DE10164568C1 - Rohrverbindung - Google Patents
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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.
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
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.
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