DE10164568C1 - Rohrverbindung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung, bestehend aus einem metallischen Pressfitting, der mindestens einen im Querschnitt wulstartig ausgebildeten, ein Dichtelement aufnehmenden Abschnitt aufweist. Dieses Dichtelement (3) weist in allen Querschnittsebenen einen gleichen vom idealen Kreisquerschnitt abweichenden Querschnitt auf und ist im montierten, aber nicht verpressten Zustand auch unter Berücksichtigung der Fertigungstoleranzen für Dichtelement (3), Pressfitting (1, 19) und Leitungsrohr (4), das Dichtelement (3) so bemessen und nimmt in Bezug auf die Ringwulst (2) und Leitungsrohr (4) radial eine Lage ein, das ein einen Durchtritt des zu fördernden Mediums erlaubender Spalt (18) sich bildet, der nach dem Verpressen abdichtend geschlossen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung bestehend aus einem metallischen Pressfitting und einem darin eingeschobenen Leitungsrohr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspru­ ches 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 einge­ legte 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 Innen­ druck auftretenden Längskräfte wird der der Ringwulst benachbarte zylindrische Bereich des 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.

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 nur geringe Vorverformung erfährt, die aber ausreicht, um der Druckprobe bei der Ab­ nahme 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.

Zur Lösung dieses Problems ist bereits ein Dichtelement vorgeschlagen worden (DE 197 22 935 C1), das mindestens einen in Umlaufrichtung liegenden Abschnitt aufweist, der mit einem vom Ausgangsquerschnitt abweichenden Querschnitt versehen ist. Vorzugs­ weise 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 Dichtele­ mentes eine Durchgangsöffnung für das Medium in axialer Richtung.

Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass das so konturierte Dichtelement nur in aufwändiger Weise herstellbar und deshalb teuer ist.

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.

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 Dichtele­ ment im montierten aber nicht verpressten Zustand - auch unter Berücksichtigung der Ferti­ gungstoleranzen für Dichtelement, Pressfitting und Leitungsrohr - so bemessen und nimmt in Bezug auf Ringwulst und Leitungsrohr radial eine Lage ein, dass sich ein Spalt für den Durchtritt des zu fördernden Mediums bildet, der nach dem Verpressen abdichtend ge­ schlossen wird.

Der Vorteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, dass das Dichtelement einfach herzu­ stellen ist, da es in allen Querschnittsebenen gleich ist und damit in einfacher Weise im montierten 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.

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.

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.

Vorzugsweise kommt im montierten Zustand das Dichtelement an der Innenwandung der Ringwulst mindestens an zwei Umfangsstellen berührend zur Anlage, und zwischen Dicht­ element und Außenfläche Leitungsrohr wird der Spalt gebildet. Versuche haben ergeben, dass das Volumen der Ausbauchung im Vergleich zum idealen Kreisquerschnitt mindes­ tens so groß sein muss wie das zum Kreisquerschnitt fehlende Volumen der Ausnehmung. Vorzugsweise ist das Volumen der Ausbauchung mindestens 5% größer als das der Aus­ nehmung.

Als günstige Form für den abweichenden Querschnitt hat sich ein Profil herausgestellt, das einem etwas plattgedrückten Schlauch ähnlich ist, wobei die plattgedrückte Seite dem Lei­ tungsrohr zugewandt ist.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 halbseitigen Längsschnitt einer Rohrverbindung im montierten Zustand vor der Verpressung mit Spaltbildung am Leitungsrohr

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung den Ringwulstbereich

Fig. 3 wie Fig. 2 aber nach der Verpressung

Fig. 4 wie Fig. 1 aber eine andere Ausführungsform des Pressfittings

Fig. 5a das Dichtelement in der Draufsicht

Fig. 5b einen Schnitt in Richtung A-B in Fig. 5a

Fig. 5c das Detail Z in Fig. 5b

Fig. 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 einlegba­ ren erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtelement 3 aufweist.

In den Pressfitting 1 eingeschoben ist ein glattendiges Leitungsrohr 4, dessen Einschub­ richtung 5 durch einen Pfeil gekennzeichnet ist. In Einschubrichtung 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 ausgebildeten Abschnitt 9, dessen Innendurchmesser 10 geringer ist als der Innen­ durchmesser 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 ei­ nen stirnseitigen Bereich 12, dessen Schenkel nahezu senkrecht liegt zur Achse 13 des Leitungsrohres 4.

Fig. 2 zeigt in einer vergrößerten Darstellung den Bereich der Ringwulst 2, so dass man leichter als in Fig. 1 die erfindungsgemäße Ausbildung erkennen kann. Im montierten Zustand aber vor der Verpressung kommt das eingelegte Dichtele­ ment 3 an der Innenwandung 14 der Ringwulst 2 mindestens an zwei Umfangs­ stellen zur Anlage, im Extremfall nur berührend, im Regelfall unter leichter Vorspan­ nung. Das eingeschobene Leitungsrohr 4 weist in Bezug auf den Pressfitting 1 und das Dichtelement 3 einen Außendurchmesser 15 auf, der auch unter Berücksich­ tigung der Fertigungstoleranzen für Pressfitting 1, Dichtelement 3 und Leitungs­ rohr 4 immer geringer ist als der Innendurchmesser 16 des eingelegten Dichtele­ mentes 3. Dadurch wird sichergestellt, dass zwischen der Außenfläche 17 des Lei­ tungsrohres 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 (Fig. 3).

Fig. 4 zeigt in einem gleichen Längsschnitt wie Fig. 1 eine zweite Ausführungs­ form 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.

Auch bei dieser Ausführungsform kommt im montierten Zustand aber vor der Ver­ pressung das eingelegte Dichtelement 3 an der Innenwandung 14 der Ringwulst 2 zumindest berührend zur Anlage, im Regelfall unter leichter Vorspannung. Die Bil­ dung eines Spaltes 18 erfolgt unter den gleichen Bedingungen wie zuvor in Fig. 2 in Detail erläutert.

In Fig. 5a bis 5c ist in einer Draufsicht, in einem Schnitt und in einer vergrößerten Darstellung das erfindungsgemäß ausgebildete Dichtelement 3 dargestellt. Wie in Fig. 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 spiegelbild­ lich sind.

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 Mittel­ achse 20 wird der Querschnitt gebildet durch ebenfalls zwei rechts und links lie­ gende 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.

Um die Abweichung vom Kreisquerschnitt zu verdeutlichen, ist in Fig. 5c mit ge­ strichelten Linien der ideale Kreisquerschnitt in den Querschnitt des Dichtelemen­ tes 3 eingezeichnet worden. Man kann nunmehr die Bereiche der Ausbauchung 22, 22' und den Bereich der Ausnehmung 23 gut erkennen.

Bezugszeichenliste

1

Pressfitting

2

Ringwulst

3

Dichtelement

4

Leitungsrohr

5

Einschubrichtung

6

,

6

a,

6

b schräger Übergang

7

,

7

a erster zylindrisch ausgebildeter Abschnitt

7

b dritter zylindrisch ausgebildeter Abschnitt

8

Absatz

9

zweiter zylindrisch ausgebildeter Abschnitt

10

Innendurchmesser zweiter Abschnitt

11

Innendurchmesser erster Abschnitt

12

stirnseitiger Bereich der Ringwulst

13

Achse Leitungsrohr

14

Innenwandung Ringwulst

15

Außendurchmesser Leitungsrohr

16

Innendurchmesser Dichtelement

17

Außenfläche Leitungsrohr

18

Spalt

19

Pressfitting

20

horizontale Mittelachse Dichtelement

21

senkrechte Mittelachse Dichtelement
R, M Radius, Mittelpunkt erster sektoraler Abschnitt I
R1, M1 Radius, Mittelpunkt zweiter sektoraler Abschnitt II
R2, M2 Radius, Mittelpunkt dritter sektoraler Abschnitt III

22

,

22

' Bereiche Ausbauchung

23

Bereich Ausnehmung

Claims (8)

1. Rohrverbindung, bestehend aus einem metallischen Pressfitting, der mindestens einen im Querschnitt wulstartig ausgebildeten, ein Dichtelement aufnehmenden Abschnitt und einen daran anschließenden, der Einschubseite zugewandten und/ oder der Einschubseite abgewandten, zylindrisch ausgebildeten Abschnitt aufweist, wobei der der Einschubseite abgewandte zylindrisch ausgebildete Abschnitt einen sich nach innen erstreckenden Absatz aufweisend in einen daran anschließenden zylindrisch ausgebildeten Abschnitt übergeht, dessen Innendurchmesser kleiner ist als die anderen zylindrisch ausgebildeten Abschnitte und einem metallischen Lei­ tungsrohr, dessen glatt ausgebildeter Endbereich nach dem Einschub in den Press­ fitting am Absatz des ersten zylindrisch ausgebildeten Abschnittes zur Anlage kommt und mittels eines den Pressfitting umfassenden, mindestens zwei Press­ backen aufweisenden Presswerkzeuges, nach dem Schließen des Presswerkzeu­ ges eine unlösbare dichte Rohrverbindung gebildet wird, wobei während des Ver­ pressens die Pressbacken sowohl auf die Ringwulst einschließlich des darin einge­ legten Dichtelementes als auch auf den der Einschubseite zugewandten und/oder abgewandten zylindrisch ausgebildeten Abschnitt des Pressfittings einwirken, wobei das Dichtelement mindestens einen in Umlaufrichtung liegenden Abschnitt aufweist, der mit einem vom Kreisquerschnitt abweichenden Querschnitt in Form einer sich in der Querschnittsebende erstreckenden Ausbauchung und einer dem eingeschobe­ nen Leitungsrohr zugewandten sich radial in den Querschnitt des Dichtelementes er­ streckenden Ausnehmung versehen ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (3)in allen Querschnittsebenen einen gleichen vom idealen Kreisquerschnitt abweichenden Querschnitt aufweist und im montierten, aber nicht verpressten Zustand auch unter Berücksichtigung der Fertigungstoleranzen für Dichtelement (3), Pressfitting (1, 19) und Leitungsrohr (4), das Dichtelement (3) so bemessen ist und in Bezug auf die Ringwulst (2) und Leitungsrohr (4) radial eine Lage einnimmt, dass ein einen Durchtritt des zu fördernden Mediums erlaubender Spalt (18) sich bildet, der nach dem Verpressen abdichtend geschlossen wird.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (3) an der Innenwandung (14) der Ringwulst (2) mindestens an zwei Umfangsabschnitten berührend zur Anlage kommt und zwischen Dichtele­ ment (3) und Außenfläche (17) Leitungsrohr (4) der Spalt (18) gebildet wird.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Ausbauchung (22, 22') im Vergleich zum idealen Kreis­ querschnitt mindestens so groß ist wie das zum Kreisquerschnitt fehlende Volumen der Ausnehmung (23).

4. Rohrverbindung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Ausbauchung (22, 22') mindestens 5% größer ist als das der Ausnehmung (23).

5. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der abweichende Querschnitt einem etwas platt gedrückten Schlauch ähnlich ist.

6. Rohrverbindung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der abweichende Querschnitt sechs ineinanderübergehende sektorale Abschnitte (I-IV) aufweist, wovon mindestens drei kreisförmig sind.

7. Rohrverbindung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass einer der sektoralen Abschnitte (IV) gerade ist.

8. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 5 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der horizontalen Mittelachse (20) und symmetrisch zur senkrechten Mittelachse (21) sich mindestens über 90° ein erster sektoraler Abschnitt (I) mit einer Kreiskontur erstreckt, dessen Mittelpunkt (M) gleich ist dem Mittelpunkt des Dichtele­ mentes (3) und sich an diesem ersten sektoralen Abschnitt (I) rechts und links je ein im Bereich der horizontalen Mittelachse (20) erstreckender kreisförmiger sektoraler Abschnitt (II) anschließt, dessen Mittelpunkt (M1) zweifach versetzt zum Mittelpunkt (M) des Dichtelementes (3) liegt und dessen Radius (R1) größer ist als der Radius (R) des ersten sektoralen Abschnittes (I) und der unterhalb der horizontalen Mittel­ achse (20) liegende Teil des Dichtelementes (3) gebildet wird aus zwei symmetrisch zur senkrecht liegenden Mittelachse (21) liegende sektoralen Abschnitte (III) mit ei­ ner Kreiskontur, deren Mittelpunkte (M2) zweifach versetzt zum Mittelpunkt (M) des Dichtelementes (3) liegen und deren Radien (R2) geringer sind als der Radius (R) des ersten sektoralen Abschnittes (I) und ein symmetrisch zur senkrechten Mittel­ achse (21) liegender sektoraler Abschnitt (IV) mit einer geraden Kontur den unteren Abschluss abbildet, wobei alle sektoralen Abschnitte (I-IV) tangential ineinander übergehen.