DE3049865C2 - - Google Patents
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- F16L37/0927—Couplings of the quick-acting type in which the connection between abutting or axially overlapping ends is maintained by locking members combined with automatic locking by means of elements wedged between the pipe and the frusto-conical surface of the body of the connector the wedge element being axially displaceable for releasing the coupling
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Spann
ring für eine Rohrkupplung, die einen einstückigen oder
geteilten Rohrstutzen und einen Dichtungsring, vorzugs
weise einen O-Ring, aufweist. Der betreffende Spannring
kann dabei axial außerhalb des Dichtungsrings angeordnet
sein. Er weist eine äußere konische Fläche auf, die mit
einer dazu komplementären konischen Fläche zusammenzu
wirken vermag, welche innerhalb des Ansatzes bzw. Rohr
stutzens oder innerhalb eines Befestigungselements des
Rohrstutzens vorgesehen ist, um ein Zusammendrücken des
Spannrings zu bewirken.
Eine Rohrkupplung dieser Art ist aus der US-PS 38 15 940
bekannt. Der Spannring ist geteilt, und er wirkt mit
einer konischen Fläche zusammen, die innerhalb des Rohr
stutzens vorgesehen ist, der nicht teilbar ist. Demgemäß
muß der Spannring imstande sein, nenneswert verformt
werden zu können, um innerhalb des Rohrstutzens unter
gebracht werden zu können. Eine weitere, auf der Hand
liegende Möglichkeit besteht darin, ein gesondertes
Element zu verwenden, beispielsweise irgendeine Art von
Mutter, die angebracht wird, nachdem der Spannring in
eine entsprechende Stellung gebracht worden ist.
Der betreffende bekannte Spannring weist eine in axialer
Richtung am weitesten innen liegende Kante auf, die nach
außen hin abgeschrägt ist, um nämlich dem O-Ring zu er
möglichen, in die dadurch festgelegte ringförmige Nut
eingedrückt zu werden, wenn der nach innen gerichtete
Druck der Kupplung extrem hoch ist.
Diese Art von Kupplungen kann in einer solchen Art und
Weise verwendet werden, daß ein Rohr der ein Schlauch
in die Kupplung eingeführt wird, nachdem der O-Ring und
der Spannring in eine entsprechende Stellung innerhalb
des Rohrstutzens gebracht worden sind, möglicherweise
innerhalb eines Befestigungselements des Rohrstutzens.
Die Verriegelung des Rohres oder Schlauches wird mit
Hilfe des Spannrings erzielt, der eine hinreichende
Klemmung um das Rohr oder den Schlauch hervorruft und
damit bewirkt, daß er den axialen Bewegungen des Rohres
oder Schlauches folgt. Wenn die Kupplung und das Rohr
das erste Mal nach der Anbringung des Rohres oder der
Kupplung unter Druck gesetzt werden und wenn das Rohr
einer axialen mechanischen Kraft ausgesetzt wird, die
versucht, die betreffenden Teile voneinander weg zu
bringen, dann werden sich somit das Rohr und der Spann
ring etwas in axialer Richtung nach außen relativ zu
dem Rohrstutzen bewegen, und der Spannring wird weiter
um das Rohr herum zusammengedrückt, wenn er in die
konische Fläche des Rohrstutzens oder des Befestigungs
elements dieses Rohrstutzens eintritt. Bei einigen An
wendungsfällen derartiger Kupplungen ist es von wesent
licher Bedeutung, daß das Rohr festgeklemmt und mit Hilfe
des Spannrings in der entsprechenden Lage sicher festge
halten wird und daß eine richtige Abdichtung mit Hilfe
des O-Rings (oder mit Hilfe eines Dichtungsrings, der
eine andere Querschnittsform aufweist) erzielt wird. So
weit die Anbringung des Rohres in dem Rohrstutzen betrof
fen ist, ist es wünschenswert, daß der Widerstand gegen
über der Anbringung so gering wie möglich ist, da in
gewissen Anwendungsfällen ein sehr kleiner Arbeitsraum
zur Verfügung stehen kann. Darüber hinaus können die
Rohre während des Versuchs der Anbringung gebogen wer
den. Ein Anwendungsbeispiel, bei dem das Festklemmen,
das Abdichten und der geringe Widerstand gegenüber dem
Anbringen von Rohren oder Schläuchen sehr wichtig ist,
sind Bremssysteme für größere Fahrzeuge, wie für
Lastwagen und Busse, bei denen die Anzahl von Kupplungen
bzw. Verbindungen größer als 100 pro Fahrzeug sein kann.
Die Rohrstutzen bzw. Nippel, deren O-Ringe und Spannringe
richtig in Stellung gebracht sind und deren mögliche Be
festigungselemente richtig befestigt sind - die bei
spielsweise eine Mutter mit einer inneren konischen
Fläche sein können - werden an den richtigen Stellen
in dem Fahrzeug befestigt, woraufhin Rohre und Schläuche
von richtigen Längen und möglicherweise mit Biegungen in
die gewünschte Form angebracht werden, indem
sie in die betreffenden Rohrstutzen eingedrückt werden,
bis ihre Enden in Bohrungen der betreffenden Rohrstutzen
anliegen oder bis eine Markierung auf den betreffenden
Rohren oder Schläuchen nicht mehr sichtbar ist. Dadurch
ist dann sichergestellt, daß die betreffenden Rohre oder
Schläuche hinreichend weit in die Rohrstutzen hineinbe
wegt worden sind. Eine derartige Verfahrensweise der An
bringung der Rohre ist sehr einfach und zeitsparend im
Vergleich zu dem Festziehen der jeweiligen Mutter, nach
dem die Rohre oder Schläuche in die Rohrstutzen hinein
bewegt worden sind. Überdies ist ein mehr oder weniger
zufälliges Festziehen hinsichtlich des ausgeübten Dreh
moments oder ein zeitraubendes Festziehen mit Hilfe eines
Drehmomentschlüssels vermieden, da das Festziehen bei Ver
wendung dieser Art von Kupplungen in Verbindung mit der
Herstellung der Kupplungsteile ausgeführt wird.
Diese Art von Kupplungen hat jedoch gewisse Probleme mit
sich gebracht, und zwar insbesondere in den Fällen, in
denen die betreffenden Kupplungen zusammen mit Kunststoff
rohren verwendet werden. Sogar dann, wenn die Rohre ver
stärkt sind, weisen sie eine Neigung dafür auf, während
einer lang anhaltenden Beanspruchung sich durchzubiegen.
Bei Kupplungen dieser Art wird das Rohr einem äußeren
Druck von dem Dichtungsring her ausgesetzt. Der Druck
ist erforderlich, um eine Dichtung zu gewährleisten, und
in einigen Anwendungsfällen muß er ziemlich hoch sein.
Um dies zu erreichen, muß der Dichtungsring eine Öffnung
aufweisen, die im nicht gedrehten Zustand wesentlich
kleiner ist als die Außenabmessung des Rohres. Dadurch
wird der Dichtungsring veranlaßt, sich zusammenzuziehen,
wenn der Durchmesser des Rohres aufgrund der Durchbiegung
allmählich vermindert wird. Der relativ geringe Durchmes
ser der Öffnung in dem Ring wirkt jedoch mehr oder weni
ger in der Richtung, die Anbringung des Rohres zu ver
hindern. Eine Möglichkeit zur Vermeidung dieses Effektes
besteht darin, das Ende des Rohres abzuschrägen. Es ist
aber erwünscht, die damit verbundenen erhöhten Kosten zu
vermeiden.
Der Spannring ruft außerdem einen Widerstand gegenüber der
Anbringung des Rohres hervor. Obwohl es üblich ist, daß
der Spannring an seinem axial äußersten Ende verjüngt ist,
wie dies in dem erwähnten US-Patent gezeigt ist, reicht
diese Maßnahme nicht aus um sicherzustellen, daß die An
bringung mit einem erwünschten geringen Widerstand vorge
nommen werden kann. Im übrigen reicht die betreffende
Maßnahme insbesondere dann nicht aus, wenn der Spannring
gegenüber dem Rohr einen relativ hohen Druck auszuüben
vermag.
Ein weiteres Problem bezieht sich auf die Herstellung der
Spannringe, und zwar in den Fällen, in denen es erforder
lich ist, eine Oberflächenschicht bereitzustellen, um den
Widerstand gegenüber Korrosion zu steigern. Das vorteil
hafteste Verfahren der Oberflächenbehandlung, und zwar
vom Gesichtspunkt des Korrosionswiderstands und der
Wirtschaftlichkeit her betrachtet, besteht darin,
elektrischen Strom zu verwenden. Durch die Anwendung
eines derartigen Verfahrens hat es sich als erforderlich
erwiesen, die Spannringe einem Trommelvorgang zu
unterziehen, d. h. die betreffenden Ringe in einem
rotierbaren Behälter unterzubringen, um nämlich
sicherzustellen, daß die Oberflächenbehandlung auf der
gesamten Oberfläche erfolgt. Während des Trommelns
werden sich die Ringe aneinander reiben. Dabei ist es
von großer Wichtigkeit zu vermeiden, daß die scharfe
Kante, die in die Rohrwand einzudrücken beabsichtigt
ist, nicht abgestumpft wird. Die vorliegende Erfindung
führt zu einer Lösung dieses Problems.
Aus der Patentschrift GB 14 94 553, insbesondere S. 2, Z. 85
bis S. 3, Z. 22 in Verbindung mit Fig. 1 und Fig. 4, ist ein
Spannring für eine Rohrkupplung gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 bekannt. Eine Ausweitung des Spannrings und
des Dichtungsrings wird dabei durch eine zusätzliche,
axial bewegliche Hülse erzielt, und zwar sowohl bei der
Einführung als auch bei der Abkupplung des Rohrs.
Demgegenüber liegt die Aufgabe der Erfindung darin, einen
verminderten Widerstand gegenüber der Anbringung des Rohres
zu erzielen, ohne zusätzliche bewegliche Teile zu benutzen.
Aus dem obigen Anwendungsbeispiel in dem Bremssystem eines
Fahrzeugs dürfte ersichtlich sein, daß eine Verbesserung
in hohem Maße wünschenswert ist. Diese Anwendung sowie
mehrere weitere Anwendungen erfordern ein hohes Maß an
Sicherheit gegenüber dem Auftreten von Lecks und dem Lösen
der Rohre von den Kupplungen. Überdies wird eine verein
fachte Anbringung der Rohre starke wirtschaftliche Kon
sequenzen haben.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Spannring,
wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben ist, durch
die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus den Ansprüchen
2 und 3.
Aus der Patentschrift US 24 52 278 ist es bekannt, etwa
in der Mitte eines rohrförmigen Spannrings eine nach innen
gerichtete Rippe als Spannkante vorzusehen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Spann
ring lediglich eine einzige Spannkante auf, die axial innen
auf der konischen Innenfläche angebracht ist, wobei die
Kante vorzugsweise in einer geringen Entfernung von dem
innersten Ende des Spannrings vorgesehen ist. Dadurch ist
die Kante vor einem Abstumpfen geschützt, bevor sie in
einen Rohrstumpf untergebracht
wird, wie beispielsweise während des Trommelns oder
durch die Handhabung, Lagerung und den Transport.
Aufgrund der Tatsache, daß der Spannring über zu
mindest den Hauptteil seiner Länge konisch ausge
bildet ist, kann der Konuswinkel klein sein und dem
gemäß wird die axiale Kraft, die erforderlich ist,
um ein Rohr durch die Öffnung in dem Spannring hindurch
zubewegen, klein sein, und zwar auch im Falle des
kleinsten Durchmessers der Spannringöffnung, was be
deutet, daß der Durchmesser der Spannkante relativ
wesentlich kleiner ist als der Außendurchmesser des
Rohres, wenn der Spannring nicht ausgedehnt ist.
Wenn ein Rohr angebracht wird, wird der Spannring axial
gegen den Dichtungsring gedrückt, und das abgeschrägte
axial innerste Ende des Spannrings wird so wirken, daß
der Dichtungsring genügend ausgeweitet wird, um die
Anbringung des Rohres zu erleichtern.
Vorzugsweise weist der Spannring lediglich eine einzige
Spannkante auf. Dadurch wird die konische Innenfläche
eine maximale Länge aufweisen (bei einer vorgegebenen
Gesamtlänge des Ringes), und eine leichte Anbringung
wird dadurch gewährleistet, daß dafür gesorgt wird, daß
die äußerste größte Öffnung des Ringes einen Durchmesser
aufweist, der genügend größer ist als der Rohrdurchmesser,
da der Konuswinkel durch eine vorgegebene Differenz
zwischen dem größten und kleinsten Durchmesser der
Öffnung relativ gering sein wird.
Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend
bei zwei Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Spannring gemäß der Erfindung, der
in einer Kupplung untergebracht ist, die einen Rohr
stutzen mit einem Befestigungselement und einen
Dichtungsring umfaßt.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des
Spannrings, der in einer etwas anderen Rohrkupplung
untergebracht ist.
Die in Fig. 1 gezeigte Rohrkupplung umfaßt einen Rohr
stutzen 1 mit einem Befestigungselement 4 in Form
einer Mutter und weiter einen O-Ring 2 sowie einen
Spannring 3. Außerdem ist das Ende eines Rohres 5
gezeigt, welches in dem Rohrstutzen 1 untergebracht ist.
Der Spannring 3 weist eine konische Innenfläche auf. Der
größte Innendurchmesser des betreffenden Ringes zeigt
zur Außenseite des Rohrstutzens 1. Der Spannring ist zu
dem O-Ring 2 hin abgeschrägt. Der Konuswinkel des abge
schrägen Endes ist dabei wesentlich größer als der der
genannten Innenfläche, wodurch eine scharfe Kante
zwischen der konischen Innenfläche und dem abgeschrägten
Ende befestigt ist. Darüber hinaus weist der Spannring
eine dritte konische Außenfläche auf, die mit einer
komplementären konischen Fläche in dem Befestigungs
element 4 des Rohrstutzens zusammenwirken vermag.
Wenn der Befestigungs- bzw. angebrachte Element 4 in
den Hauptteil des Rohrstutzens 1 eingeschraubt und fest
gezogen ist, ist noch ein Zwischenraum vorhanden, der
eine gewisse axiale Bewegung des Spannrings 3 ermöglicht.
Der Spannring 3 ist geteilt, und seine konische Innen
fläche ermöglicht die Einführung des Rohres 5. Wenn das
Rohr nach innen bewegt wird, wird der Spannring axial
zu und gegen den O-Ring 2 gedrückt, und die dem O-Ring
zugewandte abgeschrägte Fläche wird eine Ausdehnung des
O-Ringes bewirken, der in seinem entspannten Zustand
einen etwas geringeren Innendurchmesser aufweist als
durch den Außendurchmesser des Rohres gegeben ist. Die
innere konische Fläche des Spannrings weist einen ge
ringen Konuswinkel auf und ruft einen sehr kleinen
Widerstand gegenüber der Bewegung des Rohres hervor.
Nachdem das Rohr angebracht worden ist, wird jegliche
geringe axiale Bewegung des Rohrs nach außen die
Spannkante des Spannringes 3 veranlassen, das Rohr
festzuklemmen, da der Spannring zusammengedrückt wird,
wenn er axial nach außne bezogen auf das Befestigungs
element 4 bewegt wird. Gleichzeitig wird die durch den
Spannring hervorgerufene Ausdehnung des O-Ringes auf
hören, und der O-Ring wird mit seiner vollen Dichtungs
kraft gegen das Rohr drücken.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform des Spannringes 3
gezeigt, bei dem die Spannkante 6 in einer geringen
Entfernung von dem axial innersten Ende des Ringes vor
gesehen ist. Dadurch ist die Kante vor einer Beschädigung
und einem Stumpfwerden geschützt, wie beispielsweise
während des Trommelns bei der Oberflächenbehandlung.
Darüber hinaus ist die in Fig. 2 dargestellte Kupplung
bzw. Verbindung etwas verschieden von der in Fig. 1 dar
gestellten Kupplung bzw. Verbindung, und zwar insofern
als das Befestigungselement 4 auf Außengewinde aufge
schraubt ist, das auf dem Hauptteil des Rohrstutzens 1
vorgesehen ist. Das betreffende Element weist eine
Innennut auf, welche den O-Ring 2 aufnimmt. Darüber hinaus
umfaßt der Rohrstutzen 1 einen hülsenartigen Teil 7, der
noch der Anbringung des Rohres innerhalb des Rohres unter
gebracht ist und der ein radiales Zusammendrücken des
Rohres verhindert. Bei dieser Ausführungsform wird der
Spannring 3 in dem Befestigungselement 4 untergebracht,
woraufhin der O-Ring in dessen Nut untergebracht wird.
Dadurch ist der Spannring daran gehindert, aus dem
Element 4 herauszufallen, bevor das Element 4 auf den
Rohrstutzenteil 1 aufgeschraubt ist. Bei der darge
stellten Ausführungsform ist die Nut für den O-Ring
flach. Wenn der Rohrstutzenteil 1 und das Element 4
zusammengeschraubt worden sind, bildet eine Schulter
innerhalb des Rohrstutzenteiles 1 den Hauptteil der
Anlage für den O-Ring.
Es sei darauf hingewiesen, daß ein Spannring gemäß der
vorliegenden Erfindung bei verschiedenen Arten von Kupp
lungen bzw. Verbindungen angewandt werden kann, was die
verschiedenen Kombinationen eines Rohrstutzen-Hauptteiles
und eines Befestigungselementes dafür betrifft. Die einzi
gen erforderlichen Merkmale in diesem Zusammenhang be
stehen darin, daß der Rohrstutzen, der möglicherweise
ein Befestigungselement umfaßt, einen Raum für den
Spannring und einen Dichtungsring umgrenzt und daß eine
innere konische Fläche vorhanden ist, die mit einer
äußeren konischen Fläche des Spannrings zusammenwir
ken vermag.
Es sei ferner darauf hingewiesen, daß ein Konuswinkel
von dem dargestellten Winkel verschieden sein können.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist der innere
Konuswinkel des Spannrings ziemlich klein. Es kann
wünschenswert sein, einen vergrößerten Konuswinkel zu
benutzen, um nämlich sicherzustellen, daß die Spannkante
hinreichend in die Rohrwand eingedrückt wird. Dennoch
wird ein geringer Widerstand gegenüber der Anbringung
des Rohres im Vergleich zu der Verwendung der bisher
bekannten Spannringe sichergestellt, die üblicherweise
eine Abschrägung für die Einführung des Rohres von etwa
45° aufweisen, d. h. einen Konuswinkel von etwa 90° haben.
Ein geeigneter innerer Konuswinkel eines Spannrings gemäß
der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise etwa 30°
betragen.
Darüber hinaus sei darauf hingewiesen, daß der Rohr
stutzen hauptsächlich so konstruiert sein kann, wie
dies in der obenerwähnten US-PS 38 15 940 gezeigt
ist. Dies bedeutet, daß der betreffende Rohrstutzen
ein konisches Element aufweist, welches mit dem Haupt
teil des Rohrstutzens zusammenhängend gebildet ist.
Claims (3)
1. Spannring für eine Rohrkupplung, die einen einstückigen
oder teilbaren Rohrstutzen und einen Dichtungsring aufweist,
wobei der betreffende Spannring axial außerhalb des Dich
tungsrings unterbringbar ist und mit seiner äußeren Fläche
an einer konischen Fläche anliegt, die innerhalb des Rohr
stutzens oder innerhalb eines Befestigungselements des
Rohrstutzens vorgesehen ist, und die Innenfläche des Spann
rings über nahezu die gesamte Spannringfläche konisch aus
gebildet ist, um sich beim Einführen des anzukuppelnden
Rohrs aufzuweiten, und das axial innere Ende des Spannrings
derart abgeschrägt ist, daß der Dichtungsring sich aus
weitet, wenn der Spannring axial gegen den Dichtungsring
gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere
Fläche des Spannrings (3) konisch komplementär zu der
Innenfläche des Rohrstutzens (1, 4) ausgebildet ist,
wodurch die Ausweitung des Spannrings (3) beim Einführen
des Rohrs (5) in die axiale Bewegung des Spannrings (3)
gegen den Dichtungsring (2) umgesetzt wird.
2. Spannring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß er eine Kante aufweist, die neben dem axial inneren
Ende der konischen Innenfläche des Spannrings (3) ange
ordnet ist und die das in dem Rohrstutzen (1) untergebrachte
Rohr (5) festzuklemmen vermag.
3. Spannring nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die konische Innenfläche in einer geringen Entfernung
von dem axial inneren Ende des Spannrings (3) endet und
so die klemmende Kante bildet.
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