DE9106270U1 - System for connecting pipes - Google Patents
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Description
- 2 - EO 9407.GDE- 2 - EO 9407.GDE
BESCHREIBUNGDESCRIPTION
Die Erfindung betrifft ein Verbindungssystem für fein- und höchstdruckfeste Verbindungen von Rohrleitungen mit einem genormten, einen 24 Grad Anschluß aufweisenden Aufnahmekörper und einer Überwurfmutter zur Herstellung der Verbindung, einem Rohr oder einem Anschlußzapfen zum Verbinden anderer Systemkomponenten und einem auf das Rohr aufpreßbaren, ringförmig ausge-bildeten Funktionselement.The invention relates to a connection system for fine and extremely pressure-resistant connections of pipelines with a standardized receiving body with a 24-degree connection and a union nut for establishing the connection, a pipe or a connecting pin for connecting other system components and a ring-shaped functional element that can be pressed onto the pipe.
Zur Herstellung eines Verbindungssystems für druckfeste Rohrverschraubungen ist es bekannt, Ringe zu verwenden, welche als Schneid- und/oder Klemmringe wirken. So geht beispielsweise aus der DIN 4000 Teil 36, Ziffer 13, ein Doppelkeilring hervor, welcher aus zwei getrennten Keil- oder Klemmringen besteht, die beim Montagevorgang in sich zeitlich überlappender Weise zur Einwirkung kommen. Hierdurch ist für den Monteur keine eindeutige Feststellung des Montageendes möglich, wodurch Fehlmontagen nicht auszuschließen sind. Es erfordert zumindest eine große Erfahrung des Monteurs über das Kräfteverhalten des Verbindungssystems bei der Montage, um Fehlmontagen zu vermindern oder auszuschließen.To produce a connection system for pressure-resistant pipe fittings, it is known to use rings that act as cutting and/or clamping rings. For example, DIN 4000 Part 36, Item 13, specifies a double wedge ring that consists of two separate wedge or clamping rings that come into effect in an overlapping manner during the assembly process. This means that the fitter cannot clearly determine when the assembly has been completed, which means that incorrect assembly cannot be ruled out. The fitter must at least have a great deal of experience with the force behavior of the connection system during assembly in order to reduce or eliminate incorrect assembly.
Aus der DE-PS 12 53 531 ist eine Rohrmuffenverschraubung bekannt, welche zwei hintereinandergeschaltete Quetschringe aufweist, die mittels einer Überwurfmutter zum Eingraben in den Mantel des Rohres, den sie umgeben, gebracht werden. Auch hierbei ergeben sich die oben aufgeführten Probleme bei der Montage, da sich die Kräfte, welche auf die beiden Ringe einwirken, überlappen, wodurch der Montagezustand nicht eindeutig feststellbar ist und erhebliche Montagekräfte erforderlich sind, die bereits zur Überwindung von Reibungskräften aufgebracht werden müssen. Dies ist besonders problematisch, da die Montagearbeiten auf einer Baustelle durchgeführt werden müssen. Licht- und Raumverhältnisse erschweren die Verhältnisse erheblich, wodurch Fehlmontagen nicht auszuschließen sind.DE-PS 12 53 531 discloses a pipe socket screw connection, which has two compression rings connected in series, which are encased in the casing of the pipe they surround by means of a union nut. This also results in the problems listed above during assembly, as the forces acting on the two rings overlap, meaning that the assembly status cannot be clearly determined and considerable assembly forces are required, which must be applied just to overcome frictional forces. This is particularly problematic as the assembly work has to be carried out on a construction site. The lighting and space conditions make the situation considerably more difficult, meaning that incorrect assembly cannot be ruled out.
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So treten oftmals Verluste der Schneid- oder Klemmringe auf und schließlich erfolgt die Montage oftmals in verkehrter Position der Schneid- oder Klemmringe. Solche Fehler werden nicht unmittelbar erkannt, sondern oftmals erst bei Inbetriebnahme der Anlage, wodurch erheblich Verluste auftreten können.Losses of the cutting or clamping rings often occur, and finally, assembly often takes place with the cutting or clamping rings in the wrong position. Such errors are not immediately detected, but often only when the system is put into operation, which can lead to significant losses.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verbindungssystem unter Verwendung genormter Verbindungs- und Schraubelemente vorzuschlagen, bei dem die Montagekräfte gegenüber dem Stand der Technik bei genormten Ringverbindungen mit 24 Grad Konus erheblich vermindert sind, die Vor- und Fertigmontage von Ringverschraubungen und das Fein- und Hochstdruckdichtverhalten im Vergleich zu herkömmlichen Schneidringverbindungen erheblich verbessert wird.The invention has set itself the task of avoiding these disadvantages and of proposing a connection system using standardized connection and screw elements, in which the assembly forces are significantly reduced compared to the state of the art for standardized ring connections with a 24 degree cone, the pre- and final assembly of ring screw connections and the fine and high-pressure sealing behavior are significantly improved compared to conventional cutting ring connections.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß bei dem eingangs genannten Verbindungssystem die dem Rohr zugekehrte Fläche des Funktionselements im vormontierten Zustand eine Verzahnung und/oder Welligkeit aufweist und die dem Ende des Rohres abgewandte Stirnseite als Schrägfläche ausgebildet ist, der sich ein konisch mit abnehmendem Radius verlaufender Außenmantel und eine radiale Endstirnfläche anschließen. Die Schrägfläche des Funktionselements zu ihrem Radius bildet vorzugsweise einen Winkel von 45 °, so daß sich die wirksamen Kraftkomponenten radial und axial gleichgroß aufteilen.This object is achieved according to the invention in that, in the connection system mentioned at the beginning, the surface of the functional element facing the pipe has a toothing and/or waviness in the pre-assembled state and the end face facing away from the end of the pipe is designed as an inclined surface, which is followed by an outer casing that runs conically with a decreasing radius and a radial end face. The inclined surface of the functional element preferably forms an angle of 45° to its radius, so that the effective force components are divided equally radially and axially.
In Weiterbildung der Erfindung weist die radial verlaufende Endstirnfläche des Funktionselements, welche im montierten Zustand dem Rohrende zugekehrt ist und im Montagevorgang als Anzugsbegrenzung wirkt, eine aus der radialen Endstirnfläche heraustretende metallische Dichtlippe auf. Diese Dichtlippe wird während der Endmontage der Rohrverbindung von dem 24°- Konus erfaßt und ihre Gegenfläche flächenförmig gegen die Rohrwandung gepreßt, so daß zur Rohrwandung und zum KonusIn a further development of the invention, the radially extending end face of the functional element, which faces the pipe end in the assembled state and acts as a tightening limit during the assembly process, has a metallic sealing lip protruding from the radial end face. This sealing lip is gripped by the 24° cone during the final assembly of the pipe connection and its counter surface is pressed flat against the pipe wall so that the pipe wall and the cone
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metallische Dichtflächen entstehen und Leckpfade verhindern.metallic sealing surfaces are created and leak paths are prevented.
Zur Verbesserung der Feindichtheit ist dem Funktionselement mit metallischer Zentrierung im montierten Zustand ein Elastomerdichtring vorgelagert.To improve the fine sealing, an elastomer sealing ring is placed in front of the functional element with metallic centering when assembled.
In vorteilhafter Weise ist der Elastomerdichtring mit der metallischen Zentrierung verbunden, so daß weniger Montageeinzelteile vorhanden sind und die Montage erleichtert wird.The elastomer sealing ring is advantageously connected to the metal centering so that fewer individual assembly parts are present and assembly is made easier.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die dem Rohr zugekehrte Fläche des Funktionselements im vormontierten Zustand eine Verzahnung auf, welche sägezahnförmig ausgebildet ist, wobei die Zahnflanken gleiche oder ungleiche Steigungswinkel besitzen. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, daß die bei der Verpressung durch ein Kalibrierwerkzeug entstehende axiale Schubkomponente vollständig aufgefangen und in eine radiale Druckkomponente umgelenkt wird.In one embodiment of the invention, the surface of the functional element facing the pipe has a toothing in the pre-assembled state which is designed in a sawtooth shape, with the tooth flanks having equal or unequal pitch angles. This makes it possible for the axial thrust component created during pressing by a calibration tool to be completely absorbed and diverted into a radial pressure component.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung schließt sich der Verzahnung eine sinuswellenförmige Fläche an. Durch diese Maßnahme werden auftretende Schwingungen gedämpft. Diese Wirkung kann noch dadurch verbessert werden, daß die Wellenlänge der sinuswellenförmigen Fläche entlang der Achse des Funktionselements unterschiedlich ausgebildet ist.In another embodiment of the invention, the toothing is followed by a sinusoidal wave-shaped surface. This measure dampens any vibrations that occur. This effect can be further improved by having the wavelength of the sinusoidal wave-shaped surface vary along the axis of the functional element.
Um ein leichtes und sicheres Eindringen der Verzahnung in die Rohrwandung zu ermöglichen, ist die Verzahnung und/oder wellig ausgebildete Fläche oberflächengehärtet.To enable the teeth to penetrate the pipe wall easily and safely, the teeth and/or wavy surface are surface hardened.
Das Verpressen des Funktionselements nach der Erfindung erfolgt mit Hilfe eines Kalibrierwerkzeugs und einem Vormontagestutzen. Danach wird das Rohr durch die Überwurfmutter, das Zieh- oder Kalibrierwerkzeug und das Funktionselement bis zum Rohr auf nahmewerkzeug geschoben und das Kalibrierwerkzeug, dessen kleinster Öffnungsdurchmesser kleiner als der maximale Außendurchmesser des Funktionselements ist, wird über dasThe functional element is pressed according to the invention using a calibration tool and a pre-assembly nozzle. The pipe is then pushed through the union nut, the pulling or calibration tool and the functional element to the pipe receiving tool and the calibration tool, whose smallest opening diameter is smaller than the maximum outer diameter of the functional element, is pushed over the
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Funktionselement gezogen, welches gegen den Vormontagestutzen anschlägt und von diesem auf dem Rohr fixiert ist, wodurch die Verzahnung und/oder die wellige Oberfläche der Innenfläche des Funktionselements radial in den Rohrmantel gepreßt wird. Dadurch entsteht eine metallische Verbindung und der konisch verlaufende Außenmantel des Funktionselements wird durch plastische Verformung achsparallel verformt.Functional element is pulled, which strikes against the pre-assembly nozzle and is fixed to the pipe by it, whereby the teeth and/or the wavy surface of the inner surface of the functional element is pressed radially into the pipe casing. This creates a metallic connection and the conical outer casing of the functional element is deformed parallel to the axis by plastic deformation.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Hierbei zeigen:The invention is described in more detail with reference to the drawings, in which:
FIGUR 1 einen Teillängsschnitt und eine Teilansicht eines Verbindungssystems im montierten Zustand mit einer metallischen Dichtlippe; 15FIGURE 1 a partial longitudinal section and a partial view of a connection system in the assembled state with a metallic sealing lip; 15
FIGUR 2 einen Teillängsschnitt und eine Teilansicht eines Verbindungssystems im montierten Zustand mit einem elastomeren Dichtsegment;FIGURE 2 shows a partial longitudinal section and a partial view of a connection system in the assembled state with an elastomeric sealing segment;
FIGUR 3 A) einen Teillängsschnitt und eine Teilansicht der Verbindungselemente mit dem Kalibrierwerkzeug vor der Kalibrierung;FIGURE 3 A) a partial longitudinal section and a partial view of the connecting elements with the calibration tool before calibration;
FIGUR 3 B) einen Teillängsschnitt und eine Teilansicht der Verbindungselemente unmittelbar zu Beginn des Kalibriervorganges;FIGURE 3 B) a partial longitudinal section and a partial view of the connecting elements immediately at the beginning of the calibration process;
FIGUR 3 C) einen Teillängsschnitt und eine Teilansicht der Verbindungselemente nach dem Kalibriervorgang mit verpreßtem Funktionselement unmittelbar vor der Endmontage mit dem Verbindungsstutzen;FIGURE 3 C) a partial longitudinal section and a partial view of the connecting elements after the calibration process with pressed functional element immediately before final assembly with the connecting piece;
FIGUR 4 eine graphische Darstellung des Kraftverlaufs der Montage eines Funktionselements mit radialer Stirnfläche, undFIGURE 4 a graphical representation of the force curve of the assembly of a functional element with a radial front surface, and
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FIGUR 5 eine graphische Darstellung des Kraftverlaufs der Montage eines Funktionselements mit metallischer Dichtlippe.FIGURE 5 is a graphical representation of the force curve of the assembly of a functional element with a metallic sealing lip.
Die Figur 1 zeigt das Verbindungssystem im verschraubten Zustand in einer Teilseitenansicht und im Teillängsschnitt.Figure 1 shows the connection system in the screwed state in a partial side view and in a partial longitudinal section.
Der Aufnahmekörper oder Verschraubungsstutzen 1 weist einen 24 Grad Konus 2 nach DIN 3861 bzw. ISO 8434 auf und ist mit einem Außengewinde 3 versehen, auf das das Innengewinde 4 der Überwurfmutter 5 bei der Montage geschraubt wird. Auch die Überwurfmutter 5 ist im vorliegenden Fall nach DIN 3870 genormt.The receiving body or screw connection 1 has a 24 degree cone 2 according to DIN 3861 or ISO 8434 and is provided with an external thread 3 onto which the internal thread 4 of the union nut 5 is screwed during assembly. In this case, the union nut 5 is also standardized according to DIN 3870.
Das im montierten Zustand zwischen der Überwurfmutter 5 und dem Verschraubungsstutzen 1 liegende Funktionselement 6 ist mit einer metallischen Dichtlippe 7 versehen, die zwischen dem Konus 2 und dem Rohrmantel 8 verpreßt ist und eine metallische Flächen-Verbindung mit diesen Elementen bildet. Die dem Rohr bzw. Rohrmantel 8 zugekehrte Fläche des Funktionselements 6 ist mit einer Verzahnung 9 versehen, welche durch den noch später zu beschreibenden Kalibriervorgang in den Rohrmantel 8 gepreßt ist und dadurch an der gesamten inneren Ringfläche 10 eine metallische Dichtung bildet. Die dem Ende des Rohres 11 abgewandte Stirnseite 12 des Funktionselements 6 ist als eine Schrägfläche ausgebildet.The functional element 6, which lies between the union nut 5 and the screw connection 1 in the assembled state, is provided with a metallic sealing lip 7, which is pressed between the cone 2 and the pipe casing 8 and forms a metallic surface connection with these elements. The surface of the functional element 6 facing the pipe or pipe casing 8 is provided with a toothing 9, which is pressed into the pipe casing 8 by the calibration process to be described later and thereby forms a metallic seal on the entire inner ring surface 10. The end face 12 of the functional element 6 facing away from the end of the pipe 11 is designed as an inclined surface.
Die Figur 2 zeigt einen ähnlichen Aufbau wie Figur 1, jedoch mit einem Funktionselement 13, welches anstelle einer metallischen Dichtlippe 7 an der gleichen Stelle eine Zentrierung 14 mit einer vorgelagerten Elastomerdichtung 15 aufweist, welche an dem Funktionselement 13 anvulkanisiert sein kann. Es ist auch möglich anstelle des Elastomerringes 15 einen 0-Ring lose einzulegen, welcher im 24 Grad Konus 2 dichtet.Figure 2 shows a similar structure to Figure 1, but with a functional element 13 which, instead of a metallic sealing lip 7, has a centering 14 with an upstream elastomer seal 15 at the same location, which can be vulcanized onto the functional element 13. It is also possible to loosely insert an O-ring instead of the elastomer ring 15, which seals in the 24 degree cone 2.
Anhand der Figuren 3 A bis C wird der Kalibriervorgang näher beschrieben. Die Figur 3 A zeigt hierzu einen Teillängs-The calibration process is described in more detail in Figures 3 A to C. Figure 3 A shows a partial longitudinal
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schnitt und eine Teilansicht der Verbindungselemente mit dem Kalibrierwerkzeug vor der Kalibrierung. Das Kalibrierwerkzeug besteht aus der Matrize 16 mit dem Preßkanal 17 und dem Vormontagestutzen 18. Zu Beginn des Preßvorganges wird das Rohr 8 durch die überwurfmutter 5, das Zieh- oder Kalibrierwerkzeug 16 und das Funktionselement 6 oder 13 bis zum inneren Anschlag 19 des Rohraufnahmewerkzeug oder Vormontagestutzen 18 geschoben. Das Kalibrierwerkzeug 16, dessen kleinster Öffnungsdurchmesser d kleiner als der maximale Außendurchmesser D des Funktionselements 6 oder 13 ist, wird nunmehr durch einen Preßdruck über das Funktionselement 6 oder 13 gezogen, welches stirnseitig gegen den Anschlag 20 am Vormontagestutzen 18 anschlägt, wie aus Figur 3 B ersichtlich ist. Durch den Anschlag 20 ist das Funktionselement 6 auf dem Rohr fixiert, wodurch die Verzahnung 9 und/oder die wellige Oberfläche der Innenfläche des Funktionselements 6 radial in den Rohrmantel 8 gepreßt wird, wodurch eine metallische Verbindung entsteht und der vor der Kalibrierung konisch verlaufende Außenmantel 21 des Funktionselements 6 (s. hierzu Fig. 3section and a partial view of the connecting elements with the calibration tool before calibration. The calibration tool consists of the die 16 with the pressing channel 17 and the pre-assembly nozzle 18. At the start of the pressing process, the pipe 8 is pushed through the union nut 5, the pulling or calibration tool 16 and the functional element 6 or 13 up to the inner stop 19 of the pipe receiving tool or pre-assembly nozzle 18. The calibration tool 16, whose smallest opening diameter d is smaller than the maximum outer diameter D of the functional element 6 or 13, is now pulled over the functional element 6 or 13 by a pressing pressure, which strikes the stop 20 on the pre-assembly nozzle 18 at the front, as can be seen in Figure 3 B. The stop 20 fixes the functional element 6 on the pipe, whereby the toothing 9 and/or the wavy surface of the inner surface of the functional element 6 is pressed radially into the pipe casing 8, whereby a metallic connection is created and the outer casing 21 of the functional element 6, which is conical before calibration (see Fig. 3
A) durch plastische Verformung achsparallel verformt wird, wie aus Figur 3 B zu entnehmen ist.A) is deformed axially parallel by plastic deformation, as can be seen from Figure 3 B.
Das Funktionselement 6 ist damit auf dem Rohrmantel 8 metallisch befestigt. Der 24°- Konus 1 kann nunmehr zur Endmontage auf das Ende des Rohres 8 geschoben werden und durch Verschraubung mit der überwurfmutter 5 wird die Verbindung hergestellt. Hierbei wird der Elastomerring 15 an die Rohrwandung 8 und den Konus 2 gepreßt.The functional element 6 is thus metallically attached to the pipe casing 8. The 24° cone 1 can now be pushed onto the end of the pipe 8 for final assembly and the connection is established by screwing it with the union nut 5. The elastomer ring 15 is pressed onto the pipe wall 8 and the cone 2.
In einer alternativen Lösung nach Figur 1 wird die Dichtlippe 7 plastisch verformt und bildet dadurch eine metallische Dichtung zwischen Konus 2 und Rohrwandung 8.In an alternative solution according to Figure 1, the sealing lip 7 is plastically deformed and thereby forms a metallic seal between the cone 2 and the pipe wall 8.
Die Figur 4 stellt den Montageverlauf einer Rohrverbindung mit elastomerem Dichtelement nach Figur 2 dar, wobei das Drehmoment über den Drehweg aufgetragen ist. Zu Beginn der Montage steigt das Drehmoment nur sehr schwach an. In diesemFigure 4 shows the assembly process of a pipe connection with an elastomer sealing element according to Figure 2, with the torque plotted against the rotational path. At the beginning of the assembly, the torque increases only very slightly. In this
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Abschnitt wird die Elastomerdichtung 15 in den Konus 2 des Verschraubungsstutzens gedruckt und dabei verformt, so daß die für die Dichtwirkung erforderliche Vorspannung vorhanden ist. Im Knickpunkt der Kurve kommt die Stirnfläche des Funktionselements 13 an der Stirnfläche des Verschraubungsstutzens 1 zur Anlage, so daß der weitere Drehmomentanstieg sehr steil erfolgt. Dieser starke Anstieg ist unverkennbar, und zeigt dem Monteur das Ende der Montage an, wodurch Ubermontagen verhindert werden.In this section, the elastomer seal 15 is pressed into the cone 2 of the screw connection socket and deformed in the process so that the pre-tension required for the sealing effect is present. At the bend point of the curve, the front face of the functional element 13 comes into contact with the front face of the screw connection socket 1, so that the further increase in torque is very steep. This sharp increase is unmistakable and shows the fitter the end of the assembly, which prevents over-assembly.
Die Figur 5 stellt den Montageverlauf einer Rohrverbindung mit metallischer Dichtlippe nach Figur 1 dar, wobei das Drehmoment über den Drehweg aufgetragen ist. Zu Beginn der Montage steigt das Drehmoment nur sehr schwach an. Beim ersten Knickpunkt der Kurve liegt die metallische Dichtlippe 7 am Rohr an, und beginnt das Rohr einzuklemmen, wodurch die Dichtwirkung erzielt wird. Das. erforderliche Drehmoment hierfür ist etwas höher als bei der elastomeren Abdichtung, aber sehr viel geringer als bei gebräuchlichen Schneidring-Rohrverbindungen. Im zweiten Knickpunkt der Kurve kommt die Stirnfläche des Funktionselements 6 an der Stirnfläche des Verschraubungsstutzens 1 zur Anlage, so daß der weitere Drehmomentanstieg wiederum sehr steil erfolgt, und dem Monteur unverkennbar das Ende der Montage anzeigt.Figure 5 shows the assembly process of a pipe connection with a metal sealing lip according to Figure 1, with the torque plotted over the rotational path. At the start of assembly, the torque only increases very slightly. At the first bend in the curve, the metal sealing lip 7 rests on the pipe and begins to clamp the pipe, thereby achieving the sealing effect. The torque required for this is somewhat higher than for the elastomer seal, but much lower than for conventional cutting ring pipe connections. At the second bend in the curve, the face of the functional element 6 comes into contact with the face of the screw connection 1, so that the further increase in torque is again very steep and clearly indicates to the fitter that assembly has been completed.
-&idiagr; ICK --&idiag; ICK -
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ZUSAMMENSTELLUNG DER BEZUGS ZEICHENCOMPILATION OF REFERENCE SIGNS
Funktionselement ZentrierungFunctional element centering
Elastomer(ring)dichtung
Matrize des Kalibrierwerkzeug
Preßkanal
Vormontagestutzen innerer Anschlag AnschlagElastomer (ring) seal matrix of the calibration tool
Press channel
Pre-assembly nozzle inner stop stop
Außenmantel des Funktionselements Outer jacket of the functional element
Claims (1)
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| DE9106270U DE9106270U1 (en) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | System for connecting pipes |
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Family Applications (1)
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| DE9106270U Expired - Lifetime DE9106270U1 (en) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | System for connecting pipes |
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