DE9407090U1

DE9407090U1 - Seal and pipe connection

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Publication number: DE9407090U1
Application number: DE9407090U
Authority: DE
Original assignee: GS Hydro Oy
Current assignee: GS Hydro Oy
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1994-09-01
Anticipated expiration: 2004-04-29

Description

DICHTUNG UND ROHRVERBINDUNGSEAL AND PIPE CONNECTION

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung nach der Einleitung zum Anspruch 1 sowie auf eine Rohrverbindung nach der Einleitung zum Anspruch 5.This invention relates to a seal according to the introduction to claim 1 and to a pipe connection according to the introduction to claim 5.

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 Druckbeständigkeit. Viele von diesen setzen voraus, daß die Enden der Röhre nach speziellen Anforderungen hergestellt werden. Die Rohrenden werden z.B. durch Anwenden einer Flanschverbindung aneinander gepreßt.In technology, several seals are known that are used to seal a connection between the ends of pipes. There are numerous usable solutions for ensuring sufficient tightness and pressure resistance. Many of these require that the ends of the pipe are manufactured according to special requirements. The pipe ends are pressed together, for example, by using a flange connection.

Patentschrift US 3,966,234 stellt eine Lösung vor, die eine einfache und zuverlässige Verbindung ermöglicht. Es ist nicht nötig, das Ende des Rohres nach speziellen Anforderungen 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 3,966,234 presents a solution that allows a simple and reliable connection. It is not necessary to manufacture the end of the tube according to special requirements regarding its shape. A seal can easily be placed between the ends of the tube and the fastening can be easily done with normal tools.

Problematisch bei der Anwendung der Lösung nach Patentschrift US 3,966,234 sind Situationen, wo es schwierig ist, die Flanschdichtung einzusetzen oder nachzuprüfen, ob die Dichtung beim Festziehen der Flansche richtig eingesetzt 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.Problems when using the solution according to patent US 3,966,234 are situations where it is difficult to insert the flange seal or to check whether the seal is correctly inserted when tightening the flanges. Such a situation arises when the flange coupling is located in such a narrow place that the surrounding structures form an obstruction to vision, but the coupling 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 Hochdruckhydraulik 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.Even if a pipe joint has to be assembled from several prefabricated parts, the assembly work can become considerably more difficult due to a loose part, e.g. a seal. For example, in high-pressure hydraulics a steel rubber seal (bonded seal) is used that does not sit reliably at the end of the prepared pipe, but can come out of its groove during assembly work, which leads to a leak at the pipe joint.

Z.B. kann eine mit Schmierfett angeklebte Dichtung hinabfallen, 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.For example, a seal glued with grease can fall off if the pipe hits an adjacent structure during assembly. After assembly, leaks are easily discovered when pressure is applied, but reassembling the pipe connection is time-consuming and often difficult to carry out.

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 Nutenoberfläche, 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 Bearbeitungswerkzeugs, die bei langen Röhren schwer zu erzielen ist, besonders weil das Arbeitsstück nicht gedreht werden kann.The gasket will stay in place on the pipe end if it is of the correct size and the prepared pipe is provided with a machined groove for the gasket. However, there are high quality requirements regarding the smoothness of the groove surface that rests against the gasket. Such quality cannot be achieved by using normal machining equipment. The cause of the problem lies in the required axial thrust movement of the machining tool, which is difficult to achieve with long pipes, especially because the workpiece cannot be rotated.

Ein mit einem O-Ring versehener Dichtungsnippel kann gesondert hergestellt und nach Bearbeitung ans Rohr geschweißt werden. Die Kosten sind jedoch hoch im Vergleich zum direkten Bearbeiten des Rohrendes.A sealing nipple with an O-ring can be manufactured separately and welded to the pipe after machining. However, the costs are high compared to machining the pipe end directly.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine neue Dichtung und Rohrverbindung zum dichten und zuverlässigen 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 Kennzeichnungsteil des Anspruchs 5 gegebenen Merkmale gekennzeichnet. The object of the present invention is to produce a new seal and pipe connection for the tight and reliable joining of pipe ends and a method for producing this connection. The seal of the invention is characterized by the features given in the characterizing part of claim 1. The pipe connection of the invention is characterized by the features given in the characterizing part of claim 5.

Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Dichtung wird gewährleistet, daß die Dichtung während der Montagearbeit in ihrem Platz bleibt, auch wenn das Rohr gegen andere Gegenstände stößt. Die DichtungsNut für die Dichtung kann einfach mit einer gewöhnlichen Spitzendrehmaschine gemacht werden. Die Präzisionsanforderungen betreffend die Glatt-By using the seal according to the invention it is ensured that the seal remains in place during assembly work, even if the pipe hits other objects. The sealing groove for the seal can be easily made with a normal center lathe. The precision requirements regarding the smooth

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.The surface quality is not so high that axial feed is necessary. Therefore, the pipe end can be machined using radial feed, while the prepared pipe can remain stationary. The sealing groove can only be made at the installation site, which makes it unnecessary to adjust the pipe in a certain direction beforehand.

Dank ihrer steifen Struktur hat der Dichtungsring eine gute Beständigkeit gegen Unterdruck, welcher z.B. durch Entleeren 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 good resistance to negative pressure, which can arise, for example, when emptying a long pipe, creating a void behind a closed valve. The sealing ring remains in place during assembly, even when it comes into contact with a wall surface, for example.

Die Erfindung wird nachfolgend eingehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:The invention is described in detail below using an embodiment with reference to the drawing. In this drawing:

- Fig. 1 eine erfindungsgemäße Dichtung in stirnseitiger
Aufsicht,- Fig. 1 a seal according to the invention in frontal
At sight,

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

- Fig. 3 eine Rohrverbindung gemäß der Erfindung.- Fig. 3 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&ldquor; 2 als ein Ring von einer wesentlich rechteckigen Querschnittsform dargestellt ist, kann sie im Rahmen der Erfidnung auch anders geformt sein. Zwischen den Stirnflächen der Dichtung sind die Innenringflache 8 und die Außenringfläche 10 angeordnet. Die Dichtung besteht 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 Versteifungsring sitzt so in der Dichtung, daß zwischen ihm und den Stirnflächen 4 und 6 der Dichtung elastisches Dich-The seal 2 is a ring that has a rectangular shape in cross-section. The sealing surfaces of the ring are the end faces 4 and 6, which in the pipe connection come into contact with the stop surfaces of the pipes or tubes to be connected, as shown in Fig. 3. Although the seal in Fig. 2 is shown as a ring with a substantially rectangular cross-sectional shape, 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 consists mainly of elastic material. It is provided with a reinforcing part 12, which is arranged in the inner ring-side part 8 inside the seal and consists, for example, of a metallic stiffening ring. The stiffening ring sits in the seal in such a way that elastic sealing is formed between it and the end faces 4 and 6 of the seal.

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tungsmaterial bleibt. In einer bevorzugten Ausführung ist die Dicke des Dichtungsmaterials auf beiden Seiten der Versteifungsringes ein wenig größer als die Dicke des Versteifungsringes 12. Der Innendurchmesser des Versteifungsringes 12 kann etwas kleiner sein als der Innendurchmesser der Dichtung 2, so daß der Versteifungsring nach innen etwas über die Innenringflache 8 der Dichtung 2 übersteht. Außerhalb des Versteifungsringes 12, zwischen der Umfangsfläche des Versteifungsringes und der Außenringfläche 10 der Dichtung gibt es eine Gummischicht, deren Dicke in einer bevorzugten Ausführung der axialen Dicke der Dichtung entspricht.In a preferred embodiment, the thickness of the sealing material on both sides of the stiffening ring is slightly greater than the thickness of the stiffening ring 12. The inner diameter of the stiffening ring 12 can be slightly smaller than the inner diameter of the seal 2, so that the stiffening ring projects slightly inward beyond the inner ring surface 8 of the seal 2. Outside the stiffening ring 12, between the peripheral surface of the stiffening ring and the outer ring surface 10 of the seal, there is a rubber layer, the thickness of which in a preferred embodiment corresponds to the axial thickness of the seal.

An der Außenringfläche 10 der Dichtung 2 gibt es drei Vorsprünge 14, die aus dem elastischen Dichtungsmaterial gebildet 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 Zusammenhang mit Fig. 3 dargestellt. Die Höhe des Vorsprungs über der Außenringfläche 10 der Dichtung beträgt 0,7 mm, was den Außendurchmesser der Dichtung entsprechend vergrößert. Wenngleich die Dichtung schon mit einem Vorsprung festgehalten werden kann, wird eine Ausführung mit drei oder vier Vorsprüngen in wesentlich gleichen Abständen bevorzugt. Eine solche Dichtung sitzt sicherer in ihrem Platz, wobei auch keine unsymmetrischen Verformungen der Dichtung veranlasst werden, da die Dichtung aufgrund dess 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 projections 14 formed from the elastic sealing material. At the projection 14 the diameter of the sealing ring is slightly larger than at other locations. For example, when pipes of 40 mm diameter are joined together, the inner diameter of the seal is substantially equal to the inner diameter of the pipe and the outer diameter is 48 mm, the pipe also having sufficient thickness at the joint, as shown in connection with Fig. 3. The height of the projection above 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 be held in place with just one projection, a design with three or four projections at substantially equal distances is preferred. Such a seal sits more securely in place, and no asymmetrical deformation of the seal is caused, since the seal remains essentially ring-shaped due to the stiffening ring and the equidistant arrangement of the projections in the circumferential direction.

Fig. 3 zeigt, wie zwei Rohre 16 und 18 mit einem Flanschanschluß 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 Bereich ihrer Längsenden eine Abkehlung 20 in einem AbstandFig. 3 shows how two pipes 16 and 18 are connected to one another with a flange connection. The end 32 of the pipe 16 is placed against the end 30 of the pipe 18. On the outer circumferential surface of the two pipes, in the area of their longitudinal ends, a fillet 20 is provided at a distance

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vom Rohrende gebildet. In den Abkehlungen sind O-Ringe 22, vorzugsweise mit einem Voll- oder Hohlkreisprofil angeordnet, die teilweise über die äußere Umfangsflache des Rohres hervorragen. Die Rohre sind paßgenau von Befestigungsflanschen 24 der Flanschkupplung umgeben, deren Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der Rohre ist. In der Innenfläche des Befestigungsflansches 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 aneinander gepreßt, wobei die Enden der Röhre 16 und 18 mittels der sich in den Abkehlungen 20 und Kerbnuten 38 abstützenden O-Ringe aneinander gepreßt werden. Betreffend die genaueren Einzelheiten der Flanschkupplung wird auf die Patentschrift US 3,966,234 hingewiesen.formed by the pipe end. O-rings 22, preferably with a full or hollow circular profile, are arranged in the fillets, which partially protrude beyond the outer circumferential surface of the pipe. The pipes are surrounded with a precise fit by fastening flanges 24 of the flange coupling, the inner diameter of which is essentially the same as the outer diameter of the pipes. A notched groove 38 is formed in the inner surface of the fastening flange at the end of the flange that faces the connection point. The fastening flanges 24 of two pipes are pressed together with bolts 28 and nuts 26 passing through the flanges 24, the ends of the tubes 16 and 18 being pressed together by means of the O-rings supported in the fillets 20 and notched grooves 38. For more precise details of the flange coupling, please refer to patent specification US 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 dargestellte Dichtung angeordnet. Am Ende 32 des Rohres 16 ist eine Nut 40 eingedreht, deren Länge in der Axialrichtung des Rohres 16 kleiner ist als die Dicke der Dichtung. Die Nutenendfläche 34, die wesentlich senkrecht zur Längsachse des Rohres liegt, bildet zusammen mit der Stirnfläche 4 der Dichtung 2 eine der Dichtungsflächen der Rohrverbindung. 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 Rohres ist im wesentlichen gleich der Dicke der Dichtung in ihrer Radialrichtung. Die Nut erstreckt sich in Radialrichtung von der Innenfläche des Rohres ungefähr bis an die Mitte der Rohrwand an die Seitenfläche 3 6 der Nut.To seal the flange coupling, the seal shown in Figs. 1 and 2 is arranged between the ends 32 and 30 of the pipes 16 and 18. A groove 40 is turned into the end 32 of the pipe 16, the length of which in the axial direction of the pipe 16 is smaller than the thickness of the seal. The groove end surface 34, which is essentially perpendicular to the longitudinal axis of the pipe, forms one of the sealing surfaces of the pipe connection together with the end face 4 of the seal 2. 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 groove turned into the end of the pipe 16 in the direction of the diameter of the pipe is essentially equal to the thickness of the seal in its radial direction. The groove extends in the radial direction from the inner surface of the pipe approximately to the middle of the pipe wall to the side surface 3 6 of the groove.

Die erforderliche Nut 40 am Ende des Rohres wird z.B. mittels einer Spitzendrehmaschine in einer in der Technik an sich bekannten Weise hergestellt. Durch Anwendung von Radialvorschub bei der Bearbeitung der Nut wird hinsichtlich der Dichte der Kupplung eine genügende Glattheit der in der Rohrverbindung an der Dichtung anliegenden Nutenend-The required groove 40 at the end of the pipe is produced, for example, using a center lathe in a manner known per se in the art. By using radial feed when machining the groove, a sufficient smoothness of the groove end in the pipe connection adjacent to the seal is achieved with regard to the tightness of the coupling.

fläche 34 erreicht. Die Nut kann auch leicht eingedreht werden, ohne das Rohr zu bewegen.surface 34. The groove can also be easily screwed in without moving the pipe.

Zum Aneinanderfügen von Röhren wird in die am Ende des Rohres 16 eingedrehte Dichtungsnut 40 eine Dichtung eingesetzt bzw. eingepaßt, die dank den daran gebildeten Vorsprünge 10 und dem Versteifungsring 12 zuverlässig und paßgenau an ihrem Platz sitzt. Die Vorsprünge 14 werden gegen die zylindrische Fläche 36 der Dichtungsnut angesetzt, und die slus elastischem Material bestehenden Vorsprünge werden durch die Einwirkung des Versteifungsringes 12 eingepreßt. Die Enden der Röhre werden mittels der um die Röhre angepaßten Befestigungsflansche und deren Spannbolzen gegeneinander gepreßt, wobei die Dichtung in der Axialrichtung des Rohres eingepreßt wird und eine dichte Fugenfläche bildet.To join tubes together, a seal is inserted or fitted into the sealing groove 40 screwed into the end of the tube 16, which sits reliably and precisely in place thanks to the projections 10 formed thereon and the stiffening ring 12. The projections 14 are placed against the cylindrical surface 36 of the sealing groove, and the projections made of elastic material are pressed in by the action of the stiffening ring 12. The ends of the tube are pressed against one another by means of the fastening flanges fitted around the tube and their clamping bolts, whereby the seal is pressed in in the axial direction of the tube and forms a tight joint surface.

Der Dichtungsring kann z.B. einen trapezförmigen Querschnitt haben, und die Anzahl der Vorsprünge und ihre Form sowie ihre Position an der Peripherie des Dichtungsringes können variiert werden.For example, the sealing ring may have a trapezoidal cross-section, and the number of projections and their shape as well as their position on the periphery of the sealing ring may be varied.

Claims

EXPECTATIONS

1. Seal for a pipe connection, which seal (2) is annular and at least partially elastic,
characterized,

that a stiffening part (12) is arranged in the seal (2), which extends essentially over the entire circumference of the ring (2), and that the ring (2) is provided with at least one elastic projection (14) which projects in an essentially radial direction beyond the circumferential surface (10) of the ring.

2. Seal according to claim 1,
characterized,

that each projection (14) is arranged on the outer circumference (10) of the ring and the stiffening part (12) is arranged substantially on the inner circumference (8) of the ring.

3. Seal according to claim 1 or 2,
characterized,

that the seal (2) and the projections (14) are made of rubber.

4. Seal according to claim 1, 2 or 3,
characterized,

that the stiffening part (12) is made of metal.

5. Connection for joining the ends (32,3 0) of two pipes (16,18), which connection comprises elements (24,26, 28) for pressing the pipe ends together and a seal (2) located between their end faces (32,30),
characterized,

that the end (32) of one tube (16) is provided with a groove (40) for the seal, and

that the seal is provided with a stiffening part (12) which maintains the shape of the seal and has at least one 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 one projection (14) is pressed by the stiffening part (12) against the cylindrical side wall (3 6) of the groove.

6. A compound according to claim 5,
characterized,

that the groove (40) is arranged on the inner region of the end face of the tube (16).

7. A compound according to claim 5 or 6,
characterized,

that the groove (40) has a substantially rectangular cross-sectional shape.

8. A compound according to any one of claims 5 to 7,
characterized,

that the elements are formed by fastening flanges (24,26,28) which are supported against attachment elements (22) arranged on the outer surface of the pipe and located at a distance from the pipe ends.