DE60119154T2

DE60119154T2 - Eine die erforderliche festziehkraft verringernde rohrverbindung mit einer zwei gewindeabschnitte mit unterschiedlichen steigungen aufweisenden festziehmutter

Info

Publication number: DE60119154T2
Application number: DE60119154T
Authority: DE
Inventors: Göran Sundholm
Original assignee: Marioff Corp Oy
Current assignee: Marioff Corp Oy
Priority date: 2000-11-09
Filing date: 2001-10-23
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2021-10-24
Also published as: TW524946B; NO20032061D0; DE60119154D1; DK1337779T3; AU2002210610B2; KR20030067684A; EP1337779A1; NO20032061L; MY126852A; CN1219991C; FI111985B; JP2004513316A; FI20002463A; AU1061002A; JP3978133B2; CA2427359A1; US6840550B2; KR100850816B1; US20040046392A1; ES2260295T3

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung zum Verbinden einer rohrförmigen Komponente mit einem aufnehmenden Teil, wobei zu der Rohrverbindung gehören: ein Rohrverbindungsgrundkörper mit einer Bohrung, die dazu dient, das rohrförmige Teil aufzunehmen, eine Überwurfmutter mit einem ersten Gewinde und einem zweiten Gewinde, wobei der Rohrverbindungsgrundkörper ein erstes Gewinde, das dem ersten Gewinde der Überwurfmutter entspricht, und einen Schneidring zwischen der Überwurfmutter und dem Rohrverbindungsgrundkörper aufweist, wobei der Schneidring dazu vorgesehen ist, um zwischen einen konusförmigen Wandabschnitt der Bohrung und das rohrförmige Teil gedrückt zu werden, wenn die Überwurfmutter angezogen wird, und eine zusätzliche Schraube mit einem Gewinde dessen Gangrichtung und Gewindesteigung dem zweiten Gewinde der Überwurfmutter entsprechen, und dessen Gangrichtung derjenigen des ersten Gewindes der Überwurfmutter entspricht. Eine derartige Rohrverbindung ist aus der US-A-2 701 149 bekannt. Die Dichtigkeit der Verbindung basiert auf einem durch den metallenen "Schneidring" erreichten Abdichten. In diesem Zusammenhang kennzeichnet der Ausdruck "aufnehmendes Teil" jede in vielfältigen Anwendungen der Rohrverbindung verwendete Anbindungsstelle. Beispielsweise kann der aufnehmende Teil eine Wand eines Tanks oder eines Sammelbehälters, eine Pumpe, ein Gewinde einer rohrförmigen Komponente, usw. sein.
Aus der DIN-Norm Nr. 2353 ist ein Verbindungselement bekannt, bei dem Dichtigkeit nicht auf der Verwendung einer aus Elasomerwerkstoff bestehenden Dichtung basiert, sondern auf dem durch einen metallenen Schneidring ermöglichten Abdichten. Wenn die Überwurfmutter in Richtung des Rohrverbindungsgrundkörpers geschraubt wird, drückt der Schneidring in einem konusförmigen Raum gegen die erste rohrförmige Komponente, wobei er in deren äußeren Umfangsfläche einschneidet und gegen diese abdichtet, während er gleichzeitig gegen Innenflächen der Überwurfmutter und des Rohrverbindungsgrundkörpers abdichtet. Je fester die Schraube angezogen wird, um so strenger schneidet der Schneidring in das Rohr ein, und die Verbindung wird fester. Die DIN-Norm definiert Anschlussstücke für Rohrdurchmesser von 4 bis 42 mm. Die Gewindesteigung eines Gewindes an einem ersten Ende des Rohrverbindungsgrundkörpers, d.h. eines ersten Gewindes, beträgt abhängig von der Rohrabmessung 1 bis 2 mm, so dass die Steigung um so größer ist, je dicker das Rohr ist.
Um die oben beschriebene Abdichtung zu erzeugen, ist die Überwurfmutter mit einem ausreichenden Drehmoment anzuziehen. Für das Anziehen der Überwurfmutter eines großen Verbindungselements ist ein größeres Drehmoment erforderlich als im Falle eines kleinen Verbindungselements.
Im Zusammenhang mit dem oben beschriebenen bekannten Verbindungselement kann ein Problem darin bestehen, dass das für die Überwurfmutter erforderliche Drehmoment groß ist, und zwar im Falle von Rohren mit großem Durchmesser besonders groß. Dieses Problem ist besonders augenfällig, wenn das Verbindungselement in einem engen Raum angeordnet ist, in dem große Werkzeuge keinen Platz finden. Statt dessen muss ein kleines Werkzeug eingesetzt werden, das in einem engen Raum mit großer Kraft betätigt werden muss, um ein ausreichendes Drehmoment und eine feste Verbindung zu erzielen. Bei der Verwendung einer kleineren Gewindesteigung in einer Kombination aus Überwurfmutter/Rohrverbindungsgrundkörper ist das erforderliche Drehmoment zwar in der Regel geringer, jedoch sind Anschlussstücke dieser Art erstens nicht verfügbar, da die mit verhältnismäßig großen Gewindesteigungen versehenen Rohrverbindungsgrundkörper standardisiert sind, und zweitens ist eine kleinere Gewindesteigung technisch schwieriger zu herzustellen als eine größere. Darüber hinaus ist ein wichtiger Gesichtspunkt, dass die Montage im Falle eines feinen und langen Gewindes viel Zeit beansprucht.
Die oben erwähnte US-A-2 701 149 offenbart eine Anschlussverbindung mit mindestens zwei Dichtungsringen, die mittels entsprechender Überwurfmuttern getrennt angezogen werden, um eine vergrößerte Querschnittsfläche der effektiven Dichtung zu schaffen. Es wird angenommen, dass das Vorsehen der Dichtungsringe und Überwurfmuttern eine geeignete Dichtigkeit des Anschlusselements auch ohne den Einsatz extremer Kräfte zum Anziehen der Überwurfmutter ermöglicht.
Die DE-C-4 141 841 offenbart ein Gasanschlusselement. Das Anschlusselement weist einen Differenzialgeweinde auf, das es ermöglicht eine hohe Axialkraft auf eine Dichtung auszuüben, um eine verbesserte Abdichtwirkung zu erreichen. Die Dichtung ist zwischen einem Stirnseitenbereich einer Gasrohrkomponente und einem Flansch einer Büchse angeordnet. Auf die Dichtung werden keine Radialkräfte ausgeübt, da die Büchse keinerlei Bohrung mit einem konusförmigen Wandabschnitt aufweist. Dementsprechend kann die Dichtung nicht in die gekrümmte Außenfläche der Gasrohrkomponente eingreifen.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verbindungselement zu schaffen, das sich sogar mit kleinen Werkzeugen und unter beengten Verhältnissen ohne weiteres lecksicher und fest abdichtend anziehen lässt, und dennoch die Verwendung eines standardisierten Rohrverbindungsgrundkörpers zulässt.
Dies wird durch eine Rohrverbindung mit den in dem beigefügten Anspruch 1 dargelegten Merkmalen erzielt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindesteigung des Gewindes der zusätzlichen Schraube kleiner ist als die Gewindesteigung des ersten Gewindes der Überwurfmutter. Der Schneidring ist geeignet konstruiert, um gegen die zusätzliche Schraube und den Rohrverbindungsgrundkörper zu drücken, während die Überwurfmutter abdichtend angezogen wird. Dies stellt sicher, dass die Kraft in der beabsichtigten Weise auf den Schneidring wirkt.
Es kann festgestellt werden, dass die erfindungsgemäße zusätzliche Schraube das Übersetzungsverhältnis des Gewindes der Überwurfmutter ändert, d.h., wenn die Überwurfmutter n Umdrehungen gedreht wird, drückt/verschiebt sich der Schneidring nicht um eine Distanz S1 = n × p, mit p gleich der Gewindesteigung des Rohrverbindungsgrundkörpers, sondern drückt/verschiebt sich um eine Distanz S2 = n × p – n × p2, mit p2 gleich der Gewindesteigung der zusätzlichen Schraube, mit der Bedingung, dass die zusätzliche Schraube an Ort und Stelle gehalten wird, um zu verhindern, dass diese sich während des Anziehens der Überwurfmutter dreht.
Falls die Gewindesteigung p2 der zusätzlichen Schraube in etwa gleich der Gewindesteigung p des Rohrverbindungsgrundkörpers ist, entsteht (da die Gewindesteigung verhältnismäßig groß ist) ein einfach herzustellendes Verbindungselement, bei dem der Schneidring lediglich über eine kurze Distanz drückt/sich verschiebt, selbst wenn die Überwurfmutter mehrere Umdrehungen n gedreht wird. Durch eine ge- ringe auf die Überwurfmutter wirkende Kraft wird auf den Schneidring eine große Kraft ausgeübt.
Wenn das erste Gewinde der Überwurfmutter ein Innengewinde ist, ist das erste Gewinde des Rohrverbindungsgrundkörpers ein Außengewinde, und der Anschlussstückgrundkörper kann ein Grundkörper nach einer DIN-Norm sein. Falls das zweite Gewinde (1) der Überwurfmutter auf dem Innenumfang der Überwurfmutter ausgebildet ist, sind die Gewinde der Überwurfmutter in dem fertiggestellten Verbindungselements darüber hinaus gut gegen eventuelle Stöße von außen geschützt. Vorteilhafterweise ist der Durchmesser (1) des Gewindes der zusätzlichen Schraube kleiner als der Durchmesser des ersten Gewindes (f) der Überwurfmutter, wobei der zusätzlichen Schraube Raum zur Verfügung steht, tief in die Überwurfmutter in einen Raum innerhalb des ersten Gewindes davon einzudringen, und die Verbindung wird konsequenterweise kompakt, hinsichtlich ihrer Größe dicht, und das Toleranzmaß für eine Justierung des Verbindungselements wird groß.
Die Gewindesteigung der zusätzlichen Schraube beträgt vorzugsweise 20 bis 80%, und in vielen Anwendungen eher bevorzugt 20 bis 60% der Gewindesteigung des ersten Gewindes (f) der Überwurfmutter.
Der äußere Umfang der zusätzlichen Schraube ist vorzugsweise kleiner als der Außenumfang der Überwurfmutter, was das Ansetzen von Werkzeugen an den Schraubenflächen sehr erleichtert, und die Verbindung lässt sich außerordentlich leicht anziehen und erforderlichenfalls entsprechend einfach lösen.
Der Rohrverbindungsgrundkörper weist vorzugsweise eine mutternförmige Gestalt auf, die kleiner bemessen ist als der äußere Umfang der Überwurfmutter. Der Rohrverbindungsgrundkörper weist daher vorzugsweise Standardabmessungen auf.
Der Innendurchmesser der zusätzlichen Schraube entspricht vorzugsweise dem Durchmesser der Bohrung in dem Rohrverbindungsgrundkörper, und die innere Oberfläche der zusätzlichen Schraube passt zu der äußeren Umfangsfläche der rohrförmigen Komponente, die die rohrförmige Komponente radial trägt.
An dem einen Ende weist die zusätzliche Schraube vorzugsweise einen konischen Abschnitt auf, dessen Innendurchmesser in Richtung des Endes wächst. Der konische Abschnitt lenkt somit die auf den Schneidring ausgeübte Kraft so, dass der Schneidring wirkungsvoll auf die Fläche der rohrförmigen Komponente gedrückt wird, während die zusätzliche Schraube gedreht wird.
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Rohrverbindung sind in den beigefügten Ansprüchen 2 bis 12 definiert.
Die Hauptvorteile der erfindungsgemäßen Rohrverbindung basieren darauf, dass sich diese ohne weiteres und rasch unter Anwendung eines geringen Drehmoments lecksicher und fest abdichtend anziehen lässt, was bei beengten Raumverhältnissen im erforderlichen Fall den Einsatz feiner Werkzeuge ermöglicht. Die oben erwähnten Vorteile sind besonders offensichtlich, wenn große Rohre mit Durchmessern von beispielsweise 30 bis 80 mm verwendet werden. Die Rohrverbindung ist einfach herzustellen und ermöglicht die Verwendung eines standardisierten Rohrverbindungsgrundkörpers, was selbstverständlich von Vorteil ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung eingehender beschrieben:
1 zeigt eine Rohrverbindung aus dem Stand der Technik, und
2 bis 4 zeigen eine Rohrverbindung gemäß der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt eine bekannte Rohrverbindung zum Verbinden eines Rohrs 1' oder einer rohrförmigen Komponente mit einem aufnehmenden Teil 2', beispielsweise einer Wand eines Behälters 2a', einer (nicht gezeigten) Pumpe oder einer (nicht gezeigten) rohrförmigen Komponente. Die Rohrverbindung weist einen Rohrverbindungsgrundkörper 3' auf, bei dem an einem ersten Ende ein erstes Außengewinde 4' und an dem entgegengesetzten Ende ein zweites Außengewinde 5' ausgebildet ist. Das erste Gewinde 4 nimmt ein entsprechendes Innengewinde 7' einer Überwurfmutter 6' auf. Das Bezugszeichen 8' bezeichnet eine Bohrung in dem Rohrverbindungsgrundkörper, um das Ende 12' des Rohrs 21 aufzunehmen. Das Bezugszeichen 9' bezeichnet einen Schneidring, der teilweise in einem konischen, d.h. keilförmigen Wandabschnitt 10' und teilweise in einem konischen Abschnitt 11' der Überwurfmutter 6' angeordnet ist. Wie aus der Figur ersichtlich, grenzt der Wandabschnitt 10' an die Bohrungl 8' an und definiert auf diese Weise in der Praxis teilweise die Bohrung 8'. Während die Überwurfmutter 6' angezogen wird, drückt der Schneidring 9' gegen die Fläche des Rohrs 1' und erzeugt eine Dichtwirkung. Je mehr die Überwurfmutter 6' angezogen wird, desto enger schneidet der Schneidring in die Fläche des Rohrs ein, und desto fester wird die Verbindung. Das Rohr 1' weist beispielsweise einen Durchmesser von 42 mm auf, und die Gewindesteigung des Gewindes 7' des Rohrverbindungsgrundkörpers beträgt 2 mm. Wenn die Überwurfmutter 6' um eine Umdrehung gedreht wird, verschiebt sich die Überwurfmutter somit um 2 mm nach rechts. Das Außengewinde 5' dient dazu, an dem aufnehmenden Teil 2' angebracht zu werden.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Rohrverbindung.
3 zeigt das Verbindungselement von 2, nachdem dieses abdichtend angezogen ist, um einer feste Verbindung zu bilden.
Das Anschlussstück 6 der Rohrverbindung entspricht dem Anschlussstück 6' nach 1 und der DIN-Norm Nr. 2353. Die Rohrverbindung der Figur unterscheidet sich von jener in 1 insofern, dass die Verbindung anstelle einer einzelnen Überwurfmutter zwei Muttern aufweist: nämlich eine Überwurfmutter 6a und eine sogenannte zusätzliche Schraube 6b. Die Überwurfmutter 6a weist ein erstes Gewinde 7a auf, dessen Gewindesteigung der Gewindesteigung des Gewindes 4 in dem Rohrverbindungsgrundkörper entspricht. Die Überwurfmutter 6a weist ein zweites Innengewinde 7b auf, wobei die zusätzliche Schraube 6b mit einem entsprechenden Außengewinde 7c ausgebildet ist. Die Schraubrichtung des Innengewindes 7b entspricht derjenigen des ersten Gewindes 7a, jedoch ist die Gewindesteigung geringer. Die Gewindesteigung des ersten Gewindes 7a beträgt 2 mm und die Gewindesteigung des Innengewindes 7b beträgt 1 mm. Selbstverständlich sind die oben erwähnten werte lediglich Beispiele. Allgemeiner ausgedrückt ist es möglich, dass die Gewindesteigung des Gewindes 7b 20 bis 80% der Gewindesteigung des Gewindes 7a beträgt, wobei der Bereich von 20 bis 60 die meisten praktischen Anwendungen in der Regel abdeckt.
Falls die Gewindesteigung des Gewindes 7b außerordentlich gering wäre, würde sich dessen Herstellung erschweren.
Das Rohr 1 nach 2 kann an dem Rohrverbindungsgrundkörper 3 abgedichtet werden, indem die Überwurfmutter 6a, die zusätzliche Schraube 6b und der Schneidring 9 auf das Rohrende aufgesteckt werden, und das Rohrende anschließend in die Bohrung 8 des Rohrverbindungsgrundkörpers eingeführt wird. Danach wird die Überwurfmutter 6a angezogen, so dass der Schneidring 9 sich dem Wandabschnitt 10 und dem konischen Abschnitt 10b an dem Ende der zusätzlichen Schraube anpasst. Anschließend wird mit dem Anziehen der Überwurfmutter 6a fortgefahren, und gleichzeitig die zusätzliche Schraube 6b gegen Mitdrehen festgehalten, so dass sie sich bezüglich des Rohrverbindungsgrundkörpers nicht dreht. Während die Überwurfmutter 6a beispielsweise um zwei Umdrehungen gedreht wird, bewegt sie sich 2 × 2 = 4 mm nach rechts. Allerdings bewegt sich die zusätzliche Schraube 6b gleichzeitig 2 × 1 mm = 2 mm relativ zu der Überwurfmutter 6a nach links, wobei die zusätzliche Schraube 6b den Schneidring 4 – 2 = 2 mm axial nach rechts schiebt. Aus diesem Grund bleibt die Kraft zum Anziehen der Überwurfmutter 6a im Vergleich zu der Lösung nach 1 gering, obwohl letztere lediglich einmal gedreht werden muss, um den Schneidring 2 mm nach rechts zu bewegen.
3 zeigt eine lecksichere, starke Verbindung, bei der der Schneidring 9 in die Fläche des Rohrs 1 eindrückt.
Da der Innendurchmesser der zusätzlichen Schraube 6b dem Außendurchmesser des Rohrs 1 entspricht, führt die zusätzliche Schraube das Rohr radial.
Der Durchmesser des ersten Gewindes 7a der Überwurfmutter 6a überschreitet jenen des zweiten Gewindes 7b, wobei das Ende der zusätzlichen Schraube 6b innerhalb des Gewindes 7a eingeführt werden kann. Auf diese Weise ist eine kompakte Rohrverbindung geschaffen, die ein großes Aufmaß zum Einstellen/Anziehen aufweist. Der äußere Umfang der zusätzlichen Schraube 6b ist kleiner als der äußere Umfang der Überwurfmutter 6a, und konsequenterweise lassen sich Werkzeuge ohne weiteres an den Muttern/Schlüsselansätzen ansetzen.
4 zeigt eine axonometrische Ansicht der erfindungsgemäßen Verbindung.
Im Vorausgehenden ist die Erfindung lediglich anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben, und daher sollte beachtet werden, dass sich die Einzelheiten der Erfindung auf vielfältigen Wegen gemäß dem Schutzbereich der beigefügten Ansprüche verwirklichen lassen. Die Überwurfmutter kann daher zumindest grundsätzlich beispielsweise anstelle des Innengewindes als Schraube mit Außengewinde ausgeführt sein, und die zusätzliche Schraube sollte dementsprechend konsequenterweise ein Innengewinde aufweisen. Allerdings würde das Anschlussstück im Falle der zuletzt genannten Lösung größer ausfallen und die Außengewinde würden externen Stößen ausgesetzt sein. Das Ansetzen von Werkzeugen würde ebenfalls erschwert werden.

Claims

Rohrverbindung, die dazu dient, eine rohrförmiges Teil (1) mit einem aufnahmeneden Teil (2) zu verbinden, wobei zu der Rohrverbindung gehören: ein Rohrverbindungsgrundkörper (3) mit einer Bohrung (8), die dazu dient, das rohrförmige Teil (1) aufzunehmen, eine Haltemutter (6a) mit einem ersten Gewinde (7a) und einem zweiten Gewinde (7b), wobei der Rohrverbindungsgrundkörper ein erstes Gewinde (4), das dem ersten Gewinde der Haltemutter entspricht, und ein zwischen der Haltemutter und dem Rohrverbindungsgrundkörper vorhandenen Schneidring (9), wobei der Schneidring dazu vorgesehen ist, zwischen einen konusförmigen Wandabschnitt (10) der Bohrung und das rohrförmige Teil gedrückt zu werden, wenn die Haltemutter angezogen wird, und ein zusätzliches Schraubglied (6b) mit einem Gewinde (7c) dessen Gangrichtung und Gewindesteigung dem zweiten Gewinde (7b) der Haltemutter (6a) entsprechen, und dessen Gangrichtung derjenigen des ersten Gewindes (7a) der Haltemutter (6a) entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindesteigung des Gewindes (7c) des zusätzlichen Schraubglieds (6b) kleiner ist als die Gewindesteigung des ersten Gewindes (7a) der Haltemutter (6a), und dass die Haltemutter (6a) so bemessen ist, dass sie beim Anziehen nicht gegen den Schneidring (9) drückt.
Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindesteigung des Gewindes (7c) der zusätzlichen Schraubglieds (6b) 20 bis 80% der Gewindesteigung des ersten Gewindes (7a) der Haltemutter (8a) beträgt.
Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindesteigung des Gewindes (7c) des zusätzlichen Schraubglieds (6b) 20 bis 60% der Gewindesteigung des ersten Gewindes (7a) der Haltemutter (6a) beträgt.
Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidring (9) eingerichtet ist, gegen das zusätzliche Schraubglied (6b) und den Rohrverbindungsgrundkörper (3) zu drücken, während die Haltemutter (6a) fest angezogen wird.
Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gewinde (7b) der Haltemutter (6a) auf einer Innenumfangsfläche der Haltemutter ausgebildet ist, wobei das Gewinde der zusätzlichen Schraubglieds (6b) ein Außengewinde (7c) ist.
Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gewinde der Haltemutter (6a) ein Innengewinde (7a) ist, wobei das erste Gewinde des Rohrverbindungsgrundkörpers (3) ein Außengewinde (4) ist.
Rohrverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Gewindes (7c) des zusätzlichen Schraubglieds (6b) kleiner ist als der Durchmesser des ersten Gewindes (7a) der Haltemutter (6a).
Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Umfang des zusätzlichen Schraubglieds (6b) kleiner ist als der äußere Umfang der Haltemutter (6a).
Rohrverbindung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrverbindungsgrundkörper (3) einen schraubenförmigen äußeren Umfang aufweist, dessen Abmessung kleiner ist als der äußere Umfang der Haltemutter (6a).
Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des zusätzlichen Schraubglieds (6b) gleich dem Durchmesser der Bohrung (8) in dem Rohrverbindungsgrundkörper (3) ist.
Rohrverbindung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Schraubglied (6b) an einem Ende einen konischen Abschnitt (10b) aufweist, dessen Innendurchmesser in Richtung des Endes wächst.
Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrverbindungsgrundkörper (3) an einem der Bohrung (8) gegenüberliegenden Ende ein Gewinde (5) aufweist, das dazu bestimmt ist, mit dem aufnehmenden Teil (2) verbunden zu werden.