erfindung auch anders geformt sein. Zwischen den Stirnflächen der Dichtung sind die Innenringfläche 8 und die Außenringfläche 10 angeordnet. Die Dichtung be steht hauptsächlich aus elastischem Material. Sie ist mit einem Armierungsteil 12 versehen, der im innenringseitigen Teil 8 innerhalb der Dichtung angeordnet ist und z. B. aus einem metallischen Versteifungsring besteht. Der Verstei fungsring sitzt so in der Dichtung, daß zwischen ihm und den Stirnflächen 4 und 6 der Dichtung elastisches Dich tungsmaterial bleibt. In einer bevorzugten Ausführung ist die Dicke des Dichtungsmaterials auf beiden Seiten der Versteifungsringes ein wenig größer als die Dicke des Ver steifungsringes 12. Der Innendurchmesser des Versteifungs ringes 12 kann etwas kleiner sein als der Innendurchmesser der Dichtung 2, so daß der Versteifungsring nach innen et was über die Innenringfläche 8 der Dichtung 2 übersteht. Außerhalb des Versteifungsringes 12, zwischen der Um fangsfläche des Versteifungsringes und der Außenringfläche 10 der Dichtung gibt es eine Gummischicht, deren Dicke in einer bevorzugten Ausführung der axialen Dicke der Dichtung entspricht.The seal 2 is a ring which has a rectangular shape in cross section. The sealing surfaces of the ring are the end faces 4 and 6 , which come into contact in the pipe connection with the stop surfaces of the pipes or tubes to be connected, as shown in Fig. 3. Although the seal in Fig. 2 as a ring of a substantially rectangular Cross-sectional shape is shown, it can also be shaped differently within the scope of the invention. The inner ring surface 8 and the outer ring surface 10 are arranged between the end faces of the seal. The seal is mainly made of elastic material. It is provided with a reinforcement part 12 which is arranged in the inner ring-side part 8 within the seal and z. B. consists of a metallic stiffening ring. The reinforcement ring sits in the seal so that between you and the end faces 4 and 6 of the seal elastic you processing material remains. In a preferred embodiment, the thickness of the sealing material on both sides of the stiffening ring is a little larger than the thickness of the stiffening ring 12 . The inner diameter of the stiffening ring 12 may be slightly smaller than the inner diameter of the seal 2 , so that the stiffening ring protrudes inward et what about the inner ring surface 8 of the seal 2 . Outside the stiffening ring 12 , between the circumferential surface of the stiffening ring and the outer ring surface 10 of the seal there is a rubber layer, the thickness of which corresponds in a preferred embodiment to the axial thickness of the seal.

An der Außenringfläche 10 der Dichtung 2 gibt es drei Vor sprünge 14, die aus dem elastischen Dichtungsmaterial ge bildet sind. An dem Vorsprung 14 ist der Durchmesser des Dichtungsringes etwas größer als an anderen Stellen. Wenn z. B. Röhre von einem Durchmesser von 40 mm miteinander verbunden werden, ist der Innendurchmesser der Dichtung im wesentlich gleich dem Innendurchmesser des Rohres, und der Außendurchmesser ist 48 mm, wobei das Rohr auch an der Verbindungsstelle eine genügende Dicke hat, wie in Zusam menhang mit Fig. 3 dargestellt. Die Höhe des Vorsprungs über der Außenringfläche 10 der Dichtung beträgt 0,7 mm, was den Außendurchmesser der Dichtung entsprechend vergrö ßert. Wenngleich die Dichtung schon mit einem Vorsprung festgehalten werden kann, wird eine Ausführung mit drei oder vier Vorsprüngen in wesentlich gleichen Abständen be vorzugt. Eine solche Dichtung sitzt sicherer in ihrem Platz, wobei auch keine unsymmetrischen Verformungen der Dichtung veranlaßt werden, da die Dichtung aufgrund des Versteifungsringes und der äquidistanten Anordnung der Vorsprünge in Umfangsrichtung im wesentlichen ringförmig bleibt.On the outer ring surface 10 of the seal 2 there are three cracks 14 which are formed from the elastic sealing material ge. The diameter of the sealing ring on the projection 14 is somewhat larger than at other locations. If e.g. B. tubes with a diameter of 40 mm are connected to each other, the inner diameter of the seal is substantially equal to the inner diameter of the tube, and the outer diameter is 48 mm, the tube also having a sufficient thickness at the connection point, as in connection with Fig. 3 shown. The height of the projection over the outer ring surface 10 of the seal is 0.7 mm, which increases the outer diameter of the seal accordingly. Although the seal can already be held with a projection, an embodiment with three or four projections at substantially equal intervals is preferred. Such a seal sits more securely in its place, and no asymmetrical deformation of the seal is caused, since the seal remains essentially ring-shaped in the circumferential direction due to the stiffening ring and the equidistant arrangement of the projections.

Fig. 3 zeigt, wie zwei Rohre 16 und 18 mit einem Flansch anschluß miteinander verbunden werden. Das Ende 32 des Rohres 16 wird gegen das Ende 30 des Rohres 18 angesetzt. An der äußeren Umfangsfläche der beiden Rohre ist im Be reich ihrer Längsenden eine Abkehlung 20 in einem Abstand vom Rohrende gebildet. In den Abkehlungen sind O-Ringe 22, vorzugsweise mit einem Voll- oder Hohlkreisprofil angeord net, die teilweise über die äußere Umfangsfläche des Roh res hervorragen. Die Rohre sind paßgenau von Befestigungs flanschen 24 der Flanschkupplung umgeben, deren Innen durchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der Rohre ist. In der Innenfläche des Befestigungsflan sches ist eine Kerbnut 38 an demjenigen Ende des Flansches ausgebildet, das der Verbindungsstelle zugewandt ist. Die Befestigungsflansche 24 zweier Rohre werden mit durch die Flansche 24 hindurchgehenden Bolzen 28 und Muttern 26 an einander gepreßt, wobei die Enden der Röhre 16 und 18 mit tels der sich in den Abkehlungen 20 und Kerbnuten 38 ab stützenden O-Ringe aneinander gepreßt werden. Betreffend die genaueren Einzelheiten der Flanschkupplung wird auf die Patentschrift US 3,966,234 hingewiesen. Fig. 3 shows how two tubes 16 and 18 are connected to each other with a flange connection. The end 32 of the tube 16 is placed against the end 30 of the tube 18 . On the outer circumferential surface of the two tubes, a groove 20 is formed in the area of their longitudinal ends at a distance from the tube end. In the abbreviations, O-rings 22 , preferably with a full or hollow circular profile, are arranged, some of which protrude beyond the outer circumferential surface of the tube. The tubes are surrounded by fitting flanges 24 of the flange coupling, the inner diameter of which is substantially equal to the outer diameter of the tubes. In the inner surface of the fastening flange, a notch groove 38 is formed at that end of the flange which faces the connection point. The mounting flanges 24 of two tubes are pressed together by bolts 28 and nuts 26 passing through the flanges 24 , the ends of the tubes 16 and 18 being pressed against one another by means of the O-rings supporting the grooves 20 and notches 38 . With regard to the more precise details of the flange coupling, reference is made to US Pat. No. 3,966,234.

Zum Abdichten der Flanschkupplung ist zwischen den Enden 32 und 30 der Rohre 16 und 18 die in den Fig. 1 und 2 dar gestellte Dichtung angeordnet. Am Ende 32 des Rohres 16 ist eine Nut 40 eingedreht, deren Länge in der Axialrich tung des Rohres 16 kleiner ist als die Dicke der Dichtung. Die Nutenendfläche 34, die wesentlich senkrecht zur Längs achse des Rohres liegt, bildet zusammen mit der Stirnflä che 4 der Dichtung 2 eine der Dichtungsflächen der Rohr verbindung. Die andere Dichtungsfläche der Rohrverbindung wird vom Ende 30 des Rohres 18 und der Stirnfläche 6 der Dichtung gebildet. Die Tiefe der am Ende des Rohres 16 eingedrehten Nut in der Richtung des Durchmessers des Roh res ist im wesentlichen gleich der Dicke der Dichtung in ihrer Radialrichtung. Die Nut erstreckt sich in Radial richtung von der Innenfläche des Rohres ungefähr bis an die Mitte der Rohrwand an die Seitenfläche 36 der Nut.To seal the flange coupling between the ends 32 and 30 of the tubes 16 and 18, the seal shown in FIGS . 1 and 2 is arranged. At the end 32 of the tube 16 , a groove 40 is screwed in, the length in the axial direction of the tube 16 is smaller than the thickness of the seal. The groove end surface 34 , which is substantially perpendicular to the longitudinal axis of the tube, forms together with the end face 4 of the seal 2 one of the sealing surfaces of the pipe connection. The other sealing surface of the pipe connection is formed by the end 30 of the pipe 18 and the end face 6 of the seal. The depth of the screwed groove at the end of the tube 16 in the direction of the diameter of the tube res is substantially equal to the thickness of the seal in its radial direction. The groove extends in the radial direction from the inner surface of the tube approximately to the center of the tube wall on the side surface 36 of the groove.

Die erforderliche Nut 40 am Ende des Rohres wird z. B. mit tels einer Spitzendrehmaschine in einer in der Technik an sich bekannten Weise hergestellt. Durch Anwendung von Ra dialvorschub bei der Bearbeitung der Nut wird hinsichtlich der Dichte der Kupplung eine genügende Glattheit der in der Rohrverbindung an der Dichtung anliegenden Nutenend fläche 34 erreicht. Die Nut kann auch leicht eingedreht werden, ohne das Rohr zu bewegen.The required groove 40 at the end of the tube is z. B. manufactured by means of a tip lathe in a manner known in the art. By using Ra dialvorschub in the machining of the groove, a sufficient smoothness is achieved with respect to the density of the coupling surface 34 in the pipe connection on the seal groove end. The groove can also be screwed in easily without moving the tube.

Zum Aneinanderfügen von Röhren wird in die am Ende des Rohres 16 eingedrehte Dichtungsnut 40 eine Dichtung einge setzt bzw. eingepaßt, die dank den daran gebildeten Vor sprünge 10 und dem Versteifungsring 12 zuverlässig und paßgenau an ihrem Platz sitzt. Die Vorsprünge 14 werden gegen die zylindrische Fläche 36 der Dichtungsnut ange setzt, und die aus elastischem Material bestehenden Vor sprünge werden durch die Einwirkung des Versteifungsringes 12 eingepreßt. Die Enden der Röhre werden mittels der um die Röhre angepaßten Befestigungsflansche und deren Spann bolzen gegeneinander gepreßt, wobei die Dichtung in der Axialrichtung des Rohres eingepreßt wird und eine dichte Fugenfläche bildet.For joining tubes, a seal is inserted or fitted into the sealing groove 40 screwed in at the end of the tube 16 , which thanks to the projections 10 formed thereon and the stiffening ring 12 sits reliably and precisely in place. The projections 14 are set against the cylindrical surface 36 of the sealing groove, and the cracks made of elastic material are pressed in by the action of the stiffening ring 12 . The ends of the tube are pressed against each other by means of the mounting flanges and the clamping bolts adapted to the tube, the seal being pressed in in the axial direction of the tube and forming a tight joint surface.

Der Dichtungsring kann z. B. einen trapezförmigen Quer schnitt haben, und die Anzahl der Vorsprünge und ihre Form sowie ihre Position an der Peripherie des Dichtungsringes können variiert werden.The sealing ring can e.g. B. a trapezoidal cross have cut, and the number of protrusions and their shape as well as their position on the periphery of the sealing ring can be varied.

Claims

1. Seal for a pipe connection, which seal ( 2 ) is annular and at least partially elastic, characterized in that in the seal ( 2 ) a stiffening part ( 12 ) is angeord net, which is substantially over the entire circumference of the ring ( 2nd ) extends, and that the ring ( 2 ) is provided with at least an elastic projection ( 14 ) which projects in a substantially radial direction over the peripheral surface ( 10 ) of the ring.

2. Seal according to claim 1, characterized in that each projection ( 14 ) on the outer circumference ( 10 ) of the ring, and the stiffening part ( 12 ) are arranged substantially on the inner circumference ( 8 ) of the ring.

3. Seal according to claim 1 or 2, characterized in that the seal ( 2 ) and the projections ( 14 ) are made of rubber.

4. Seal according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the stiffening part ( 12 ) consists of metal.

5. Connection for joining the ends ( 32, 30 ) of two pipes ( 16 , 18 ), which connection elements ( 24 , 26 , 28 ) for pressing together the pipe ends and a seal ( 2 ) between the end faces ( 32 , 30 ) thereof , characterized,
that the end ( 32 ) of a tube ( 16 ) is provided with a groove ( 40 ) for the seal, and
that the seal with a shape of the seal received the stiffening part ( 12 ) is provided and at least ei NEN elastic projection ( 14 ) on which the outer diameter of the seal is larger than the diameter of the groove ( 40 ), so that the at least a projection ( 14 ) through the stiffening part ( 12 ) against the cylindrical side wall ( 36 ) of the groove is pressed.

6. Connection according to claim 5, characterized in that the groove ( 40 ) is arranged on the inner region of the end face of the tube ( 16 ).

7. A method for producing a pipe connection when joining the ends of two pipes ( 16, 18 ) of essentially the same thickness, characterized in that
that at the end of a tube ( 16 ) a groove ( 40 ) of essentially rectangular cross-sectional shape is formed on the inner surface of the tube,
that a seal ( 2 ) is arranged in the groove, and that the ends of the tubes are pressed against one another by means of fastening flanges ( 24 , 26 , 28 ) which are positioned against attachment elements ( 22. ) arranged on the outer surface of the tube and at a distance from the tube ends ) support.

8. The method according to claim 7, characterized in that the groove ( 40 ) at the end of the tube ( 16 ) is rotated by radial rotation.

9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the seal ( 2 ) by means of on its outer surface ( 10 ) formed elastic projections ( 14 ) in the groove ( 40 ) is fixed, which projections by the action of a in the seal arranged stiffening ring ( 12 ) on the cylindrical side surface ( 36 ) of the groove who pressed the.