Rohrverbindungpipe connection
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung bestehend aus einem metallischen Pressfitting und einem darin eingeschobenen Leitungsrohr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a pipe connection consisting of a metallic press fitting and a line pipe inserted therein according to the preamble of patent claim 1.
Die Herstellung einer unlösbaren dichten Verbindung von glattendigen Rohren mit einem diesen umfassenden Pressfitting ist bekannt. Die Dichtfunktion einer solchen Verbindung wird dadurch erreicht, dass durch plastische Verformung der Ringwulst das darin eingelegte Dichtelement elastisch verformt wird und über einen bestimmten Teil des Querschnitt- umfanges linienförmig an dem ihn umgebenden Bereich der Ringwulst des Pressfittings und des Leitungsrohres zur Anlage kommt. Zur Aufnahme der bei entsprechendem Innendruck auftretenden Längskräfte wird der der Ringwulst benachbarte zylindrische Bereich desThe production of an inseparable, tight connection of smooth-ended pipes with a press fitting comprising them is known. The sealing function of such a connection is achieved in that the sealing element inserted therein is elastically deformed by plastic deformation of the annular bead and, over a certain part of the cross-sectional circumference, comes to rest linearly on the surrounding area of the annular bead of the press fitting and the conduit. In order to absorb the longitudinal forces that occur with the corresponding internal pressure, the cylindrical region of the annular bead adjacent to the
Pressfittings zusammen mit dem Leitungsrohr plastisch verformt. Bei der Verpressung werden sowohl der Ringwulst als auch der benachbarte zylindrische Bereich mittels der Betätigungsvorrichtung gleichzeitig verformt.Press fittings plastically deformed together with the conduit. During the pressing process, both the annular bead and the adjacent cylindrical region are deformed simultaneously by means of the actuating device.
Im Regelfall führt bei der nach der Installation vorgeschriebenen Druckprobe eine nichtver- presste Verbindungsstelle zu einer feststellbaren Leckage. In Sonderfällen kann es aber vorkommen, dass die Toleranzpaarung von Leitungsrohr und Pressfitting so ungünstig ist, dass das Dichtelement schon beim Einschieben des Leitungsrohres eine, wenn auch
As a rule, an uncompressed connection point leads to a detectable leak in the pressure test prescribed after installation. In special cases, however, it can happen that the tolerance pairing of the pipe and press fitting is so unfavorable that the sealing element is one, even if it is pushed in
nur geringe Vorverformung erfährt, die aber ausreicht, um der Druckprobe bei der Abnahme der Installation standzuhalten. Im späteren Betrieb "atmet" aber die Leitung. Bei Druckstößen durch schnell schaltende Ventile und bei Temperaturwechseln kann es zu Relativbewegungen kommen, so dass bei fehlender axialer Sicherung infolge einer Nicht- verpressung die sich zuvor ergebende Vorverformung des Dichtelementes nicht ausreicht, um die Dichtheit der Verbindungsstelle weiterhin zu gewährleisten.undergoes only slight pre-deformation, which is sufficient to withstand the pressure test when the installation is removed. In later operation, however, the line "breathes". In the event of pressure surges caused by fast-switching valves and changes in temperature, relative movements can occur, so that if there is no axial securing due to non-compression, the pre-deformation of the sealing element that resulted is not sufficient to continue to ensure the tightness of the connection point.
Zur Lösung dieses Problems ist bereits ein Dichtelement vorgeschlagen worden (DE 19722935 C1), das mindestens einen in Umlaufrichtung liegenden Abschnitt aufweist, der mit einem vom Ausgangsquerschnitt abweichenden Querschnitt versehen ist. Vorzugsweise sind drei symmetrisch über den Umlauf liegende Abschnitte mit abweichendem Querschnitt vorgesehen. Der abweichende Querschnitt ist gekennzeichnet durch über den Umlauf und in der Querschnittsebene sich erstreckende Ausbauchung und einer dem eingeschobenen Leitungsrohr zugewandten radial in den Querschnitt des Dichtelementes sich erstreckenden Ausnehmung. Dabei ist das Volumen der Ausbauchung im Vergleich zum Ausgangsquerschnitt mindestens so groß wie das zum Ausgangsquerschnitt fehlende Volumen der Ausnehmung. Vor der Verpressung bildet die Ausnehmung des Dichtelementes eine Durchgangsöffnung für das Medium in axialer Richtung.To solve this problem, a sealing element has already been proposed (DE 19722935 C1), which has at least one section lying in the circumferential direction, which is provided with a cross section that deviates from the initial cross section. Preferably three sections lying symmetrically over the circumference with a different cross section are provided. The deviating cross-section is characterized by a bulge which extends over the circumference and in the cross-sectional plane and a recess which faces the inserted conduit and extends radially into the cross-section of the sealing element. The volume of the bulge in comparison to the initial cross section is at least as large as the volume of the recess missing from the initial cross section. Before the pressing, the recess of the sealing element forms a through opening for the medium in the axial direction.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass das so konturierte Dichtelement nur in aufwändiger Weise herstellbar und deshalb teuer ist.A disadvantage of this solution is that the sealing element contoured in this way can only be produced in a complex manner and is therefore expensive.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rohrverbindung mit einem Pressfitting und einem darin eingeschobenen Leitungsrohr anzugeben, deren Dichtelement einfach herstellbar ist und bei Nichtverpressung bei der Druckprobe eine undichte Stelle bildet.The object of the invention is to provide a pipe connection with a press fitting and a conduit inserted therein, the sealing element of which is easy to manufacture and forms a leak when the pressure test is not pressed.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen.
Nach der Lehre der Erfindung weist das Dichtelement in allen Querschnittsebenen einen gleichen, vom Kreisquerschnitt abweichenden, Querschnitt auf. Weiterhin ist das Dichtelement im montierten aber nicht verpressten Zustand - auch unter Berücksichtigung der Fertigungstoleranzen für Dichtelement, Pressfitting und Leitungsrohr - so bemessen und nimmt in Bezug auf Ringwulst und Leitungsrohr radial eine Lage ein, dass sich ein Spalt für denThis object is achieved on the basis of the preamble in conjunction with the characterizing features of patent claim 1. Advantageous further developments are the subject of subclaims. According to the teaching of the invention, the sealing element has the same cross-section in all cross-sectional planes, which differs from the circular cross-section. Furthermore, the sealing element in the assembled but not pressed state - also taking into account the manufacturing tolerances for the sealing element, press fitting and conduit - is dimensioned and occupies a radial position with respect to the ring bead and conduit that there is a gap for the
Durchtritt des zu fördernden Mediums bildet, der nach dem Verpressen abdichtend geschlossen wird.Passage of the medium to be conveyed forms, which is sealed after the pressing.
Der Vorteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, dass das Dichtelement einfach herzustellen ist, da es in allen Querschnittsebenen gleich ist und damit in einfacher Weise im montiertenThe advantage of this arrangement can be seen in the fact that the sealing element is easy to manufacture, since it is the same in all cross-sectional planes and thus in a simple manner when assembled
Zustand eine Leckagestelle erzeugt wird, so dass bei Nichtverpressung dieser Rohrverbindungsstelle die Druckprobe negativ ausfällt. Eine solche nichtverpresste Stelle kann ohne Probleme nachverpresst und die Druckprobe wiederholt werden.Condition a leakage point is generated so that the pressure test is negative if this pipe connection point is not pressed. Such an uncompressed point can be re-pressed without problems and the pressure test repeated.
Voraussetzung für die vorgeschlagene Lösung ist, dass sich die zulässigen Toleranzen für die Paarung Pressfitting, Dichtelement und Leitungsrohr in engen Grenzen halten, um auch bei ungünstiger Überschneidung einen Spalt bilden zu können.A prerequisite for the proposed solution is that the permissible tolerances for the pairing of press fitting, sealing element and conduit are kept within narrow limits in order to be able to form a gap even in the case of an unfavorable overlap.
Anwendbar ist diese Rohrverbindung für alle Pressfittingtypen aus Metall, sei es aus Koh- lenstoffstahl, Edelstahl, Kupfer, Kupferlegierungen, Messing oder Titan. Ein Vorteil der vorgeschlagenen Rohrverbindung ist darin zu sehen, dass mit Ausnahme des Dichtelementes am Grunddesign der übrigen Elemente nichts geändert werden muss und auch die im Markt in großer Stückzahl sich befindenden Presswerkzeuge unverändert eingesetzt werden können. Einzige Bedingung ist eine Systemkonformität für die drei zusammen wirkenden Elemente Pressfitting, Dichtelement und Leitungsrohr, da bei einer Mischung mit Elementen aus anderen Systemen die vorteilhafte Spaltbildung nicht gewährleistet werden kann.
This pipe connection can be used for all types of press fittings made of metal, be it carbon steel, stainless steel, copper, copper alloys, brass or titanium. An advantage of the proposed pipe connection can be seen in the fact that, with the exception of the sealing element, nothing needs to be changed in the basic design of the other elements and that the pressing tools which are in large numbers on the market can also be used unchanged. The only condition is system conformity for the three interacting elements press fitting, sealing element and conduit, since the advantageous gap formation cannot be guaranteed when mixed with elements from other systems.
Vorzugsweise kommt im montierten Zustand das Dichtelement an der Innenwandung der Ringwulst mindestens an zwei Umfangsstelien berührend zur Anlage, und zwischen Dichtelement und Außenfläche Leitungsrohr wird der Spalt gebildet. Versuche haben ergeben, dass das Volumen der Ausbauchung im Vergleich zum idealen Kreisquerschnitt mindestens so groß sein muss wie das zum Kreisquerschnitt fehlende Volumen der Ausnehmung.In the assembled state, the sealing element preferably comes into contact with the inner wall of the annular bead at least at two circumferential positions, and the gap is formed between the sealing element and the outer surface of the pipe. Tests have shown that the volume of the bulge compared to the ideal circular cross section must be at least as large as the volume of the recess missing for the circular cross section.
Vorzugsweise ist das Volumen der Ausbauchung mindestens 5 % größer als das der Ausnehmung.The volume of the bulge is preferably at least 5% larger than that of the recess.
Als günstige Form für den abweichenden Querschnitt hat sich ein Profil herausgestellt, das einem etwas plattgedrückten Schlauch ähnlich ist, wobei die plattgedrückte Seite dem Leitungsrohr zugewandt ist.A profile, which is similar to a somewhat flattened hose, has proven to be a favorable form for the different cross-section, the flattened side facing the conduit.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:Further features, advantages and details of the invention result from the following description of exemplary embodiments shown in a drawing. Show it:
Figur 1 halbseitigen Längsschnitt einer Rohrverbindung im montierten Zustand vor der Verpressung mit Spaltbildung am LeitungsrohrFigure 1 half-sided longitudinal section of a pipe connection in the assembled state before pressing with gap formation on the conduit
Figur 2 in vergrößerter Darstellung den Ringwulstbereich Figur 3 wie Figur 2 aber nach der Verpressung2 shows an enlarged view of the annular bead area FIG. 3 like FIG. 2 but after the pressing
Figur 4 wie Figur 1 aber eine andere Ausführungsform des PressfittingsFigure 4 as Figure 1 but another embodiment of the press fitting
Figur 5a das Dichtelement in der DraufsichtFigure 5a, the sealing element in plan view
Figur 5b einen Schnitt in Richtung A - B in Figur 5aFigure 5b shows a section in the direction A - B in Figure 5a
Figur 5c das Detail Z in Figur 5b
Figure 5c shows the detail Z in Figure 5b
Figur 1 zeigt in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäß ausgebildete Rohrverbindung im montierten Zustand vor der Verpressung. Die hier dargestellte Rohrverbindung besteht aus einem Pressfitting 1 , dessen stirnseitiges Ende eine Ringwulst 2 mit einem darin einlegbaren erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtelement 3 aufweist.FIG. 1 shows a longitudinal section of a pipe connection designed according to the invention in the assembled state before the pressing. The pipe connection shown here consists of a press fitting 1, the front end of which has an annular bead 2 with a sealing element 3 designed according to the invention, which can be inserted therein.
In den Pressfitting 1 eingeschoben ist ein glattendiges Leitungsrohr 4, dessen Einschubrichtung 5 durch einen Pfeil gekennzeichnet ist. In Einschubhchtung 5 gesehen schließt sich an die Ringwulst 2 mit einem schrägen Übergang 6 ein zylindrisch ausgebildeter Abschnitt 7 an. Dieser geht mit einem Absatz 8 über in einen zweiten zylindrisch aus- gebildeten Abschnitt 9, dessen Innendurchmesser 10 geringer ist als der Innendurchmesser 11 des ersten zylindrischen Abschnittes 9. Am Absatz 8 kommt auf der Innenseite das eingeschobene Leitungsrohr 4 zur Anlage. Entgegengesetzt zur Einschubrichtung 5 geht in diesem Ausführungsbeispiel die Ringwulst 2 über in einen stirnseitigen Bereich 12, dessen Schenkel nahezu senkrecht liegt zur Achse 13 des Leitungsrohres 4.A smooth-ended conduit 4, the insertion direction 5 of which is indicated by an arrow, is inserted into the press fitting 1. Seen in insertion 5, a cylindrical section 7 adjoins the ring bead 2 with an oblique transition 6. This merges with a shoulder 8 into a second cylindrical section 9, the inside diameter 10 of which is smaller than the inside diameter 11 of the first cylindrical section 9. On the inside, the inserted conduit 4 comes to rest. Contrary to the insertion direction 5, in this exemplary embodiment the annular bead 2 merges into an end region 12, the leg of which is almost perpendicular to the axis 13 of the conduit 4.
Figur 2 zeigt in einer vergrößerten Darstellung den Bereich der Ringwulst 2, so dass man leichter als in Figur 1 die erfindungsgemäße Ausbildung erkennen kann. Im montierten Zustand aber vor der Verpressung kommt das eingelegte Dichtelement 3 an der Innenwandung 14 der Ringwulst 2 mindestens an zwei Umfangsstelien zur Anlage, im Extremfall nur berührend, im Regelfall unter leichter Vorspannung. Das eingeschobene Leitungsrohr 4 weist in Bezug auf den Pressfitting 1 und das Dichtelement 3 einen Außendurchmesser 15 auf, der auch unter Berücksichtigung der Fertigungstoleranzen für Pressfitting 1 , Dichtelement 3 und Leitungsrohr 4 immer geringer ist als der Innendurchmesser 16 des eingelegten Dichtelementes 3. Dadurch wird sichergestellt, dass zwischen der Außenfläche 17 des Leitungsrohres 4 und dem Dichtelement 3 sich ein Spalt 18 bildet. Dieser Spalt 18 ist die bewusst erzeugte Leckagestelle für das abzudichtende Medium, so dass die Druckprobe bei Nichtverpressung dieser Rohrverbindungsstelle negativ ausfallen würde. Erst nach der Verpressung kommt das Dichtelement 3 unter Vorspannung auch an der Außenfläche 17 des Leitungsrohres 4 abdichtend zur Anlage (Figur 3).
Figur 4 zeigt in einem gleichen Längsschnitt wie Figur 1 eine zweite Ausführungsform eines Pressfittings 19 mit gleicher Spaltbildung, wobei für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet worden sind. Bei dieser Ausführungsform weist der Pressfitting 19 zusätzlich einen dritten zylindrisch ausgebildeten Abschnitt 7b auf, der der Einschubrichtung 5 zugewandt ist. Außerdem weist die Ringwulst 2 zwei daran anschließende schräge Übergänge 6a, 6b auf.FIG. 2 shows an enlarged representation of the area of the annular bead 2, so that the design according to the invention can be seen more easily than in FIG. 1. In the assembled state, however, before the pressing, the inserted sealing element 3 comes into contact with the inner wall 14 of the annular bead 2 at least in two circumferential positions, in extreme cases only touching, as a rule with slight prestress. The inserted pipe 4 has an outer diameter 15 with respect to the press fitting 1 and the sealing element 3, which, even taking into account the manufacturing tolerances for the press fitting 1, sealing element 3 and pipe 4, is always smaller than the inner diameter 16 of the inserted sealing element 3. This ensures that a gap 18 is formed between the outer surface 17 of the conduit 4 and the sealing element 3. This gap 18 is the deliberately created leak point for the medium to be sealed, so that the pressure test would be negative if this pipe connection point were not pressed. Only after the compression, the sealing element 3 comes to bear sealingly against the outer surface 17 of the conduit 4 (FIG. 3). FIG. 4 shows a second embodiment of a press fitting 19 with the same gap formation in the same longitudinal section as FIG. 1, the same reference numerals being used for the same parts. In this embodiment, the press fitting 19 additionally has a third cylindrically shaped section 7b which faces the insertion direction 5. In addition, the annular bead 2 has two adjoining oblique transitions 6a, 6b.
Auch bei dieser Ausführungsform kommt im montierten Zustand aber vor der Verpressung das eingelegte Dichtelement 3 an der Innenwandung 14 der Ringwulst 2 zumindest berührend zur Anlage, im Regelfall unter leichter Vorspannung. Die Bildung eines Spaltes 18 erfolgt unter den gleichen Bedingungen wie zuvor in Figur 2 in Detail erläutert.In this embodiment, too, in the assembled state, the inserted sealing element 3 comes into contact with the inner wall 14 of the annular bead 2 at least in a touching manner, as a rule, with slight prestressing. A gap 18 is formed under the same conditions as previously explained in detail in FIG. 2.
In Figur 5a bis 5c ist in einer Draufsicht, in einem Schnitt und in einer vergrößerten Darstellung das erfindungsgemäß ausgebildete Dichtelement 3 dargestellt. Wie in Figur 5c zu erkennen ist, ähnelt der vom Kreisquerschnitt abweichende Querschnitt einem etwas plattgedrückten Schlauch. Der Querschnitt ist gekennzeichnet durch vier sektorale Abschnitt I bis IV, wobei die Abschnitte II und III zweifach spiegelbildlich sind.FIGS. 5a to 5c show a top view, a section and an enlarged view of the sealing element 3 designed according to the invention. As can be seen in FIG. 5c, the cross section deviating from the circular cross section resembles a somewhat flattened hose. The cross-section is characterized by four sectoral sections I to IV, with sections II and III being double mirror images.
Der erste sektorale Abschnitt I liegt oberhalb der horizontalen Mittelachse 20 und symmetrisch zur senkrechten Mittelachse 21 mit einer kreisförmigen Kontur, deren Mittelpunkt M gleich ist dem Mittelpunkt des Dichtelementes 3. Der erste sektorale Abschnitt I weist einen Radius R auf. An diesen ersten sektoralen Abschnitt I schließt sich rechts und links je ein im Bereich der horizontalen Mittelachse 20 liegender kreisförmiger sektoraler Abschnitt II an. Der Mittelpunkt M1 liegt zweifach versetzt zum Mittelpunkt M des Dichtelementes und der Radius R1 ist größer als der Radius R des ersten sektoralen Abschnittes I. Unterhalb der horizontalen Mittelachse 20 wird der Querschnitt gebildet durch ebenfalls zwei rechts und links liegende sektorale Abschnitte III mit kreisförmiger Kontur deren Mittelpunkte M2 ebenfalls zweifach versetzt zum Mittelpunkt M des Dichtelementes 3 liegen und deren Radius R2 kleiner ist als der Radius R des ersten sektoralen Abschnittes I.
Ein symmetrisch zur vertikalen Mittelachse 21 liegender sektoraler Abschnitt IV mit gerader Kontur bildet den unteren Abschluss. Alle sektoralen Abschnitte I bis IV gehen tangential ineinander über.The first sectoral section I lies above the horizontal central axis 20 and symmetrically to the vertical central axis 21 with a circular contour, the center M of which is equal to the center of the sealing element 3. The first sectoral section I has a radius R. This first sectoral section I is adjoined on the right and left by a circular sectoral section II lying in the region of the horizontal central axis 20. The center point M1 is offset twice from the center point M of the sealing element and the radius R1 is larger than the radius R of the first sectoral section I. Below the horizontal central axis 20, the cross section is also formed by two sectoral sections III lying on the right and left with a circular contour thereof Center points M2 likewise lie twice offset from the center point M of the sealing element 3 and whose radius R2 is smaller than the radius R of the first sectoral section I. A sectoral section IV with a straight contour symmetrical to the vertical central axis 21 forms the lower end. All sectoral sections I to IV merge tangentially.
Um die Abweichung vom Kreisquerschnitt zu verdeutlichen, ist in Figur 5c mit gestrichelten Linien der ideale Kreisquerschnitt in den Querschnitt des Dichtelementes 3 eingezeichnet worden. Man kann nunmehr die Bereiche der Ausbauchung 22, 22' und den Bereich der Ausnehmung 23 gut erkennen.
In order to clarify the deviation from the circular cross section, the ideal circular cross section has been drawn into the cross section of the sealing element 3 in FIG. 5c with dashed lines. The areas of the bulge 22, 22 'and the area of the recess 23 can now be clearly seen.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS