FI57834C - Skruvfoerbindning - Google Patents

Description

I. ,w-L.l P_, M4X KUULUTUSJULKAISU _ „ - _ .

VftJ « <">UTL*ooNiNa$sKiiiFT578 34 C (45) Patentti ciyör.nc tty 10 10 lv-°,0 Patent aeddelnt ' (51) K*.ik.3/iitci·3 F 16 L 19/06 SUOM I—FI N LAN D (21) Pfnttflwfc**»»—Pf mnwakmm 588/73 (22) H»kamlsp«iv« — Am6kninf«4«g 2J.02.73 (23) Altoipeivi—GlMglMtadag 27.02.73 (41) Tirilut JulkMcsI Bllvlt offmtHg lU. 03.7^+

Patentti-)· rekisteri halittu* (44) NlhttvUalpanon ]» kuuLJulk»l*uii pvm. —

Patent· och registerstyreisen AmMan uttafd odi utijkrtfuo puMietrtd 30.06.80 (32)(33)(31) Pyydetty «woHm»—Began priori*·* 13.09· 72

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 221+1+862.0 Toteennäytetty-Styrkt ✓ (71) Jean Walterscheid Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Postfach ll60, 5201+ Lohmar/Rheinland 1, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken

Tyskland(DE) (72) Clemens Nienhaus, Lohmar, Rudolf Pieper, Konigswinter, Hubert Eickenbusch, St. Augustin, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (7^+) Oy Kolster Ab (5I+) Ruuviliitos - Skruvförbindning

Keksinnön kohteena on ruuviliitos putken tiivistäväksi yhdistämiseksi laajempaan putkeen sisään ruuvattavan osan välityksellä, joka liitos muodostuu kierteillä varustetusta rungosta, jossa on kartiomaisesti rungon sisään päin kape-neva poraus, rungon päälle tai sen sisään ruuvattavasta mutterista, jossa samoin on karticanainen, rungosta poispäin kapeneva poraus, joka muuttuu sylinterimäisek-si poraukseksi, joka on suurempi kuin putken ulkohalkaisija, ja rungon ja mutterin välissä olevasta putken päälle työnnettävästä kiristysrenkaasta, jonka ulkopinnalla mutteriin ja runkoon päin on näiden kartiomaisten porausten kanssa olennaises-ti samansuuntaisesti kulkevat ulkoiset kartiopinnat, jolloin rungon puoleisessa ulkoisessa kartiossa on pienempi kartiokulma kuin kiristysrenkaan mutterin puoleisessa ulkoisessa kartiossa ja kiristysrenkaan poraus on varustettu rengasurilla.

Eräässä tunnetussa ruuviliitoksessa on kierteillä varustettu runko, joka on varustettu kartiomaisesti rungon sisään päin suippenevalla porauksella. Edelleen tässä ruuviliitoksessa on tähän runkoon, sen päälle tai sisään ruuvattava mutteri, joka samoin on varustettu kartiomaisella, rungosta poispäin suippenevalla porauksella, joka tässä tapauksessa muuttuu sylinterimäiseksi poraukseksi, joka on suurempi kuin putken ulkohalkaisija.

Tämän lisäksi ruuviliitoksessa on rungon ja mutterin välissä oleva putken päälle siirrettävä kiristysrengas, jonka ulkopinnalla on molemmissa päissä rungon 57834 ja mutterin kartiomaisten porausten suhteen samansuuntaisesti kulkevat ulkokartiot. Tällöin rungon puoleisen ulkokartion kartiokulma on mitoitettu pienemmäksi kuin renkaan mutterin puoleisen ulkokartion kartiokulma. Lisäksi renkaan poraus on varustettu urilla. Tämän lajisessa ruuviliitoksessa (saks. patenttijulkaisut 89^ 339 ja 956 187) on haitaksi, että rungossa ja mutterissa olevien porausten kartiokulmat on yhtäpitäviä niihin sovitetun renkaan kartiokulmien kanssa. Tämän vuoksi pinta-puristus on suhteellisen vähäinen, niin että tästä aiheutuu haittaa putken ja renkaan väliselle kiinnitykselle. Edelleen tämän vuoksi myös renkaan ja varsinkin rungon välinen tiivistysvaikutus on suhteellisen vähäinen. Vähäinen pintapaine tulee erityisen voimakkaasti haitalliseksi, jos esiintyy aksiaalisia värähtelyjä esim. paineiskujen johdosta. Hyvä putken paikoillaan pitäminen ja tiivistys ei ole myöskään enää taattu, jos liitos on toistuvasti purettava ja koottava.

Edelleen on ehdotettu, että mutterinpuoleinen kiristysrenkaan kartiopinta muodostettaisiin sellaiseksi, että sen kartiokulma olisi pienempi kuin mutterin kartiomaisen porauksen kartiokulma (SE-patenttijulkaisu 202 02^), SE-patenttijulkai-su 87 7^9 ja DE-kuulutusjulkaisu 1 223 635). Tällä tavoin muotoiltaessa on erityisesti olemassa se vaara, että putki kiristyy liikaa renkaan erilaisen kartiopinnan vuoksi, koska kiristysvoimaa ei ole rajoitettu.

Keksinnön tehtävänä on luoda ruuviliitos, joka takaa putken toimivan pitämisen korkeassa paineessa ja erityisesti aksiaalisten värähtelyjen aikana ja jolloin samalla saadaan suuri tiivistysteho, ts, korkea ominaispintapuristus, ilman että syntyy putkeen renkaan urien haitallista leikkausvaikutusta. Tämän lisäksi keksinnön kehitysmuodossa saavutetaan se, että lisääntyvässä vedossa mutteriin aiheutettavan vääntömomentin kasvu ilmoittaa asentajalle, että tehokas liitos on valmistunut.

Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaan siten, että kiristysrenkaan runkoon päin olevassa ulkoisessa kartiossa on kartiopinta, jonka kartiokulma on suurempi kuin rungon kartiomaisen porauksen kartiokulma, ja että kartiopinnan suurin halkaisija on suunnilleen yhtä suuri tai pienempi kuin rungon kartiomaisen porauksen suurin halkaisija, että kiristysrenkaassa kartiopintaan liittyen lähtien sen suurimmasta halkaisijasta ensiksi on saman halkaisijan omaava tai kavennettu alue, joka muutosalueella muuttuu ulkoiseksi ympäryspinnaksi, ja että sinänsä tunnetulla tavalla kiristysrenkaan mutterin puoleisen kartiopinnan kartiokulma on pienempi kuin mutterin kartiomaisen porauksen kartiokulma.

Kiristysrenkaan rungon puoleisen kartiopinnan kosketusalueella siihen liittyvän alueen kanssa syntyy rengasreuna. Tämä rengasreuna huolehtii korotetusta pintapuristuksesta tämän alapuolisella alueella, niin että renkaan urat tunkeutuvat tällä alueella putken pintaan. Kiristysrenkaan mutterin puoleisen kartiokulman ja mutterin kartiomaisen porauksen erilaisen mitoituksen ansiosta syntyy viivamainen kosketus näiden välille, niin että myös tässä on saatu kiristysrenkaan tällä vaikutus alueella olevien rengasurien korotettu aminaiskuormitus.

Valitsemalla kiristysrenkaan erilainen kartiokulma mutterin ja rungon alueella liittyneenä kiristysrenkaan mutterin puoleisen kartiopinnan ja mutterin kartiomaisen porauksen erilaisiin kartiokulmiin saadaan renkaan säteen suuntaisesti ja 3 57834 aksiaalisesti vaikuttava esijännitys. Tästä seuraa, että tämä rengasurillaan olennaisesti vain rungon puoleisen rengasreunan alla olevalla alueella tai rengasreunan vaikutusalueella, joka syntyy mutterin puoleisen kartiopinnan ja mutterin kartiomaisen porauksen kosketuksen välille, puristuu, kun taas se holvautuu elastisesti näiden välisellä alueella. Lisäksi saadaan kiristysrenkaan rungon puoleisen rengasreunan johdosta suurempi tiivistysvaikutus kiristysrenkaan ja rungon välille. Kiristysrenkaan esijännitys vaikuttaa sen, että on taattu korkea pintapuristus ja samalla toimiva tiivistys rungon ja kiristysrenkaan välille toisaalta ja hyvä kiinnitys kiristys-renkaan ja putken välille toisaalta myös aksiaalisten värähtelyjen esiintyessä. Kiristysrenkaan kartiokulman erilainen mitoitus aiheuttaa mutterin puoleisen suuremman kartiokulman perusteella suotuisan suhteen ruuviliitoksen vedon ja mutteriin aiheutetun kiertomomentin välillä.

Tämän lisäksi keksinnön tehtävänä on myös varsinkin uudelleenasennuksia varten saada aikaan rajoitus kiristykselle ja estää epäsuotava leikkaus putkeen, ts. kiristysrenkaan aksiaalista iskua on rajoitettava.

^ Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön olennaisen lisätunnusmerkin mukaan siten, että muutosalue on toinen kartiopinta, joka kulkee samansuuntaisesti ensimmäisen rungon puoleisen kartiopinnan kanssa, mutta jolla on kartiokulma, joka on suunnilleen yhtä suuri tai suurempi kuin rungon kartiomaisen porauksen kartiokulma ja että kiristysrenkaan ollessa sovitettuna runkoon kiristämättä rungon kartiomaisen porauksen vaipan ja rungon otsapinnan leikkauspisteen ja ruuviliitoksen pituusakselin suuntaisen ajatellun suoran, joka kulkee ensimmäisen leikkauspisteen kautta, ja kiristysrenkaan toisen kartiopinnan leikkauspisteen välinen etäisyys on suunnilleen yhtä suuri kuin kiristysrenkaan maksimaalinen aksiaalinen isku.

Toinen kartiopinta kiristysrenkaan rungon puoleisella alueella tulee koskettamaan rungon kartiomaiseen poraukseen, kun kiristysrengas on työntynyt suunnilleen maksimaalisen aksiaalisen iskun verran runkoon. Molempien pintojen kosketuksen ansiosta nousee mutteriin käytettävä kiertomomentti selvästi. Kiristysrenkaan vaste ja samalla kiristysiskun rajoittaminen voidaan saavuttaa myös siten, että kiristysrengas on varustettu vastepinnalla, joka tulee kosketuksiin rungon otsapinnan kanssa.

Jotta vältettäisiin, että kiristysrengas kuormittuisi liikaa mutterin puoleisella alueellaan, on keksinnön mukaan ehdotettu, että kiristysrenkaan porausta laajennetaan sen mutterin puoleisesta päästä vähän matkaa. Porauksen rengasurien erikoisen korkeaa kuormitusta lasketaan tällä tavalla.

Erityisen suotuisat olosuhteet kiristysmomentin kululle mutterissa ja kiristysrenkaan ja putken väliselle tiivistykselle ja kiinnittymiselle saadaan, jos suunnilleen on taattu, että kiristysrenkaan ensimmäisen rungon puoleisen kartiopinnan kartiokulma on noin 30° ja rungon kartiomaisen porauksen kartiokulma on noin 2h° ja/ tai että mutterin kartiomaisen porauksen kartiokulma on noin 90° ja kiristysrenkaan mutterin puoleisen kartiopinnan kartiokulma on noin 75°·

Keksinnön eräs edullinen sovellutusmuoto on esitetty piirustuksessa kaavamaisesti, jolloin on kuvattu ja esitetty vain liitoskohdat.

Piirustuksessa esittää: 57834 kuvio 1 ruuviliitosta yhdistetyssä tilassa, puoliksi leikattuna, puoliksi etukuvana, kuvio 2 kuvion 1 mukaisen ruuviliitoksen yksittäisiä osia, kuvio 3 yksityiskohtaa, joka havainnollistaa kiristysrenkaan rungon puoleisen toisen kartiopinnan muodostamista ja mitoitusta.

Ruuviliitos muodostuu olennaisesti rungosta 1, runkoon 1 kiinniruuvat-tavasta mutterista 3 ja rungon 1 ja mutterin 3 välissä olevasta kiristysrenkaasta 2. Mutteri 3 ja kiristysrengas 2 on työnnetty putken 10 päälle, jota pidetään kiinnipuristettuna asennustyön jälkeen kiristysrenkaalla 2. Kiristysrenkaan 2 on olennaisesti täytettävä kolme tehtävää, jotka ovat putken 10 pitäminen, tiivistys putkea 10 vasten ja tiivistys runkoa 1 vasten.

Rungossa 1 on keskeinen kuusikulmiolla varustettu osa ja siitä molemmin puolin ulkokiexteillä varustettu osa. Rungossa 1 on sen sisään päin kaventuva kartiomainen poraus 4· Tämän porauksen kartiokulma β on edullisesti noin 24°. Kartiomaiseen poraukseen 4 liittyy sylinterimäinen poraus-osa 3« Tämä muuttuu halkaisijan muutoskohdassa 6 pienemmäksi sylinterimäi-seksi poraukseksi 21. Porausosan 3 halkaisija on jonkin verran suurempi kuin putken 10 ulkohalkaisija.

Kiristysrenkaassa 2 on poraus 17, johon pannaan pidettävä putki 10* Poraus 17 on varustettu rengasurilla. Kiristysrenkaassa 2 on rungon puoleisella ulkosivulla kartiopinta 11, jonka kartiokulma a on suurempi kuin kartiomaisen porauksen 4 kartiokulma β. Edullisesti kartiokulma a on noin 30°. Tähän ensimmäiseen kartiopintaan 11 liittyy sen suhteen vastakkaiseen suuntaan kulkeva samoin kartiomainen alue 12. Kartiopinnan 11 ja tämän alueen 12 välisessä leikkauspisteessä syntyy ympäri kulkeva rengasreuna 22. Kartio-pinnan 11 suurin halkaisija SI on kuitenkin yhtä suuri tai pienempi kuin rungon 1 kartiomaisen porauksen 4 suurin halkaisija S2. Esillä olevassa esimerkissä halkaisija SI on merkityksettömän vähän pienempi kuin halkaisija S2. Kartiomaieta aluetta 12 seuraa toinen kartiomainen pinta 13, joka on sovitettu niin, että ruuviliitoksen akselin suuntaisella kuvitellulla suoralla, joka kulkee rungon 1 otsapinnan 7 ja rungon 1 kartiomaisen porauksen 4 vaip-papinnan välisen leikkauspisteen 18 kautta, tämän leikkauspisteen 18 ja leikkauspisteen 19 välillä kartiopinnan 13 kanssa on pituus X, joka suunnilleen vastaa kiristysrenkaan maksimaalista aksiaalista iskua. Toisen kartiopinnan 13 kartiokulma, joka kartiopinta toimii kiristysrenkaan 2 ulkoympäryksenä, on edullisesti samoin kuin kartiomaisen porauksen 4 kartiokulma 24°. Iskun X jälkeen tulee kartiopinta 13 koskettamaan kartiomaisen porauksen 4 seinämään tai leikkauspisteeseen 18. Koskettamisen johdosta mutteriin käytettävä kiertomomentti kohoaa huomattavasti, niin että asennettaessa tulee osoitetuksi, että toimiva liitos on valmistettu. Mutterin puolelta kiristysrengas 2 on varustettu kartiopinnalla 13, joka kulkee vastakkaiseen 5 57834 suuntaan kuin ensimmäinen rungon puoleinen kartiopinta 11 ja jolla on kartio-kulma δ, joka on noin 75°· Mutterissa 3 on tämän kartiopinnan 13 kanssa samaan suuntaan kulkeva kartiomainen poraus 8, jonka kartiokuina ε on kuitenkin suurempi kuin kiristysrenkaan 2 kartiopinnan 13 kartiokulma, ja tämän kartiokulman ε suuruus on edullisimmin 90°. Kiristysrenkaan 2 poraus 17 on laajennettu kartiomaisesti mutterin puoleisen pään alueella. Tämä kartiomainen laajennus 16 ulottuu suunnilleen pituuden Y matkalle yhdestä kahteen rengasuraan. Mutterissa 3 on kartiomaiseen poraukseen 8 liittyneenä eylin-terimäinen poraus 9» jonka avulla se on työnnetty putken 10 päälle. Mutteri 3 on varustettu sisäkierteillä, joiden avulla se voidaan ruuvata rungon 1 ulkokierteisiin.

j*1

Toiminta

Yhteenliitetyssä tilassa (kuvio l) kiristysrengasta 2 pidetään rungon 1 ja mutterin 3 välissä jännitettynä. Putki 10 sijaitsee kiristysrenkaan porauksessa 17, jonka jälkeen ensiksi mutteri 3 on työnnetty päälle. Väännettäessä mutteria 3 paikalleen kiristysrengas 2 puristuu rengasurillaan rengasreunan 22 kohdalla ja porauksen 17 kartiomaisen alueen 16 kohdalla putken 10 yläpintaan.

Claims (3)

6 57834 Patenttivaatimukset;

1. Ruuviliitos putken (10) tiivistäväksi yhdistämiseksi laajempaan putkeen sisään ruuvattavan osan välityksellä, joka liitos muodostuu kierteillä varustetusta rungosta (l), jossa on kartiomaisesti rungon sisään päin kapeneva poraus (U), rungon (1) päälle tai sen sisään ruuvattavasta mutterista (3), jossa samoin on kartiomai-nen, rungosta (l) poispäin kapeneva poraus (8), joka muuttuu sylinterimäiseksi po·--raukseksi (9), joka on suurempi kuin putken (10) ulkohalkaisija, ja rungon (l) ja mutterin (3) välissä olevasta putken (10) päälle työnnettävästä kiristysrenkaasta (2) , jonka ulkopinnalla mutteriin (3) ja runkoon (l) päin on näiden kartiomaisten porausten (U, 8) kanssa olennaisesti samansuuntaisesti kulkevat ulkoiset kartiopin-nat (li, 15), jolloin rungon puoleisessa ulkoisessa kartiossa (li) on pienempi kar-tiokulma kuin kiristysrenkaan (2) mutterin puoleisessa ulkoisessa kartiossa (15) ja kiristysrenkaan (2) poraus (l?) on varustettu rengasurilla, tunnettu siitä, että kiristysrenkaan (2) runkoon (l) päin olevassa ulkoisessa kartiossa on kartiopinta (li), jonka kartiokuina (o() on suurempi kuin rungon (l) kartiomaisen porauksen (it) kartiokulma {fi), ja että kartiopinnan (li) suurin halkaisija (Dl) on suunnilleen yhtä suuri tai pienempi kuin rungon (l) kartiomaisen porauksen (U) suurin halkaisija (D2), että kiristysrenkaassa (2) kartiopintaan (li) liittyen lähtien sen suurimmasta halkaisijasta (Dl) ensiksi on saman halkaisijan omaava tai kavennettu alue (12), joka muutosalueella (13) muuttuu ulkoiseksi ympäryspinnaksi (lU), ja että sinänsä tunnetulla tavalla kiristysrenkaan ( 2) mutterin puoleisen kartio-pinnan (15) kartiokulma (£) on pienempi kuin mutterin (3) kartiomaisen porauksen (8) kartiokulma (f).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ruuviliitos, tunnettu siitä, että muutosalue on toinen kartiopinta (13), joka kulkee samansuuntaisesti ensimmäisen rungon puoleisen kartiopinnan (li) kanssa, mutta jolla on kartiokulma^ joka on suunnilleen yhtä suuri tai suurempi kuin rungon (l) kartiomaisen porauksen (U) kartiokulma (/3) ja että kiristysrenkaan (2) ollessa sovitettuna runkoon (l) kiristämättä rungon (l) kartiomaisen porauksen (b) vaipan ja rungon (l) otsapinnan (7) leikkauspisteen (l8), ja ruuviliitoksen pituusakselin suuntaisen ajatellun suoran (20), joka kulkee ensimmäisen leikkauspisteen (18) kautta, ja kiristysrenkaan (2) toisen kartiopinnan (13) leikkauspisteen (19) välinen etäisyys (X) on suunnilleen yhtä suuri kuin kiristysrenkaan (2) maksimaalinen aksiaalinen isku.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ruuviliitos, tunnettu siitä, että kiristysrenkaan (2) poraus (1T) sen mutterin puoleisen pään suuntaan on muodostettu laajennetuksi lyhyeltä matkalta (Y) tkartioporaus tai jyrsin- poraus l6). b. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ruuviliitos, tunnettu siitä, että kiristysrenkaan (2) ensimmäisellä rungon puoleisella kartiopinnalla (li) on kartio- 7 57834 kulma (0() noin 30° ja rungon ( 1 ) kartiomaisella porauksella (M on kartiokulma {fb) noin 2k° ja/tai että mutterin (3) kartiomaisella porauksella (8) on kartio-kulma (£) noin 90° ja kiristysrenkaan (2) mutterin puoleisen kartiopinnan (15) kartiokulma (δ) on noin 75°. 8 57834 Patentkray;