DE19723344A1 - Verschraubung bzw. Verschraubungsbestandteil für Leitungsverbindungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschraubung bzw. einen Verschraubungsbestand­ teil für Leitungen, insbesondere eine Rohrverschraubung für ölhydraulische Anwen­ dungen, welche ein Verbindungselement, vorzugsweise eine Überwurfmutter, zur Anordnung an einem Leitungsende und ein Fixierelement, vorzugsweise einen auf das Leitungsende aufschiebbaren Klemm- bzw. Fixierring, zur (axialen) Fixierung des Verbindungselementes am Leitungsende umfaßt.

Es sind diverse Verschraubungen für Leitungsverbindungen auf dem Markt. Diese lassen sich im wesentlichen in vier Typen einteilen. Dabei besteht heutigentags die Problematik darin, daß insbesondere bei ölhydraulischen Anwendungen mit Hilfe von hydraulischen Arbeitszylindern immer höhere Kräfte aufgebracht werden sollen, wozu in den Leitungen ein immer höherer Druck aufgebaut werden muß, durch den Leitun­ gen und auch die zur Verbindung von Leitungsabschnitten vorgesehenen Verschrau­ bungen immer höheren Belastungen ausgesetzt werden. Dadurch unterliegen beispiels­ weise verwendete Stahlrohre einer schwellenden Beanspruchung, beispielsweise Rohre entsprechend der Deutschen Industrienorm 2445. Durch diese schwellende Beanspru­ chung laufen die verwendeten Verschraubungen Gefahr, sich von den Leitungsenden der zu verbindenden Leitungsabschnitte zu lösen, insbesondere auch weil bei hohen Beanspruchungen das Material der Leitungen ggf. an seine Fließgrenze gerät.

Ein erster einfacher Typ einer Verschraubung besteht im wesentlichen aus einer Überwurfmutter, die beispielsweise durch Splinte, Verschweißungen oder dergleichen an einem Leitungsende fixiert ist. Zusätzlich ist hierbei ein Dichtungselement, beispiels­ weise ein umlaufender O-Ring, vorhanden, um den Verbindungsbereich zwischen den zu verbindenden Leitungsenden abzudichten.

Bei hohen Beanspruchungen wirken Scherkräfte, die in der Lage sind, Splinte oder dergleichen Fixierelemente zu brechen, so daß sich diese Verschraubungen relativ schnell lösen. Schweißarbeiten sind dagegen unter Umständen haltbar, erfordern jedoch eine sehr aufwendige, präzise Schweißarbeit, die nur von Spezialisten durchge­ führt werden kann, insbesondere dann, wenn die entsprechende Schweißnaht selbst ohne Leckagen eine Dichtfunktion übernehmen soll.

Ein vorzugsweise in den USA verwendetes System arbeitet mit Verformungen des Materials des Leitungsendes selbst. Eine Überwurfmutter wird beispielsweise an einem Leitungsende dadurch fixiert, das der Rand des Leitungsendes gebördelt wird.

Eine solche Verschraubung ist natürlich sehr haltbar und kann mit Hilfe von zu­ sätzlichen Dichtungselementen auch sehr gut abgedichtet werden, jedoch erfordert eine solche Verschraubung wiederum, ähnlich wie dies bei Schweißarbeiten der Fall ist, eine aufwendige Bearbeitung, wobei spezielle Maschinen benötigt werden. Derartige Verschraubungen sind daher sehr kostenaufwendig, können praktisch keiner metri­ schen Norm unterworfen werden und sind insbesondere im Reparatur- und Nach­ rüstungsbereich nicht zu erstellen. Aus diesen Gründen hat sich ein solches System ins­ besondere in Europa nicht durchgesetzt.

Ein dritter Typ einer Verschraubung besteht im wesentlichen aus einer Über­ wurfmutter und einen die Überwurfmutter am Leitungsende fixierenden Klemmring, der sich durch die Verbindungsverschraubung der Überwurfmutter automatisch am Leitungsende verklemmt, weil der Klemmring und die Überwurfmutter zueinander komplementär an ihren Anlageflächen konisch ausgeformt sind, so daß sie in diesem Bereich eine Keilverspannung bilden, die den Klemmring an das Leitungsmaterial um so mehr anpreßt, je stärker die Überwurfmutter angezogen wird. Zusätzlich wird ein Dich­ tungselement zur Abdichtung der Leitungsverbindung eingesetzt.

Auch eine solche Verschraubung ist relativ haltbar und auch relativ dicht. Auch dieses System ist aber praktisch nicht einer metrischen Normung zugänglich und daher nicht bei vielfältigen Einsatzzwecken kompatibel. Zudem sind zum Teil hohe Drehmo­ mente notwendig, um mit derartigen Verschraubungen eine sichere Verbindung herzu­ stellen. Derartige Verschraubungen haben sich daher nur in speziellen Bereichen durch­ gesetzt, insbesondere bei Verwendung von Leitungen mit einem relativ geringen Durchmesser, z. B. im Aufzugsbau.

Das gängigste Verschraubungssystem, welches für ölhydraulische Anwendungen zur Leitungsverbindung verwendet wird, besteht ebenfalls aus einer Überwurfmutter und aus einem Klemm-Schneidring, der ähnlich wie beim vorgenannten System komple­ mentär zur entsprechenden Anlagefläche der Überwurfmutter konisch ausgebildet ist, so daß über eine Keilverspannung beim Anziehen der Überwurfmutter sich der Klemm­ ring am Leitungsende verklemmt, wobei die Schneidkanten in das Mantelmaterial der Leitung eindringen und auf diese Weise zusätzlich für eine formschlüssige Verzahnungs­ verbindung sorgen. Wegen dieser Verzahnungsverbindung wurde bei diesem System der Klemm- bzw. Fixierring gleichzeitig auch als Dichtungselement verwendet. Ein wei­ teres Dichtungselement erübrigte sich daher. Zunächst wies der Fixierring nur eine um­ laufende Schneidkante auf. Später wurde die Anzahl auf zwei Schneidkanten erhöht, um die Festigkeit des Fixierringes auch bei höheren Drücken zu gewährleisten, was allerdings auch höhere Drehmomente bei der Verbindung erforderlich macht.

Von diesem Typ einer Verschraubung, der prinzipiell auch durch die Deutsche Industrienorm 2353 vorgegeben wird, wird gedanklich bei der vorliegenden Erfindung ausgegangen.

Es hat sich bei diesem Typ der Verschraubung jedoch gezeigt, daß sich auch bei der Verwendung von zwei Schneidkanten keine Formschlußverbindung ergibt, die bei den heutigentags erwünschten sehr hohen Drücken haltbar genug wäre, insbesondere dicht genug wäre. Durch die schwellende Beanspruchung und Ausdehnung des Lei­ tungsmaterials wird vielmehr der Fixierring trotz seiner Schneidkanten bei einer be­ stimmten Belastungsgrenze vom Leitungsende abgestreift, wobei das Material des Lei­ tungsendes evtl. an seiner Fließgrenze belastet ist, so daß bei derartigen Belastungstests Abschabspuren durch die Schneidkanten in Richtung auf die Stirnseite des Leitungsendes produziert werden und erkennbar sind. Schon zuvor ist, wie gesagt, eine Dichtigkeit dieser Verschraubung nicht mehr gewährleistet. Es wurden darauf aufbauend verschiedene Arten von Klemmringen entwickelt, die zusätzlich zu dem eigentlichen Hartkern Weichzonen aufweisen, die wie O-Ringe wirkend den Dichtungs­ elemente-Charakter derartiger Klemmringe verbessern sollten. Dies ist jedoch nicht in befriedigender Weise gelungen. Insbesondere wurde dadurch die Haltbarkeit der Klemmringe bei höheren Drücken nicht verbessert.

Der Stand der Technik läßt sich somit in zwei Gruppen von Verschraubungen ein­ teilen, von denen die eine Gruppe auch bei höheren Drücken sehr haltbar und dicht ist, aber nur mit einem besonderen Aufwand und grundsätzlich nicht normgerecht hergestellt werden kann, während die andere Gruppe wesentlich leichter und praxisge­ rechter zu erstellen und zu handhaben ist, jedoch bei höheren Beanspruchungen keine ausreichende Haltbarkeit und Dichtigkeit zeigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verschraubung der ein­ gangs genannten Gattung aufzuzeigen, die beiden Anforderungen gerecht wird, also praxisgerecht und normgerecht herstellbar und handhabbar ist, aber auch bei hohen Belastungen eine ausreichende Festigkeit und Dichtigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verschraubung gelöst, die sich auszeichnet durch ein als Innenkörper der Verschraubung am Leitungsende plazierbares, vorzugsweise rohrstückförmiges Anschlußteil, welches wenigstens ein radiales Dichtungselement trägt.

Eine solche erfindungsgemäße Verschraubung kann damit ein bewährtes Fixie­ rungselement umfassen, das auch bei hohen Drücken seine Haltbarkeit gewährleistet. Dabei kann dem Fixierelement zur Gewährleistung dieser Haltbarkeit allein die Fixie­ rungsaufgabe zugewiesen werden, weil das zusätzlich erfindungsgemäß vorhandene Anschlußteil ein Dichtungselement trägt, welches die Dichtungsfunktion übernimmt. Es können natürlich zur Verbesserung der Abdichtung auch mehrere Dichtungselemente verwendet werden.

Gleichzeitig ist eine solche Verschraubung, im Gegensatz zu den bekannten halt­ baren Verschraubungen einer metrischen Norm unterordbar, weil das Anschlußteil eine solche normgerechte Adaptionsfähigkeit der Verschraubung ermöglicht. Auch eine Anwendung bei zölligen Rohren und zölligen oder metrischen Schläuchen, insbeson­ dere Schläuchen mit Rohrstützen ist möglich. Es muß gegebenenfalls bei der erfin­ dungsgemäßen Erfindung nur dieses Anschlußteil und das Verbindungselement norm­ gerecht ausgebildet sein, während das Fixierelement außerhalb einer Norm liegen kann.

Gleichzeitig kann die erfindungsgemäße Verschraubung leicht herstellbar und handhabbar sein, indem auf Verschweißungen oder Materialumformungen zugunsten eines Fixierelementes, insbesondere eines Klemmringes, verzichtet wird. Anders als bei dem in der Beschreibungseinleitung letztgenannten Stand der Technik muß aber bei der erfindungsgemäßen Verschraubung, wie bereits angedeutet, der verwendete Klemm- und Fixierring nicht zusätzlich eine Dichtungsfunktion übernehmen, da ein zu­ sätzliches Dichtungselement vorhanden ist, so daß das Augenmerk bei der Ausbildung des Fixierelementes zugunsten der Haltbarkeit ganz auf die Fixieraufgabe gerichtet werden kann.

Das Anschlußteil könnte beispielsweise auch etwa flanschförmig ausgebildet sein und/oder z. B. ein axiales Dichtungselement tragen.

Nach Weiterbildungen der Erfindung, stellt sich die erfindungsgemäße Ver­ schraubung vorzugsweise so dar, daß der Fixierring sich vom Leitungsende weg an seiner Außenseite konisch verjüngend ausgebildet ist und an seiner dem Leitungsman­ tel zugewandten Innen-Anlagefläche eine über die Anzahl 2 hinausgehende Mehrzahl von Schneidkanten aufweist und daß das Verbindungselement an seiner Innenseite eine mit dem Fixierring eine Keilverspannung bildende komplementäre Konusfläche auf­ weist, die erfindungsgemäße Verschraubung also einen Klemmring aus dem Stand der Technik übernimmt, der bisher für eine normgerechte Verwendung nicht zur Verfü­ gung stand, dessen Haltbarkeit auch bei hohen Belastungen in seinen Spezialeinsätzen jedoch bewährt ist. Für die Normgerechtigkeit und die zusätzliche Abdichtungsfunk­ tion verfügt die erfindungsgemäße Verschraubung dazu zusätzlich über das Anschluß­ teil, welches ein als Dichtkopf das Leitungsende verlängerndes Adapterteil ist. Bei diesem besonderen Zusammenspiel der Elemente ergibt sich dadurch eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verschraubung, die in besonderem Maße die gestellte Aufgabe löst, nämlich leicht herstellbar und handhabbar und trotzdem bei hohen Belastungen haltbar und dicht ist.

Das zusätzliche Dichtungselement des Anschlußteiles kann ein umlaufender O-Ring sein.

Die Schneidkanten des Fixierringes sind vorzugsweise in Richtung auf das Lei­ tungsende bzw. die Verbindungs- und Keilspannrichtung des Verbindungselementes ge­ richtet.

Belastungsproben haben gezeigt, daß ein solcher Fixierring auch bei hohen Be­ lastungen bis zum Bersten der Leitung selbst nicht von dem Leitungsende der zu ver­ bindenden Leitungsabschnitte abgestreift wird, sondern im Gegenteil bei höheren Be­ lastungen sich immer stärker in dem Material der Leitung verzahnt.

Dies ist im Besonderen der Fall, wenn, wie nach einer Weiterbildung der Erfin­ dung vorgesehen, die Schneidkanten in regelmäßigen Abständen zueinander koaxial angeordnet einen banderolenartig ausgedehnten Verzahnungsbereich bilden. Hier­ durch wird die Fixierungsfläche in besonders geeigneter Weise vergrößert.

Dabei kann der Fixierring aufgeschlitzt, also offen sein, d. h. keinen vollen Umlauf bilden. Es hat sich bei Belastungsversuchen gezeigt, daß ein solcher offener Fixierring sich bei hohen Belastungen immer mehr schließt und sich auch dadurch stärker an dem Leitungsende "festbeißt".

Der Öffnungsschlitz des Fixierringes kann dabei bevorzugt windschief zur Achse des Fixierringes verlaufen.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verschraubung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilgeschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Verschraubung an einem Leitungsende,

Fig. 1a den Verschraubungsbestandteil gem. Fig. 1 im Zusammenspiel mit einem weiteren herkömmlichen Verschraubungsbestandteil,

Fig. 2 die Verschraubung gemäß Fig. 1 allein in einer anderen, ganz geschnitte­ nen Ansicht,

Fig. 3 bis 5 einen Fixierring der Verschraubung gemäß den Fig. 1 und 2 in unter­ schiedlichen Ansichten und

Fig. 6, 6a, 6b, 6c, 7, 7a, 7b, 8, 8a, 8b, 8c und 8d nur einige mögliche unterschiedliche Ausbildungsmöglichkeiten eines Anschlußteiles der Verschraubung gemäß den Fig. 1 und 2, zum Teil mit, zum Teil ohne weitere Verschrau­ bungsbestandteile gem. Fig. 1a.

Fig. 1 zeigt in teilgeschnittener Seitenansicht eine erfindungsgemäße Verschrau­ bung an einem Leitungsende 1.

Die Verschraubung umfaßt einen Klemm- und Fixierring 2, der auf das Leitungs­ ende 1 aufgeschoben ist. Am Leitungsende 1 angesetzt ist ein Anschlußteil 5, das umlau­ fende Dichtungselemente, nämlich O-Ringe 3 und 4, trägt. Einen äußeren Körper der Verschraubung bildet eine Überwurfmutter 6, die in ihrem das Leitungsende 1 überra­ genden Bereich ein Innengewinde aufweist. In diesem Innengewinde kann ein Schraub­ element eingeschraubt werden, um eine Verbindung mit dem Leitungsende eines nächsten Leitungsabschnittes herzustellen. Es könnte mit dieser Überwurfmutter 6 aber auch das Leitungsende 1 an irgendeinen gearteten Anschluß angeschlossen werden.

Der Fixierring 2 verjüngt sich an seiner Außenfläche konisch, und zwar in Rich­ tung von der Stirnseite des Leitungsendes 1 weg. In umgekehrter Richtung und komplementär dazu verjüngt sich der zugeordnete Anlagebereich der Überwurfmutter 6. Bei Verschraubung der Überwurfmutter 6 wird diese in Richtung der Stirnseite des Leitungsendes 1 verschoben, wobei sich zwischen dem Fixierring 2 und der Überwurf­ mutter 6 eine Keilverspannung bildet, durch die der Fixierring 2 fester an das Leitungs­ ende 1 angelegt wird.

Der Fixierring 2 weist außerdem acht bis neun Schneidkanten bzw. Riffelungen auf, die in Richtung der Stirnseite des Leitungsendes 1 gerichtet sind und sich in das Mantelmaterial des Leitungsendes beim Anziehen der Überwurfmutter 6 hineinkrallen und eine verzahnende Formschlußverbindung mit diesem Material bilden.

Wird durch das Leitungsende 1 ein Medium, beispielsweise ein Hydrauliköl, mit einem besonders hohen Druck geleitet, durch das das Leitungsende 1 einer Schwellbe­ lastung ausgesetzt wird, wird quasi das Mantelmaterial des Leitungsendes den Schneid­ kanten des Fixierringes 2 entgegenkommen und dadurch zu einer sogar noch sich ver­ festigenden Verbindung sorgen. Das Leitungsende 1 wird daher bei einer Überbean­ spruchung eher außerhalb des Bereiches der Überwurfmutter bersten, als daß sich die Verbindung des Fixierringes 2 an dem Mantelmaterial des Leitungsendes 1 löst.

Die Fig. 1a zeigt ergänzend zur Fig. 1 den dort gezeigten Verschraubungsbe­ standteil 1 in Zusammenwirkung mit einem weiteren herkömmlichen Verschraubungs­ bestandteil 10.

Die Fig. 2 zeigt die Verschraubung gemäß Fig. 1 noch einmal in einer anderen, vollständig geschnittenen Ansicht. Gleiche Bauelemente sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, wie in Fig. 1.

In der Fig. 2 ist insbesondere zu erkennen, daß es sich bei dem Fixierring 2 um ei­ nen offenen Ring handelt, der eine schräg verlaufende Schlitzöffnung 7 hat, nämlich schräg bzw. windschief verlaufend zu der Achse 8 der Verschraubung bzw. des Fixierrin­ ges 2.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen den Fixierring 2 noch einmal isoliert in unterschiedlichen Darstellungen, und zwar mit seiner Schlitzöffnung 7, und insbesondere in der Fig. 5 in einer Detailvergrößerung noch einmal mit seinen vergrößert herausgezeichneten Schneidkanten 9.

Die Fig. 6 bis 8 mit ihren Unterfiguren 6a-6c, 7a, 7b und 8a-8d zeigen, jeweils im Längsschnitt, andere mögliche Ausbildungsformen des Anschlußteiles 5, der mit seinen Dichtungselementen 3 und 4 einen Dichtkopf der erfindungsgemäßen Verschraubung bildet, zum Teil mit, zum Teil ohne weitere Verschraubungsbestandteile 10 gemäß Fig. 1a.

Durch die Aufzeigung verschiedenster Möglichkeiten, die durch die weniger gezeigten Beispiele natürlich nicht ausgeschöpft sind, in den Fig. 6 bis 8 soll darüber hinaus deutlich gemacht werden, daß durch dieses Anschlußteil die erfindungsgemäße Verschraubung insbesondere adaptionsfähig bzw. kompatibel zu eventuellen anderen Systemen ist. Insbesondere kann durch das Vorsehen eines solchen adaptionsfähigen, separaten Dichtkopfes als Anschlußteil die erfindungsgemäße Verschraubung besonders gut einer Normung unterworfen werden.

Claims (8)

1. Verschraubung bzw. Verschraubungsbestandteil für Leitungen, insbesondere eine Rohrverschraubung für ölhydraulische Anwendungen, welche ein Verbindungselement, vorzugsweise eine Überwurfmutter, zur Anordnung an einem Leitungsende und ein Fixierelement, vorzugsweise einen auf das Leitungsen­ de aufschiebbaren Klemm- bzw. Fixierring, zur (axialen) Fixierung des Verbindungsele­ mentes am Leitungsende umfaßt, gekennzeichnet durch ein als Innenkörper der Verschraubung am Leitungsende (1) plazierbares, vorzugsweise rohrstückförmiges Anschlußteil (5), welches wenigstens ein vorzugsweise radiales Dichtungselement (3, 4) trägt.

2. Verschraubung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschluß­ teil (5) als ein als Dichtkopf das Leitungsende (1) verlängerndes Adapterteil ausgebildet ist.

3. Verschraubung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement ein umlaufender O-Ring (3, 4) ist.

4. Verschraubung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fixierring (2) sich von der Stirnfläche des Leitungs­ endes (1) weg an seiner Außenseite konisch verjüngend ausgebildet ist und an seiner dem Leitungsmantel zugewandten Innen-Anlagefläche eine, über die Anzahl zwei hinausgehende Mehrzahl von Schneidkanten (9) aufweist, und daß das Verbindungs­ element (6) an seiner Innenseite eine mit dem Fixierring (2) eine Keilverspannung bil­ dende komplementäre Konusfläche aufweist.

5. Verschraubung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneid­ kanten (9) in Richtung auf die Stirnseite des Leitungsendes (1) bzw. in Richtung der Verbindungs- und Keilverspannrichtung des Verbindungselementes (6) gerichtet sind.

6. Verschraubung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten (9) in regelmäßigen Abständen zueinander koaxial angeordnet einen banderolenartig ausgedehnten Verzahnungsbereich bilden.

7. Verschraubung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fixierring (2) ausgeschlitzt ist.

8. Verschraubung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungs­ schlitz (7) des Fixierringes (2) windschief zur Achse (8) des Fixierringes (2) verläuft.