EP0845092A1 - Hochdruckverbindungssystem - Google Patents

Hochdruckverbindungssystem

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EP0845092A1
EP0845092A1 EP96931729A EP96931729A EP0845092A1 EP 0845092 A1 EP0845092 A1 EP 0845092A1 EP 96931729 A EP96931729 A EP 96931729A EP 96931729 A EP96931729 A EP 96931729A EP 0845092 A1 EP0845092 A1 EP 0845092A1
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EP
European Patent Office
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sealing ring
connection system
sealing
ring
sealing element
Prior art date
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Ceased
Application number
EP96931729A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Fröhlich
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0845092A1 publication Critical patent/EP0845092A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L19/00—Joints in which sealing surfaces are pressed together by means of a member, e.g. a swivel nut, screwed on or into one of the joint parts
    • F16L19/08—Joints in which sealing surfaces are pressed together by means of a member, e.g. a swivel nut, screwed on or into one of the joint parts with metal rings which bite into the wall of the pipe
    • F16L19/10—Joints in which sealing surfaces are pressed together by means of a member, e.g. a swivel nut, screwed on or into one of the joint parts with metal rings which bite into the wall of the pipe the profile of the ring being altered
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L19/00—Joints in which sealing surfaces are pressed together by means of a member, e.g. a swivel nut, screwed on or into one of the joint parts
    • F16L19/02—Pipe ends provided with collars or flanges, integral with the pipe or not, pressed together by a screwed member
    • F16L19/0212—Pipe ends provided with collars or flanges, integral with the pipe or not, pressed together by a screwed member using specially adapted sealing means
    • F16L19/0218—Pipe ends provided with collars or flanges, integral with the pipe or not, pressed together by a screwed member using specially adapted sealing means comprising only sealing rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16L19/08—Joints in which sealing surfaces are pressed together by means of a member, e.g. a swivel nut, screwed on or into one of the joint parts with metal rings which bite into the wall of the pipe
    • F16L19/083—Joints in which sealing surfaces are pressed together by means of a member, e.g. a swivel nut, screwed on or into one of the joint parts with metal rings which bite into the wall of the pipe the longitudinal cross-section of the ring not being modified during clamping
    • F16L19/086—Joints in which sealing surfaces are pressed together by means of a member, e.g. a swivel nut, screwed on or into one of the joint parts with metal rings which bite into the wall of the pipe the longitudinal cross-section of the ring not being modified during clamping with additional sealing means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S285/906—Equivalents
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S285/00—Pipe joints or couplings
    • Y10S285/915—Mastic

Definitions

  • the hydraulic high-pressure seal is to be brought about only by means of a surface seal between the outer cone surface of the molded sealing cone at the pipe end and the conical inner surface in the receiving body. This will hardly be tolerable, particularly in systems in which downtimes would cause very high costs.
  • a subsequent interchangeability of damaged sealing elements is almost impossible, since when the receptacle is tightened against the pipe end by means of a union nut, the non-cutting molded sealing cone at the pipe end is very likely to be deformed again, so that after loosening and re-tightening the pipe connection in the rarest of cases If the required high-pressure tightness is reached again, which may have existed when the pipe connection was first installed.
  • the object of the present invention is to create a connection system with the features of the type described at the outset, which combines the advantages of a system with a two-part ring with the improved sealing behavior of less rigid systems with the least possible technical changes, a subsequent one Interchangeability of damaged sealing elements is to be made possible, and which can in principle be used not only for pipe connections with cutting rings, but also for those with sealing cones.
  • this object is achieved in that the elastomer high-pressure seal has a first egg-elastomeric sealing element arranged between the end face of the receiving body and the sealing ring and a surface of the sealing ring and between a pipe or connecting pin
  • the end face of the sealing ring delimits the portion of the sealing ring which projects the most axially in the direction of the receiving body, so that no parts of the sealing ring protrude into the conical 24 ° recess of the receiving body.
  • Such embodiments can be used in particular in connection with special nozzles without a cone, which replace the conventional standardized receiving body according to DIN and can have, for example, a reduced tube insertion depth.
  • Such special nozzles can have a significantly greater mechanical stability than the standardized receptacle and are therefore particularly suitable for use in the event of extreme load changes in the high-pressure fluid system to be connected or at pressures well above the limit values prescribed by DIN. As a result, completely new areas of application for the connection system according to the invention can be opened up.
  • the sealing ring on its end face facing the receiving body has an approximately conically extending recess opening radially on the inside towards the receiving body, and that a sealing element with an approximately triangular cross section is provided adjacent to the conical recess , one outer surface of which rests on the pipe or connecting pin, and the other outer surface of which at least partially rests on the end face of the receiving body.
  • This embodiment has the advantage over the aforementioned that the conical recess on the sealing ring can be manufactured more easily, while the alternative embodiment, owing to its geometrical design, has a better hold on the Sealing element guaranteed on the sealing ring.
  • the circumferential paragraph i. w. tapered towards the receiving body preferably at an angle of approximately 24 °.
  • the conical part of the sealing element then takes over a mechanical guiding function.
  • considerably less sealing material is required on the first elastomeric sealing element in this way.
  • the tube or the connecting pin has a circumferential bead pointing radially outwards, which on the one hand acts as a stop for the union nut. ter, on the other hand acts as a stop for the sealing element.
  • the idea of the invention can also be used with these so-called sealing cone pipe connection systems in a similarly advantageous manner to the cutting seal systems described above. In particular 4ere is by the
  • FIG. 8 shows a longitudinal section as in FIG. 7, but with a one-piece sealing element on the sealing ring;
  • FIG. 2a A side view of the cutting ring 3 shown in FIG. 1 and the sealing ring 4 is shown on the left in FIG. 2a.
  • the right side of FIG. 2a shows a schematic longitudinal section through the two-part ring 3, 4, while FIG. 2b shows a top view of the sealing ring 4 according to FIG. 2a.
  • On the outer circumference of the sealing ring 4 are symmetrically distributed around the circumference, to the internal thread of the outer Throwing nut 2 from FIG. 1, matching external thread segments 20 made of elastomeric material, which can be vulcanized or glued to the sealing ring 4. This makes it possible to produce a bayonet-type screw connection between the sealing ring 4 and the union nut 2, which as
  • Fig. 3 shows an enlargement of the sectional view of elements of the connection system according to Fig. 1, namely the receiving body 1, the sealing ring 4 and the cutting ring 3 in the non-tightened, pre-assembled state.
  • the sealing ring 4 abuts with its end face 9 against the end face 8 of the receiving body 1, as a result of which the first elastomeric sealing element 5, which is chambered in a recess 25 in the end face 9 of the sealing ring 4, against the end face 8 of the receiving body, which acts as a sealing face 1 is pressed.
  • the second elastomeric sealing element 6 lies sealingly on the outer surface of the tube, not shown in FIG. 3.
  • the end face 14 of the cutting ring 3 no longer serves as a stop for the end face 13 of the sealing ring 4 'on the cutting ring side, which would come into contact with the end face 13 at most in the case of a very extreme overtightening, but the conical face 15 on Cutting ring 3 against which the inner edge 18 of the rear end face 13 runs.

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Abstract

Ein Verbindungssystem für höchstdruckfeste Rohrverschraubungen mit einem genormten Aufnahmekörper (1), einer genormten Überwurfmutter (2), einem Rohr (7) und einem Dichtring (4), ist dadurch gekennzeichnet, daß als Elastomer-Hochdruckdichtung ein zwischen der Stirnfläche (8) des Aufnahmekörpers (1) und dem Dichtring (4) angeordnetes erstes elastomeres Dichtelement (5) und ein zwischen einer dem Rohr (7) zugewandten Fläche des Dichtringes und der Außenwand des Rohres oder Anschlußzapfens angeordnetes zweites Dichtelement (6) vorgesehen ist. Das erfindungsgemäße System verbindet mit lediglich geringen technischen Änderungen die Vorteile eines Systems mit zweiteiligem Ring mit dem verbesserten Dichtverhalten von weniger starren Systemen, wobei eine nachträgliche Austauschbarkeit von beschädigten Dichtelementen ermöglicht wird. Es kann sowohl bei Rohrverbindungen mit Schneidendichtung als auch bei Dichtkegelverbindungen eingesetzt werden.

Description

Hochdruckverbindunσssystem
Die Erfindung betrifft ein Verbindungssystem für höchst- druckfeste Rohrverschraubungen mit einem genormten, einen 24"-Anschluß aufweisenden Aufnahmekörper, einer ebenfalls genormten Überwurfmutter zur Herstellung einer druckfesten Verbindung, einem Rohr oder einem Anschlußzapfen zum Verbin¬ den anderer Systemkomponenten, und einem Dichtring, der mit¬ tels einer Elastomer-Hochdruckdichtung gegenüber dem Aufnah¬ mekörper und gegenüber dem Rohr abgedichtet ist, und der ei¬ ne Stirnfläche aufweist, die unmittelbar an eine Stirnfläche des Aufnahmekörpers angrenzt. Ein derartiges Verbindungssystem ist bekannt aus der DE 40 38 539 Cl.
Zur Herstellung von entsprechenden druckfesten Verbindungen insbesondere für Fluide in Hochdruckleitungen werden heutzu- tage überwiegend rein metallisch dichtende Zweikanten- Schneidringe in Rohrverschraubungen nach DIN 2353 einge¬ setzt, die sich untereinander technisch nur geringfügig unterscheiden. Die Zweikanten-Schneidringe erfüllen dabei sowohl eine Dichtungs- als auch eine Haltefunktion für das entsprechende Verbindungssystem. Erhöhte Anforderungen der Anwender führten aber in letzter Zeit dazu, daß zunehmend zusätzliche elastomere Abdichtungen gewünscht werden. Ein¬ fache Dichthilfen für Schneidringe, wie beispielsweise in der DE 41 03 266 AI oder der DE 80 17 944.8 Ul sowie in der DE 42 29 502 AI beschrieben, konnten sich auf dem Markt bis¬ lang nicht durchsetzen, weil entweder die Handhabung oder die Rohrvorbereitung bei den betreffenden Systemen zu auf¬ wendig sind.
Der letzte Stand der Technik bei Schneidringsystemen wurde durch VerbindungsSysteme mit zweiteiligem Ring in Verbindung mit einem DIN-Aufnahmekörper und einer DIN-Überwurfmutter erreicht, wie beispielsweise in der eingangs zitierten DE 40 38 539 Cl beschrieben ist. Dieses bekannte System trennt vorteilhaft die Haltefunktion einerseits von der Dichtfunktion andererseits. Wie schon aus älteren Druck¬ schriften bekannt ist (siehe z.B. DE 27 12 614 AI) und wie vor allem in praktischen Anwendungen bewiesen, hat ein zwei¬ teiliger Ring durch die doppelte Klemm- und Federwirkung er¬ hebliche Vorteile gegenüber einem einteiligen Ring mit Dop¬ pelfunktion. Im Prinzip unterscheidet sich das System nach der DE 27 12 614 AI von dem Verbindungssystem nach der ein- gangs zitierten DE 40 38 539 Cl nur dadurch, daß beim erste- ren System kein DIN-Stutzen verwendet wurde, weshalb es sich auf dem Markt nicht durchsetzen konnte.
Noch älter ist das aus der DT 15 25 666 C3 bekannte Rohr-
4 kupplungssystem, das insbesondere bei Gasen Verwendung findet, und das mit einer zusätzlichen Elastomer-Dichtung keine höhere Dichtungswirkung erzielen könnte, da es bereits mit der dort beschriebenen rein metallischen Dichtung selbst bei Helium-Lecktests der entsprechend gekuppelten Rohre die besten Dichtheitsraten garantiert.
Das Verbindungssystem gemäß DE 40 38 539 Cl hat also die aus früheren Veröffentlichungen bereits bekannten Teillösungen (für das Dichtelement z.B. DE 90 03 299.3 Ul; für den Schneidring und den schneidringseitigen Teil des Dicht¬ elementes beispielsweise DE 27 12 614 AI oder DT 15 25 666 C3) im Prinzip übernommen und in eine DIN-ge- rechte Form umgesetzt. Dennoch weist das bekannte System immer noch gravierende Nachteile auf :
Alle bekannten Schneidringe, welche auf Block montiert wer¬ den, bei denen also eine stirnseitige Anschlagfläche plan an der Stirnseite des Aufnahmekörpers zur spielfreien Anlage kommt, verlieren durch den starren Kraftschluß an Flexibili¬ tät, so daß es zu vorzeitigen Rohrbrüchen an der Überwurf- mutterseite und sogar zu Leckagen an den Einschraubgewinden des Aufnahmekörpers kommen kann. Auch das aus der DE 40 38 539 Cl bekannte Verbindungssystem wird in dieser Weise auf Block montiert.
Bei der Montage besteht dann generell das Problem, daß zwar das vermeintliche Montageende sichtbar wird, wenn die Über- wurfmutter wieder gelöst wird, daß aber nicht erkennbar ist, wann der Schneidring mit dem Einschneiden in das Rohr be¬ gonnen hat und ob der effektive Einschneideweg zur Sicherung der vollen Haltekraft auch ausreicht. Das bekannte Ver¬ bindungssystem bietet keine Möglichkeit, ein eventuell not- wendiges weiteres Einschneiden zu bewerkstelligen, bei¬ spielsweise wenn das Rohr bei Einschneidbeginn nicht ganz am Rohranschlag war, oder wenn die Rohrwand nach innen ausge¬ wichen ist.
In beiden Fällen wäre bei einem Nacharbeiten die Vorspann¬ kraft auf das Gewinde reduziert und die Überwurfmutter würde sich lösen, so daß die elastomere Dichtung nicht mehr ge- kammert wäre und durch den dann entstehenden Spalt nach außen gepreßt würde, weshalb bei einem anschließenden An¬ ziehen der Dichtung die Dichtfunktion nicht mehr gewähr¬ leistet wäre. Dementsprechend bleibt einem Monteur als Option lediglich ein weiteres Anziehen der Überwurfmutter übrig, was aber mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einem über¬ mäßigen Einschnüren des Rohres am 90°-Konus der Überwurf¬ mutter führt, so daß ein vorzeitiger Rohrbruch durch Kerb¬ wirkung die nahezu unausweichliche Folge wäre.
Auch ein Austausch des Weichdichtungselementes würde keinen Sinn machen, weil sich dadurch die oben geschilderte Proble¬ matik im Kern nicht ändern würde. Bei Lockerung des Dichtungsverbandes würde wiederum ein Spalt zwischen dem Aufnahmekörper und dem Dichtring entstehen, der im übrigen bis zu einem gewissen Grade ohnehin schon von vornherein durch die DIN-Toleranzen zwischen Dichtring und Rohr vor¬ handen ist. Das bei dem bekannten Verbindungssystem ver¬ wendete einzige Dichtelement der Elastomer-Hochdruckdichtung würde wiederum in den Spalt gezogen und könnte dann nach den anderen Seiten hin seine Dichtfunktion nicht mehr oder nur noch unvollständig erfüllen.
Einen ganz anderen Stand der Technik stellen Rohrverbindun¬ gen mit sogenannten Dichtkegelverschraubungen dar. Bei-
4 spielsweise aus dem Firmenkatalog EMB der Firma Eifeler Ma¬ schinenbau H. Heinen GmbH & Co., D-53901 Bad Münstereifel, Seite VII/1, 2 aus dem Jahre 1995 ist eine "Schweißnippel- Rohrverschraubung bekannt, bei der an das Ende eines Rohres, welches unter hohem Druck stehende Fluide führen soll, ein Schweißnippel mit ungefähr konischem Kopf angeschweißt wird, gegen welchen dann auf der anderen Seite ein Stutzen mit entsprechendem Innenkonus mittels einer Überwurfmutter fest¬ gezogen wird. Derartige bekannte Schweißnippel-Rohrver¬ schraubungen sollen ihren Einsatz besonders bei schwierigen Betriebsbedingungen finden, beispielsweise wenn extreme Schwingungs- und Wechselbelastungen, sehr starke Druckstöße in Anlagen, extreme Temperaturen und Temperaturschwankungen vorkommen. Insbesondere werden derartige Hochdruckrohrver¬ bindungen in Anlagen verwendet, bei denen Standzeiten sehr hohe Kosten verursachen würden. Ein wesentlicher Nachteil dieser Verbindungsmethode besteht aber darin, daß die Schweißnippel relativ teure Drehteile sind, deren Montage (Anschweißen) zudem aufwendig und damit kostenintensiv ist, und daß die Schweißnippel zudem erhebliche Lagerkosten ver¬ ursachen.
Eine wesentlich billigere Lösung bietet demgegenüber eine ganz neue Art der Rohrverschraubung, wie sie in dem Zeit- schriftartikel "Wettstreit mit alten Techniken" in der Zeit¬ schrift "fluid-technik", Verlag moderen Industrie AG, D-86895 Landsberg, S. 12, 14 und 15 vom Juli 1995 beschrie¬ ben ist. Bei derartigen Hydraulilkrohrverschraubungen wird anstelle des Anschweißens eines Schweißnippels das jeweilige Rohrende mit Hilfe einer entsprechenden Umformmaschine span¬ los umgeformt, so daß am Rohrende ebenfalls ein Dichtkegel wie bei der bekannten Dichtkegelverschraubung entsteht. Nachteilig bei diesem System ist allerdings, daß keine zu-
4 sätzliche Weichdichtung vorgesehen ist. Lediglich über eine Flächendichtung zwischen der Kegelaußenflache des angeform¬ ten Dichtkegels am Rohrende und der konischen Innenfläche im Aufnahmekörper soll die Hydraulik-Hochdruckdichtung bewirkt werden. Dies wird insbesondere bei Anlagen, bei welchen Standzeiten sehr hohe Kosten verursachen würden, kaum tole¬ rierbar sein. Zudem ist eine nachträgliche Austauschbarkeit von beschädigten Dichtelementen so gut wie unmöglich, da beim Anziehen des Aufnahmekörpers gegen das Rohrende mittels einer Überwurfmutter der spanlos angeformte Dichtkegel am Rohrende mit hoher Wahrscheinlichkeit wiederum verformt wird, so daß nach einem Lösen und erneuten Zusammenziehen der Rohrverbindung in den seltensten Fällen die erforderli¬ che Hochdruckdichtheit wieder erreicht wird, die möglicher¬ weise bei der ersten Montage der Rohrverbindung ursprünglich bestanden hat.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, ein Verbindungssystem mit den Merkmalen der eingangs geschilder¬ ten Art zu schaffen, welches bei möglichst geringen techni¬ schen Änderungen die Vorteile eines Systems mit zweiteiligem Ring mit dem verbesserten Dichtverhalten von weniger starren Systemen verbindet, wobei eine nachträgliche Austauschbar¬ keit von beschädigten Dichtelementen ermöglicht werden soll, und welches prinzipiell nicht nur bei Rohrverbindungen mit Schneidringen, sondern auch bei solchen mit Dichtkegeln ver¬ wendet werden kann. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Elastomer-Hochdruckdichtung ein zwischen der Stirnfläche des Aufnahmekörpers und dem Dichtring angeordnetes erstes eiastomeres Dichtelement und ein zwischen einer dem Rohr oder Anschlußzapfen zugewandten Fläche des Dichtringes und
4 der Außenwand des Rohres oder Anschlußzapfens angeordnetes zweites Dichtelement umfaßt.
Anstelle der Verwendung eines einzigen elastomeren Dichtele¬ mentes, das zwischen der Konusfläche des Haltekörpers, der Rohraußenwand und der ebenfalls im Konusbereich liegenden radialen Ringfläche gekammert ist, wie beispielsweise in der DE 40 38 539 Cl vorgeschlagen, werden erfindungsgemäß zwei räumlich voneinander getrennte Dichtzonen geschaffen, näm¬ lich durch das erste elastomere Dichtelement zwischen dem Dichtring und dem Aufnahmekörper und durch das zweite ela¬ stomere Dichtelement zwischen dem Dichtring und dem Rohr. Dadurch werden einerseits die Vorteile eines spezialisierten Dichtringes beibehalten, der keine Haltefunktion mehr über¬ nehmen muß, sondern lediglich die Dichtfunktion mittels ei¬ nes elastomeren Dichtelementes sicherstellt, andererseits wird das Dichtverhalten durch die räumliche Trennung der beiden Dichtstellen, deren Vorteile an sich bereits aus der DE 42 29 502 AI bekannt sind, erheblich verbessert.
Hinzu kommt der weitere Vorteil, daß die Elastomer-Dichtung in Richtung auf das nach außen abzudichtende Fluid gesehen vor der metallischen Schneidendichtung durch den Schneidring liegt, so daß die Schneidendichtung gewissermaßen als zweite Sicherheit bei Versagen der Elastomer-Dichtung zwischen dem Dichtring und Rohr wirkt, wobei gegenüber dem bekannten Ver¬ bindungssystem gemäß der DE 42 29 502 AI durch die Anordnung der zweiten Elastomer-Dichtung unmittelbar nach dem Schneid- ring der vom Schneidring bewirkte Materialaufwurf an der Rohraußenseite die Dichtungseigenschaften der zweiten Ela¬ stomer-Dichtung erheblich verbessert.
Bei einem nachträglichen Schadhaftwerden der Elastomer-Hoch-
4 druckdichtung kann das erfindungsgemäße Verbindungssystem durch Abschrauben der Überwurfmutter gelöst werden, wobei der Schneidring im wesentlichen ortsfest in das Rohr ge¬ krallt bleibt. Der Dichtring mit den elastomeren Dicht¬ elementen kann dann ohne weiteres gegen einen Ersatzdicht- ring ausgetauscht werden. Alternativ können auch die elasto¬ meren Dichtelemente für sich ausgetauscht werden, ohne daß die oben beschriebene negative Wirkung des Hineinziehens von elastomerem Material in einen Spalt zu befürchten ist. Eine weitere einfache nachträgliche Reparaturmöglichkeit einer undicht gewordenen Elastomer-Dichtung bei dem erfindungsge¬ mäßen Verbindungssystem besteht in einem Einschieben eines herkömmlichen O-Ringes in den Konusbereich des Aufnahme¬ körpers, wodurch zumindest ein Dichtverband entsteht, wie er aus der eingangs zitierten DE 40 38 539 Cl an sich bekannt ist.
Vorteilhafterweise kann der Dichtring mit den elastomeren Dichtelementen gemäß dem erfindungsgemäßen Verbindungssystem auch zum Austausch gegen einen schadhaften herkömmlichen Dichtring in einem bereits montierten bekannten System nach dem Stand der Technik verwendet werden, wenn dort eine Un¬ dichtheit auftreten sollte. Aufgrund der Randbedingungen bei Verwendung eines genormten Aufnahmekörpers und einer DIN- Überwurfmutter beim erfindungsgemäßen Verbindungssystem be¬ steht nämlich eine geometrische Kompatibilität des zwei¬ teiligen Ringes, so daß lediglich darauf geachtet werden muß, daß der Dichtring des erfindungsgemäßen Verbindungs- Systems an seiner dem Schneid- oder Klemmring zugewandten Seite mit dem letzteren zusammenpaßt.
Ein ganz wesentlicher weiterer Vorteil der vorliegenden Er¬ findung liegt darin, daß das vorgeschla 4gene Verbindungssy- stem nicht nur in Zusammenhang mit Schneidedichtungen, son¬ dern auch für Dichtkegel-Rohrverbindungen verwendet werden kann. In diesem Fall wird das Aufnahmeteil nicht wie bisher üblich mittels einer Überwurfmutter direkt gegen den Dicht¬ kegel gezogen, sondern zwischen Aufnahmeteil und Dichtkegel wird der erfindungsgemäße Dichtring mit seinen elastomeren Dichtelementen angeordnet. Dadurch wird einerseits eine de¬ finierte und sichere Weichdichtung durch die elastomeren Dichtelemente gewährleistet, andererseits kommt zusätzlich noch eine Flächendichtung zwischen der Sitzfläche des erfin¬ dungsgemäßen Dichtringes und der Außenfläche des Dichtkegels hinzu, die die bisherige Flächendichtung zwischen konischer Aufnahmebohrung des Aufnahmekörpers und Dichtkegelaußenflä¬ che ersetzt. Falls der Dichtverband im Bereich des erfin¬ dungsgemäßen Dichtrings schadhaft wird, kann der Dichtring problemlos ausgewechselt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsge¬ mäßen Verbindungssystems ist zumindest das erste elastomere Dichtelement, vorzugsweise auch das zweite elastomere Dicht¬ element, in einer Ausnehmung des Dichtringes aufgenommen. Dadurch ist eine im wesentlichen vollständige Kammerung des elastomeren Dichtmaterials garantiert.
Das erste und/oder zweite elastomere Dichtelement kann bei Ausführungsformen als separates Teil in Form eines O-Ringes, eines Flachdichtungselementes o.a. vorliegen. Alternativ kann das elastomere Dichtelement aber auch fest mit dem Dichtring verbunden, insbesondere anvulkanisiert oder ange¬ klebt sein. Der Vorteil der erstgenannten Ausführungsform besteht darin, daß ein schadhaft gewordenes Dichtelement se¬ parat ausgetauscht werden kann, ohne daß der gesamte Dicht- ring ausgewechselt werden müßte. Bei der zweiten Alternative
4 liegt der Vorteil in einer einfacheren Handhabung der fest mit dem Dichtring verbundenen elastomeren Dichtelemente, weil lediglich ein einziges Bauteil eingesetzt und positioniert werden muß.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des er¬ findungsgemäßen VerbindungsSystems begrenzt die Stirnfläche des Dichtringes den am weitestens axial in Richtung auf den Aufnahmekörper ragenden Abschnitt des Dichtringes stirn¬ seitig, so daß keine Teile des Dichtringes in die konische 24°-Ausnehmung des Aufnahmekörpers hineinragen. Derartige Ausführungsformen können insbesondere in Verbindung mit Sonderstutzen ohne Konus verwendet werden, die den her¬ kömmlichen genormten Aufnahmekörper nach DIN ersetzen und beispielsweise eine reduzierte Rohreinstecktiefe aufweisen können. Derartige Sonderstutzen können eine wesentlich größere mechanische Stabilität als der genormte Aufnahme¬ körper aufweisen und sind daher insbesondere zum Einsatz bei extremen Lastwechselbeanspruchungen des zu verbindenden Hochdruck-Fluidsystems oder bei Drücken bei weit über die nach der DIN vorgeschriebenen Grenzwerte geeignet. Dadurch können ganz neue Anwendungsbereiche für das erfindungsgemäße Verbindungssystem erschlossen werden.
Die genannte Ausführungsform hat aber selbst bei Verwendung eines DIN-Aufnahmekörpers noch Vorteile: Sie ist in der Her¬ stellung aufgrund der durchgehenden Stirnfläche besonders einfach zu bearbeiten und kann damit kostengünstig angeboten werden. Außerdem wird wesentlich weniger Dichtungsmaterial benötigt, da keine große Kammer wie beim Stand der Technik gefüllt werden muß, sondern das Dichtungsmaterial lediglich zwischen den gegenüberliegenden Dichtflächen von Aufnahme- körper und Dichtring vorhanden sein muß.
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Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung dieser Aus¬ führungsform sind das erste und zweite elastomere Dicht- element einstückig miteinander verbunden und somit wesent¬ lich einfacher und billiger herstellbar als zwei getrennte Dichtelemente. Insbesondere beim Anvulkanisieren des Elastomermaterials auf den Dichtring ist lediglich ein einziger Arbeitsgang erforderlich.
Die genannte Ausführungsform kann dahingehend weitergebildet werden, daß das elastomere Dichtmaterial der Elastomer-Hoch¬ druckdichtung ungefähr L-förmig oder ungefähr U-förmig um die dem Rohr oder Anschlußzapfen zugewandte radiale Innen¬ kante des Dichtringes herum angeordnet ist.
Alternativ dazu kann bei anderen Ausführungsformen vorge¬ sehen sein, daß der Dichtring an seiner dem Aufnahmekörper zugewandten Stirnseite radial innen eine ungefähr konisch verlaufende, zum Aufnahmekörper hin sich öffnende Ausnehmung aufweist, und daß an der konischen Ausnehmung anliegend ein im Querschnitt etwa dreieckförmiges Dichtelement vorgesehen ist, dessen eine Außenfläche auf dem Rohr oder Anschlu߬ zapfen, und dessen andere Außenfläche zumindest teilweise auf der Stirnfläche des Aufnahmekörpers aufliegt. Diese Aus¬ führungsform hat gegenüber der vorgenannten den Vorteil einer einfacheren Herstellbarkeit der konischen Ausnehmung am Dichtring, während die alternative Ausführungsform auf¬ grund ihrer geometrischen Gestaltung einen besseren Halt des Dichtelementes am Dichtring gewährleistet.
Vorteilhaft für beide Ausführungsformen ist es, wenn die ra¬ dial innen angeordnete, dem Aufnahmekörper zugewandte Außen¬ kante des L-, U- oder dreieckförmigen Dichtelementes abge¬ schrägt oder abgerundet ist. Dadurch kann überflüssiges Dichtungsmaterial, das ohnehin nicht zur Dichtung beiträgt, eingespart werden.
Alternativ zu den oben genannten Ausführungsformen kann aber auch bei dem erfindungsgemäßen Verbindungssystem radial innen am Dichtring ein umlaufender Absatz vorgesehen sein, der im zusammengebauten Zustand des Verbindungssystems in die konische Öffnung des Aufnahmekörpers ragt. Dadurch ist eine besonders gute Kammerung des ersten Dichtelementes ge¬ währleistet, weil teilweise auch der 24°-Konus des Aufnahme¬ körpers als Kammerwand wirkt. Außerdem wird damit eine ver¬ größerte Dichtfläche zwischen Dichtelement und Aufnahme¬ körper hergestellt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, daß das erste und zweite elastomere Dicht- element aus einer über den umlaufenden Absatz des Dicht- ringes gezogenen, einstückig zusammenhängenden, vorzugsweise am Dichtring anvulkanisierten Schicht aus Elastomermaterial gebildet ist. Eine solche zusammenhängende Schicht ist be¬ sonders einfach und preiswert herstellbar.
Um Material und Gewicht einzusparen, kann bei einer Weiter¬ bildung die Schicht aus Elastomermaterial eine geringe Dicke von vorzugsweise ungefähr 1/2 mm oder weniger aufweisen, die in der Regel vollkommen ausreicht. Besonders bevorzugt ist auch eine Ausbildung des erfindungs- gemäßen Verbindungssystems, bei der der umlaufende Absatz i.w. zylindrisch ausgebildet ist und eine derartige axiale Länge aufweist, daß er im zusammengebauten Zustand des Ver¬ bindungssystems nicht am 24°-Konus des Aufnahmekörpers an¬ stößt. Damit wird das erfindungsgemäße Verbindungssystem mechanisch noch flexibler, weil eine weitere starr geführte Kraftschlußverbindung wegfällt. Das Einschraubgewinde des Aufnahmekörpers wird dadurch entlastet und die Anforderungen an die Maßgenauigkeit des Rohres, beispielsweise bei einem gebogenen Fluidleitungssystem sind geringer, ohne daß es zu Sicherheitseinbußen käme.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist der umlaufende Absatz i. w. konisch auf den Aufnahmekörper zulaufend, vor¬ zugsweise mit einem Winkel von etwa 24°, ausgebildet. Der konische Teil des Dichtelementes übernimmt dann eine mechanische Führungsfunktion. Außerdem ist auf diese Weise erheblich weniger Dichtmaterial am ersten elastomeren Dicht- element erforderlich.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Verbindungssystems, bei der am Außenumfang des Dichtringes anvulkanisierte oder angeklebte, zum Innenge¬ winde der Überwurfmutter passende Außengewindesegmente aus Elastomermaterial, vorzugsweise symmetrisch um den Umfang verteilt, angeordnet sind. Dabei können im Anlieferzustand vormontierte Teile in der Überwurfmutter gehalten werden und sind ohne Einsatz von Werkzeugen durch einfache Drehung leicht voneinander trennbar.
Bei einer bevorzugten Klasse von Ausführungsformen des er¬ findungsgemäßen Verbindungssystems ist koaxial zum Dichtring ein Schneid- oder Klemmring vorgesehen, welcher sich nach der Montage des Verbindungssystems an der Außenwand des Roh¬ res oder Zapfens festkrallt. Derartige Schneid- und Dich¬ tungssysteme sind, wie oben beschrieben, in der Hydraulik¬ technik seit vielen Jahren gut eingeführt. Die technischen Vorteile des erfindungsgemäßen Verbindungssystems kommen da¬ her in wirtschaftlich besonders wirkungsvoller Weise zum Tragen.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung dieser Klasse von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen VerbindungsSy¬ stems ist vorgesehen, daß der Schneid- oder Klemmring einen vorstehenden, umlaufenden Absatz aufweist, der im zusammen¬ gebauten Zustand des Verbindungssystems in eine dem Schneid¬ oder Klemmring zugewandte, radial innen angeordnete konische Ausnehmung des Dichtringes ragt, und der ausgehend von einem in etwa zylindrischen Ansatzstück eine zum Dichtring hin ab¬ fallende konische Steigung aufweist, deren Steigungswinkel größer ist als der Steigungswinkel der entsprechenden koni¬ schen Ausnehmung des Dichtringes. Im Überanzugsbereich er¬ folgt bei dieser Ausführungsform eine Einschnürung und Ver¬ klemmung im Mittelbereich des Schneidringes gegenüber dem Dichtring und gegenüber dem Rohr. Dadurch wird eine schädli¬ che Kerbwirkung des Schneidringes auf das Rohr durch Verkip¬ pung des freien Endes des Schneidringes gegenüber dem Rohr verhindert oder zumindest verringert, so daß mit dem Verbin¬ dungssystem eine höhere Drucksicherheitsstufe erreichbar ist.
Bei einer anderen Klasse von Ausführungsformen des erfin¬ dungsgemäßen Verbindungssystems weist das Rohr oder der An¬ schlußzapfen einen radial nach Außen weisenden, umlaufenden Wulst auf, der einerseits als Anschlag für die Überwurfmut- ter, andererseits als Anschlag für das Dichtelement wirkt. Wie bereits oben erwähnt, läßt sich die Erfindungsidee auch bei diesen sogenannten Dichtkegel-Rohrverbindungssystemen ähnlich vorteilhaft einsetzten wie bei den zuvor beschriebe¬ nen Schneidedichtungssystemen. Insbesond 4ere wird durch das
Vorsehen von elastomeren Dichtelementen am erfindungsgemäßen Dichtring eine zusätzliche Dichtwirkung und damit eine we¬ sentlich erhöhte Sicherheit der Hochdruck-Hydraulikverbin¬ dung erreicht. Auch die Austauschbarkeit des Dichtringes bei schadhaft gewordener Dichtung und das Ersetzen gegen einen neuen Dichtring ist bei diesen Systemen ebenfalls absolut problemlos.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Klasse von Aus¬ führungsformen des erfindungsgemäßen Verbindungssystems ist vorgesehen, daß der umlaufende Wulst dichtringseitig in ei¬ nem ersten Abschnitt mit einer geringeren Steigung, vorzugs¬ weise etwa 24°, und in einem zweiten Abschnitt bis zur maxi¬ malen radialen Erstreckung mit einer größeren Steigung, vor¬ zugsweise etwa 45°, radial nach außen hin ansteigt, und daß der Dichtring wulstseitig entsprechende konusförmige Ab¬ schnitte, vorzugsweise mit einem Konuswinkel von etwa 24° und einem Konuswinkel von etwa 45°, aufweist. Dadurch wird eine radiale Vergrößerung des Sickendurchmessers beim Dicht- kegel ermöglicht, was die Wirkung der Flächendichtung zwi¬ schen Dichtring und umlaufenden Wulst noch erhöht. Der Be¬ darf könnte anstelle einer üblichen 24°-Konusfläche des Dichtrings auch ausschließlich eine 45°-Konusbohrung verwen¬ det werden, was allerdings im allgemeinen den Nachteil hät¬ te, daß eine derartige Ausführung des Dichtringes lediglich für entsprechende Dichtkegel-Rohrverbindungen nicht jedoch für die üblichen Schneidring-Rohrverbindungen eingesetzt werden kann. Bei einer Klasse von vorteilhaften Weiterbildungen der Dichtkegel-Ausführungsformen ist der umlaufende Wulst durch spanlose Umformung eines Endes des Rohres oder eines An¬ schlußzapfens beispielsweise durch Anst 4auchen auf einer Roh- rendpresse oder durch hydraulische Formgebung hergestellt. Dazu werden in der Regel entsprechende kalibrierte Formwerk¬ zeuge oder bei Rohren mit größeren Rohrdurchmessern mit ho¬ hem Druck beaufschlagte Hydraulikflüssigkeiten eingesetzt, die die Rohrwand in die Kontur eines entsprechend entgegen¬ gehaltenen Formwerkzeuges pressen.
Alernativ dazu sind Weiterbildungen, bei denen der umlaufen¬ de Wulst Teil eines Drehteiles, vorzugsweise eines an das Rohr angeschweißten Schweißnippels ist, wie er seit langem im Handel erhältlich ist.
In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch ein Dichtring für Verbindungssysteme der oben beschriebenen Art, der sich dadurch auszeichnet, daß er von an einem axialen Ende eine senkrecht zur Symmetrieachse (a) des Dichtringes verlaufende, ebene Stirnfläche und an seiner radialen Innen¬ seite zumindest abschnittsweise eine konusförmige Ausnehmung aufweist, und daß an dem axialen Ende des Dichtringes mit der Stirnfläche ein erstes eiastomeres Dichtelement und an dem radial innersten Bereich seiner radialen Innenseite ein zweites eiastomeres Dichtelement angeordnet ist.
Bei einer besonders einfachen Ausführungsform des erfin¬ dungsgemäßen Dichtrings sind das erste und das zweite Dicht- element einstückig miteinander verbunden. Bevorzugt weisen die konusförmigen Ausnehmungen beim erfin¬ dungsgemäßen Dichtring einen Konuswinkel zwischen 20° und 45°, überlicherweise dem genormten 24°-Konuswinkel auf. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Dichtrings ist vorgesehen, daß a 4xial anschließend an einen radial inneren Abschnitt der konusförmigen Ausnehmung mit einem flacheren Konuswinkel, vorzugsweise von etwa 24°, ein radial äußerer Abschnitt der konusförmigen Ausnehmung mit einem steileren Konuswinkel, vorzugsweise von etwa 45°, vorgesehen ist. Ein derartiger Dichtring eignet sich insbe¬ sondere für eine Dichtkegel-Dichtung mit zweistufiger Stei¬ gung des Dichtkegels.
Vorteilhaft ist auch eine Ausführungsform des erfindungsge¬ mäßen Dichtrings, bei der an dem axialen Ende radial inner¬ halb der Stirnfläche ein in axialer Richtung über die Stirn¬ fläche hinausragender umlaufender Absatz vorgesehen ist, wie er bereits oben in Zusammenhang mit Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verbindungssystem beschrieben wurde.
Bei ganz besonders bevorzugten Ausführungsformen ist der er¬ findungsgemäße Dichtring in seinen äußeren Abmessungen der¬ art gestaltet, daß er sowohl in einem Verbindungssystem mit Schneidedichtung als auch in einem Verbindungssystem mit Dichtkegel-Dichtung verwendbar ist. Ein derart universal einsetzbares Dichtungsteil kann im Gegensatz zu herkömmli¬ chen, völlig unterschiedlichen Systemteilen enorm hohe Ko¬ sten einsparen.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Be¬ schreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfin¬ dungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in be- liebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaf¬ ten Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Es zeigen:
Fig. 1 einen halben Längsschnitt durch ein erfindungs¬ gemäßes Verbindungssystem für höchstdruckfeste Rohrverschraubungen mit Schneidendichtung;
Fig. 2a in der linken Hälfte eine Seitenansicht eines zwei¬ teiligen Rings; mit Schneidring einer Ausführungs- form des erfindungsgemäßen Verbindungssystems und in der rechten Hälfte einen schematischen Längs¬ schnitt desselben;
Fig. 2b eine stirnseitige Draufsicht auf den zweiteiligen Ring nach Fig. 2a;
Fig. 3 einen schematischen halben Längsschnitt durch einen zweiteiligen Ring mit Schneidring und einen Aufnah¬ mekörper einer Ausführungsform des erfindungsgemä¬ ßen Verbindungssystems mit Dichtring ohne Absatz;
Fig. 4a einen Längsschnitt wie in Fig. 3, aber mit einstückigem elastomerem Dichtelement in L-Form;
Fig. 4b einen Längsschnitt wie in Fig. 4a, aber mit
Schneidring, Dichtring und Aufnahmekörper in vorge¬ schriebener Endlage fertig montiert ohne Überanzug; Fig. 5 einen Längsschnitt wie in Fig. 3, aber mit dreieckformigem, einstückigem Dichtelement;
Fig. 6 einen Längsschnitt wie in Fig. 3, wobei der Dicht- ring einen in den 24°-Konus des Aufnahmekörpers ragenden umlaufenden Absatz aufweist;
Fig. 7 einen halben Längsschnitt durch ein erfindungsgemä¬ ßes Verbindungssystem für höchstdruckfeste Rohrver¬ schraubungen mit Dichtkegel, wobei der erfindungs¬ gemäße Dichtring zwei getrennte elastomere Dicht- elemente aufweist;
Fig. 8 einen Längsschnitt wie in Fig. 7, jedoch mit ein¬ stückigem Dichtelement am Dichtring; und
Fig. 9 einen Längsschnitt wie in Fig. 8, jedoch mit einem mit 24°- und 45°-Konusfläche und entsprechend ansteigendem Dichtkegel.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verbindungssystems für höchstdruckfeste Rohrverschraubungen ist in einem halben Längsschnitt die be¬ züglich einer Symmetrieachse a obere Hälfte des Ver- schraubungsVerbandes in angezogenem Zustand zu erkennen. Da¬ bei ist ein Rohr 7, das beispielsweise auch als Anschlußzap¬ fen ausgeführt sein könnte, mittels einer genormten Überwurfmutter 2, einem Schneidring 3, der als Ein- oder Zwei-Kantenschneidring oder aber auch als Klemm- oder Keil- ring zur Halterung des Rohres ausgebildet sein kann, und einem Dichtring 4, hochdruckdichtend mit einem genormten Aufnahmekörper 1, der einen 24°-Innenkonus 19 aufweist, ver¬ bunden. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist durch den Ge- windeanzug der Überwurfmutter 2 gegen den Aufnahmekörper 1 der Schneidring 3 derart verformt worden, daß er sich in die Außenfläche des Rohres 7 eingeschnitten hat und damit für einen Festsitz des Verbandes sorgt. Der Dichtring 4 weist ein erstes eiastomeres Dichtelement 5 auf, das gegen eine Stirnfläche 8 des Aufnahmekörpers 1 anschlägt, sowie ein zweites eiastomeres Dichtelement 6, welches gegen die Außen¬ fläche des Rohres 7 gedrückt wird, das stirnseitig gegen eine Rohranschlagfläche 18 des Aufnahmekörpers 1 anstößt.
Anstelle eines genormten Aufnahmekörpers 1 mit 24°-Konus 19 könnte im erfindungsgemäßen Verbindungssystem auch ein in der Zeichnung nicht dargestellter Sonderstutzen für extrem hohe Drücke mit geringerer Rohreinstecktiefe und ohne Auf- nahmekonus verwendet werden. Das erste elastische Dicht- element 5 würde dann immer noch die Dichtfunktion gegen die entsprechende Stirnfläche des Stutzens übernehmen.
Zusätzlich können auch weitere Weichdichtungen im Reparatur¬ fall, beispielsweise O-Ringe oder Flachdichtungsringe aus elastomerem Material eingesetzt werden, die dann die Dicht¬ funktion eines eventuell beschädigten ersten oder zweiten Dichtelementes übernehmen. Derartige zusätzliche Weichdich¬ tungen könnten dann wieder wie beim Stand der Technik im 24°-Konus des Aufnahmekörpers gekammert sein.
In Fig. 2a ist auf der linken Seite eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Schneidringes 3 und des Dichtringes 4 dargestellt. Die rechte Seite von Fig. 2a zeigt einen schematischen Längsschnitt durch den zweiteiligen Ring 3, 4, während Fig. 2b eine Draufsicht auf den Dichtring 4 nach Fig. 2a zeigt. Am Außenumfang des Dichtringes 4 sind sym¬ metrisch um den Umfang verteilte, zum Innengewinde der Über- wurfmutter 2 aus Fig. 1 passende AußengewindeSegmente 20 aus elastomerem Material angeordnet, die am Dichtring 4 an¬ vulkanisiert oder angeklebt sein können. Damit läßt sich eine bajonettverschlußartige Schraubverbindung zwischen dem Dichtring 4 und der Überwurfmutter 2 her 4stellen, die als
Vormontagehaiterung von Überwurfmutter 2, Schneidring 3 und Dichtring 4 wirkt und zum Zwecke der Endmontage ohne weite¬ res leicht lösbar ist.
Fig. 3 zeigt eine Vergrößerung der Schnittansicht von Elementen des Verbindungssystems nach Fig. 1, nämlich des Aufnahmekörpers 1, des Dichtringes 4 und des Schneidringes 3 im nicht-angezogenen, vormontierten Zustand. Dabei stößt der Dichtring 4 mit seiner Stirnfläche 9 gegen die Stirnfläche 8 des Aufnahmekörpers 1, wodurch das erste elastomere Dicht- element 5, das in einer Ausnehmung 25 in der Stirnfläche 9 des Dichtringes 4 gekammert ist, gegen die als Dichtfläche wirkende Stirnfläche 8 des Aufnahmekörpers 1 gedrückt wird. Das zweite elastomere Dichtelement 6 liegt an der Außen¬ fläche des in Fig. 3 nicht dargestellten Rohres dichtend an.
In Fig. 4a ist eine Ausführungsform des Dichtelementes 4' dargestellt, bei der die beiden elastomeren Dichtelemente miteinander verbunden sind und ein einstückiges Dichtelement 21 bilden, das im gezeigten Ausführungsbeispiel ungefähr L-förmig um die radiale Innenkante 22 des Dichtringes 4' herum angeordnet ist.
In Fig. 4b ist der Dichtungsverband im angezogenen Zustand dargestellt. Dabei drückt die in der Figur nicht gezeigte Überwurfmutter auf die Konusfläche 10 des Schneidringes 3, wodurch dieser sich mit seinem Stirnabschnitt ll unter die Innenkonusflache 12 des Dichtringes 4' schiebt. Dadurch wird der Stirnabschnitt 11 nach innen in Richtung auf das Rohr 7 abgelenkt und verkrallt sich mit seiner Unterkante in der Außenfläche des Rohres 7. Gleichzeitig bildet der Stirnab¬ schnitt 11 eine Kammerwand zur druckfesten Kammerung des elastomeren Dichtelementes 21 aus. Als Anschlag für die Schneidring-seitige Stirnfläche 13 des Dichtrings 4' dient nicht mehr wie beim Stand der Technik die Endfläche 14 des Schneidringes 3, die höchstenfalls bei ganz extremem Überan¬ zug zur Anlage mit der Stirnfläche 13 kommen würde, sondern die Konusfläche 15 am Schneidring 3, gegen die die Innen¬ kante 18 der rückseitigen Stirnfläche 13 anläuft.
Aufgrund der eingangs beschriebenen möglichen Montagefehler eines derartigen höchstdruckfesten Verbindungssystems ist es von Vorteil, wenn der Schneidring 3 nachgezogen werden kann. Dabei wird beim erfindungsgemäßen System ein weiterer axia¬ ler Einschneidweg zurückgelegt. Gleichzeitig erfolgt nicht nur eine weitere Erhöhung der Rohrklemmkraft im Bereich der Konusfläche 10 des Schneidrings 3, sondern auch eine Stauchung und Reduzierung der axialen Länge des Schneidrings 3 in seinem Mittelbereich 16, was zu einer engen Um¬ klammerung des Rohres 7 führt. Durch eine solche Geometrie des Schneidringes 3 wird sichergestellt, daß bei Erreichen des Überanzugsbereichs während des MontageVorgangs der Monteur ein deutlich erkennbares Kraftsignal in Folge eines überproportional großen Kraftanstieges spürt, sobald die Innenkante 18 des Dichtrings 4 ' auf die Konusfläche 15 des Schneidringes 3 auftrifft. Auch bei einem möglicherweise notwendigen Überanzug erfolgt bei der vorliegenden Geometrie des Schneidringes 3 keine schädliche Kerbwirkung durch Rohr¬ einschnürung, sondern es wird eine gleichmäßige Kraftver¬ teilung auf die zwischen dem Mittelbereich 16 und dem Ring¬ auslauf 17 des Schneidringes 3 aufgespannte Fläche bewirkt, die zusätzlich zur Rohrhalterung genutzt wird.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver¬ bindungssystems ist in Fig. 5 gezeigt, wo der Dichtring 4'1 ein einstückiges, im wesentlichen dreiec 4kförmiges elastome- res Dichtelement 23 trägt, das an seiner radial inneren Außenkante eine Abschrägung 24 aufweist.
In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der ein Dichtring 4' ' ' radial innen einen umlaufenden Absatz 27 aufweist, der im zusammengebauten Zustand des VerbindungsSy¬ stems in die konische Öffnung 19 des Aufnahmekörpers 1 ragt. Dabei ist die axiale Länge des Absatzes 27 so gewählt, daß er auch im angezogenen Zustand des Verbindungssystems nicht auf die Konusfläche 19 des Aufnahmekörpers 1 auftrifft. Durch den umlaufenden Absatz 27 wird eine fast vollständig geschlossene Kammer 26 für das erste elastomere Dichtelement 5' geschaffen.
Alternativ kann in einer in der Zeichnung nicht darge¬ stellten Ausführungsform der umlaufende Absatz im wesent¬ lichen konisch, vorzugsweise mit einem Winkel von etwa 24° auf den Aufnahmekörper 1 zulaufend gestaltet sein. Dadurch kommt es beim Anziehen des Verbindungssystems zu einer Be¬ rührung der Konusfläche 19 des Aufnahmekörpers 1, wobei der konische Absatz des Dichtringes als Führungsflache über die Konusfläche 19 gleitet.
In Fig. 7 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungssystems mit einer Dichtkegel-Rohrverbindung dar¬ gestellt. Durch spanlose Umformung am Rohrende eines Rohres 7a wurde ein radial nach Außen weisender und umlaufender Wulst 3a geschaffen, gegen dessen in der Figur linke Konus- fläche sich der 45° Innenkonus der Überwurfmutter 2 anlehnt, während an der flacher ansteigenden 24°-Konusfläche auf der anderen Seite eine entsprechend konische Bohrung eines er¬ findungsgemäßen Dichtringes 4a anschlägt. An der Stirnfläche zum Aufnahmekörper 1 ist beim 4a wiederr 4um ein erstes ela- stomeres Dichtelement 5 angeordnet, während ein zweites eia¬ stomeres Dichtelement 6 zwischen der radialen Innenseite des Dichtringes 4a und dem Rohr dichtend wirkt. Gegenüber dem bekannten Walform-Dichtkegel ist hier der umlaufende Wulst weiter vom Rohrende entfernt und die 24°-Konusfläche liegt nicht im Aufnahmekörper 1, sondern in der entsprechenden Ko¬ nusfläche des Dichtringes 4a an. Die Dichtfunktion wird ins¬ besondere durch die elastomeren Dichtelemente 5, 6 übernom¬ men, und zwar im zylindrischen Teil des Rohrendes direkt im Anschluß an dessen 24°-Konusfläche. Es entsteht dadurch eine entsprechende Dichtwirkung wie bei der bekannten Schnei- dring-Rohrverschraubung, so daß dem angestauchten, umlaufen¬ den Wulst 3a vorrangig nur noch eine Haltefunktion zukommt.
Die in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 7 gezeigten im wesentlichen dadurch, daß der Dichtring 4a1 ein einstückiges, um einen umlaufenden Absatz 22a herum gezogenes U-förmiges Dichtelement 21a aufweist, das in die konische Öffnung 19 des Aufnahmekörpers 1 hinein¬ ragt.
Bei der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform schließlich ist im Unterschied zu der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform ein Dichtring 4a1 ' vorgesehen, der zwei verschiedene Stei¬ gungswinkel seines wulstseitigen konusförmigen Abschnittes aufweist, wobei der eine Konuswinkel ca. 24°, der andere et¬ wa 45° beträgt. Entsprechend ist die konische Steigung des umlaufenden Wulst 3a1 in einem ersten Abschnitt 31 etwas ge- ringer, vorzugsweise etwa 24°, während in einem zweiten Ab¬ schnitt 32, der vom Dichtring 4a1 ' weiter entfernt ist, bis zur maximalen radialen Erstreckung 30 des umlaufenden Wulst 3a' eine größere Steigung, vorzugsweise 45°, radial nach au¬ ßen vorgesehen ist. Bei der Montage des 4erfindungsgemäßen
Dichtringes 4a' ' wirkt die 45° Steigung des umlaufenden Wulsts 3a' als harter Anschlag. Außerdem kann die maximale radiale Erstreckung 30 des umlaufenden Wulstes 3a' auf diese Weise vergrößert werden.
Insgesamt bietet das erfindungsgemäße Dichtsystem eine bessere Rohrhalterung zur Aufnahme von Schwingungen und Biegelast-Wechselbeanspruchungen und erlaubt insbesondere durch die stirnseitige Elastomerdichtung am Aufnahmekörper den Ausgleich von größeren Ungenauigkeiten der Rohrachse als bisher, während beim Stand der Technik eine genaue Führung des Dichtringes zwischen dem Rohraußendurchmesser und der 24°-Konusfläche des Aufnahmekörpers unbedingte Voraussetzung für die Dichtheit des bekannten Systems war. Mit dem er¬ findungsgemäßen Verbindungssystem ist sogar ein begrenzter Überanzug auch bei dünnwandigen Rohren möglich, mit dem ein weiteres Einschneiden bewirkt wird, um Toleranzen zwischen dem Rohraußendurchmesser und dem Innendurchmesser des zwei¬ teiligen Ringes auszugleichen.

Claims

Patentansprüche
1. Verbindungssystem für höchstdruckfeste Rohrverschrau¬ bungen mit einem genormten, einen 24°-Anschluß aufwei¬ senden Aufnahmekörper (1) , einer ebenfalls genormten Überwurfmutter (2) zur Herstellung einer druckfesten Verbindung, einem Rohr (7) oder einem Anschlußzapfen zum Verbinden anderer Systemkomponenten, und einem Dichtring (4) , der mittels einer Elastomer-Hochdruck¬ dichtung gegenüber dem Aufnahmekörper (1) und gegen¬ über dem Rohr (7) abgedichtet ist, und der eine Stirn¬ fläche (9) aufweist, die unmittelbar an eine Stirnflä¬ che (8) des Aufnahmekörpers (1) angrenzt,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Elastomer-Hochdruckdichtung ein zwischen der Stirnfläche (8) des Aufnahmekörpers (1) und dem Dicht- ring (4; 4' ; 4' ' ; 4 ' ' ■ ; 4a; 4a' ; 4a' ' ) angeordnetes erstes eiastomeres Dichtelement (5; 5') und ein zwi¬ schen einer dem Rohr (7; 7a; 7a') oder Anschlußzapfen zugewandten Fläche des Dichtringes und der Außenwand des Rohres oder Anschlußzapfens angeordnetes zweites Dichtelement (6) umfaßt.
2. Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zumindest das erste elastomere Dicht- element (5; 5'), vorzugsweise auch das zweite elasto¬ mere Dichtelement (6) in einer Ausnehmung (25; 26) des Dichtringes (4; 4 ' ' ' ; 4a) aufgenommen ist.
3. Verbindungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das erste und/oder das zweite elastomere Dichtelement (5, 6; 5') als separates Teil in Form eines O-Ringes, eines Flachdichtungselementes o.a. vorliegt.
4. Verbindungssystem nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und/ oder das zweite elastomere Dichtelement (5, 6; 5') fest mit dem Dichtring verbunden, insbesondere an¬ vulkanisiert oder angeklebt ist.
5. Verbindungssystem nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (9) des Dichtringes (4; 4'; 4' '; 4a; 4a'; 4a1 ') den am weitesten axial in Richtung auf den Aufnahmekörper (1) ragenden Abschnitt des Dichtringes (4; 4'; 4' '; 4a; 4a'; 4a' 1) stirnseitig begrenzt.
6. Verbindungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das erste und das zweite elastomere Dichtelement einstückig miteinander verbunden sind.
7. Verbindungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das elastomere Dichtmaterial (21; 21a) der Elastomer-Hochdruckdichtung ungefähr L-förmig oder ungefähr U-förmig um die dem Rohr (7; 7a; 7a1) oder Anschlußzapfen zugewandte radiale Innenkante (22; 22a) des Dichtringes (4'; 4a1; 4a1 ') herum angeordnet ist.
8. Verbindungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Dichtring (4 ' ' ) an seiner dem Auf- nahmekörper (1) zugewandten Stirnseite radial innen eine ungefähr konisch verlaufende, zum Aufnahmekörper (1) hin sich öffnende Ausnehmung aufweist, und daß an der konischen Ausnehmung anliegend ein im Querschnitt etwa dreieckförmiges Dichtelement (23) vorgesehen ist, dessen eine Außenfläche auf dem R 4ohr (1) oder An- schlußzapfen, und dessen andere Außenfläche zumindest teilweise auf der Stirnfläche (8) des Aufnahmekörpers (1) aufliegt.
9. Verbindungssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die radial innen angeordnete, dem Aufnahmekörper (1) zugewandte Außenkante des L-, U- oder dreieckförmigen Dichtelementes (21 bzw. 21a bzw. 23) abgeschrägt oder abgerundet ist.
10. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß radial innen am Dichtring
(4''') ein umlaufender Absatz (27) vorgesehen ist, der im zusammengebauten Zustand des Verbindungssystems in die konische Öffnung des Aufnahmekörpers (1) ragt.
11. Verbindungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das erste und zweite elastomere Dicht- element aus einer über den umlaufenden Absatz des Dichtrings gezogenen, einstückig zusammenhängenden, vorzugsweise am Dichtring anvulkanisierten Schicht aus Elastomermaterial gebildet ist.
12. Verbindungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Schicht aus Elastomermaterial eine geringe Dicke von vorzugsweise ungefähr 1/2 mm oder weniger aufweist.
13. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Absatz (27) i.w. zylindrisch ausgebildet ist und eine derartige axiale Länge aufweist, daß er im zusammengebauten Zu¬ stand des Verbindungssystems nicht am 24°-Konus des Aufnahmekörpers (1) anstößt.
14. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Absatz i. w. konisch auf den Aufnahmekörper (1) zulaufend, vor¬ zugsweise mit einem Winkel von etwa 24°, ausgebildet ist.
15. Verbindungssystem nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des Dichtringes (4; 4'; 41'; 4'''; 4a; 4a'; 4a1') an¬ vulkanisierte oder angeklebte, zum Innengewinde der Überwurfmutter (2) passende Außengewindesegmente (20) aus Elastomermaterial, vorzugsweise symmetrisch um den Umfang verteilt, angeordnet sind.
16. Verbindungssystem nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zum Dichtring (4; 4'; 4''; 41'1) ein Schneid- oder Klemm¬ ring (3) vorgesehen ist, welcher sich nach der Montage des Verbindungssystems an der Außenwand des Rohres (7) oder Anschlußzapfens festkrallt.
17. Verbindungssystem nach Anspruch 16, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Schneid- oder Klemmring (3) einen vorstehenden, umlaufenden Absatz (11) aufweist, der im zusammengebauten Zustand des Verbindungssystems in eine dem Schneid- oder Klemmring (3) zugewandte, radi- al innen angeordnete konische Ausnehmung (12) des Dichtringes (41) ragt, und der ausgehend von einem in etwa zylindrischen Ansatzstück eine zum Dichtring hin abfallende konische Steigung (15) aufweist, deren Steigungswinkel größer ist als der Steigungswinkel der entsprechenden konischen Ausnehmung (12) des Dichtrin¬ ges.
18. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (7a; 7a1) oder der Anschlußzapfen einen radial nach außen weisenden umlaufenden Wulst (3a; 3a') aufweist, der einerseits als Anschlag für die Überwurfmutter (2) , andererseits als Anschlag für das Dichtelement (4a; 4a'; 4a'') wirkt.
19. Verbindungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der umlaufende Wulst (3a1) dichtringsei- tig in einem ersten Abschnitt (31) mit einer geringe¬ ren Steigung, vorzugsweise etwa 24°, und in einem zweiten Abschnitt (32) bis zur maximalen radialen Er¬ streckung (30) mit einer größeren Steigung, vorzugs¬ weise etwa 45°, radial nach außen hin ansteigt, und daß der Dichtring (4a'1) wulstseitig entsprechende ko¬ nusförmige Abschnitte, vorzugsweise mit einem Konus- winkel von etwa 24° und einem Konuswinkel von etwa 45°, aufweist.
20. Verbindungssystem nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Wulst (3a; 3a1) durch spanlose Umformung eines Endes des Rohres (7a; 7a') oder eines Anschlußzapfens, beispielsweise durch Anstauchen auf einer Rohrendpresse oder durch hydrau- lische Formgebung hergestellt ist.
21. Verbindungssystem nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Wulst (3a; 3a') Teil eines Drehteiles, vorzugsweise eines an das Rohr
4 angeschweißten Schweißnippels ist.
22. Dichtring für ein Verbindungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (4; 4'; 4'1; 4'''; 4a; 4a', 4a'') an einem axialen Ende eine senkrecht zur Symmetrieachse (a) des Dichtringes verlaufende, ebene Stirnfläche (9) und an seiner radialen Innenseite zumindest ab¬ schnittsweise eine konusförmige Ausnehmung aufweist, und daß an dem axialen Ende des Dichtringes mit der Stirnfläche (9) ein erstes eiastomeres Dichtelement (5; 5') und an dem radial innersten Bereich seiner ra¬ dialen Innenseite ein zweites eiastomeres Dichtelement (6) angeordnet ist.
23. Dichtring nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Dichtelement einstückig (21; 21a; 22; 23) miteinander verbunden sind.
24. Dichtring nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die konusförmige Ausnehmung einen Konus¬ winkel zwischen 20° und 45°, vorzugsweise etwa 24°, aufweist.
25. Dichtring nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß axial anschließend an einen radial inneren Abschnitt der konusförmigen Ausnehmung mit ei¬ nem flacheren Konuswinkel, vorzugsweise von etwa 24°, ein radial äußerer Abschnitt der konusförmigen Ausneh¬ mung mit einem steileren Konuswinkel, vorzugsweise von etwa 45°, vorgesehen ist.
26. Dichtring nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß an dem axialen Ende des Dichtrin¬ ges (4''') radial innerhalb der Stirnfläche (9) ein in axialer Richtung über die Stirnfläche (9) hinausragen¬ der umlaufender Absatz (27) vorgesehen ist.
27. Dichtring nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des Dichtringes (4; 4' ; 4 ' ' ; 4' ' ' ; 4a; 4a' ; 4a' ' ) anvulkanisierte oder angeklebte, zum Innengewinde der Überwurfmutter (2) passende Außengewindesegmente (20) aus Elastomermaterial, vorzugsweise symmetrisch um den Umfang verteilt, angeordnet sind.
28. Dichtring nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring in seinen äußeren Abmessungen so gestaltet ist, daß er sowohl in einem Verbindungssystem nach Anspruch 16 als auch in einem Verbindungssystem nach Anspruch 18 verwendbar ist.
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