DE4041677C2 - Rohrverschraubung mit Schneidring - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verschraubung ins­ besondere für metallische Rohrleitungen, mit einem eine Aufnahmeöffnung für die Rohrleitung und ein Außengewinde aufweisenden Anschlußstutzen, wobei die Aufnahmeöffnung über eine radiale Ringstufe in einen durchmesserreduzierten, mit dem Innendurchmesser der Rohrleitung fluchtenden Kanal über­ geht, mit einer auf den Anschlußstutzen aufgeschraubten Überwurfmutter sowie mit einem zwischen dem Anschlußstutzen und einem Ringbund der Überwurfmutter angeordneten, metal­ lischen Schneidring, der zumindest mit einer Außenkonus­ fläche derart mit einer die Aufnahmeöffnung erweiternden In­ nenkonusfläche des Anschlußstutzens zusammenwirkt, daß er beim Anziehen der Überwurfmutter bereichsweise radial nach innen verformt wird und mit mindestens einer radial nach innen weisenden, ringförmigen Schneidkante unter Kerbwirkung form- oder kraftformschlüssig in das Material der Rohrlei­ tung eindringt, wobei zum druckdichten Abdichten eines vom Ende der Rohrleitung ausgehenden, nach außen führenden Spaltes eine zusätzliche Dichtungsanordnung mit mindestens einer aus einem elastomeren Material bestehenden Umfangs­ dichtung vorgesehen ist, welche als an einer endseitigen Stirnringfläche der Rohrleitung anliegender Axial-Dichtring ausgebildet ist.

Bei bekannten Verschraubungen ähnlicher Art, d. h. bei so­ genannten lötlosen Rohr- bzw. Einschraubverschraubungen, besitzt der Schneidring einerseits eine Haltefunktion für die Rohrleitung, indem er nach dem Anziehen der Verschrau­ bung kraftformschlüssig oder formschlüssig mit der Rohrlei­ tung verbunden und dabei zwischen dem Anschlußstutzen und der Überwurfmutter eingespannt ist. Andererseits besitzt der Schneidring aber auch eine Dichtfunktion, indem er den Spalt zwischen der Rohrleitung und der Aufnahmeöffnung radial nach innen und außen jeweils metallisch, d. h. Metall auf Metall, abdichtet. Bei derartigen metallischen Dichtungen hängt aber nachteiligerweise die Dichtwirkung entscheidend vom Anzugs­ moment der Überwurfmutter ab, so daß oftmals, insbesondere bei sogenannter "Untermontage", d. h. wenn die Überwurfmutter nicht fest genug angezogen wurde oder sich im Betrieb etwas lösen sollte, aufgrund der dann auftretenden Spaltbildung keine ausreichende Dichtigkeit der Verschraubung gewährlei­ stet ist. Zudem können auch Fertigungstoleranzen, wie insbe­ sondere Unrundheiten der Rohrleitung, zu Undichtigkeiten führen. Je nach Art des durch die Rohrleitung und die Ver­ schraubung geführten Mediums können aber insbesondere aus Umweltschutzgründen derartige Undichtigkeiten nicht tole­ riert werden.

In der GB 21 21 133 A ist eine bekannte Verschraubung der eingangs genannten Art beschrieben, bei der zum druckdichten Abdichten des vom Ende der Rohrleitung ausgehenden, nach außen führenden Spaltes eine zusätzliche Dichtungsanordnung mit mindestens einer aus einem elastomeren Material beste­ henden Dichtung vorgesehen ist. Diese Verschraubung bewirkt einen weitgehenden Abschluß der Axialringdichtung gegen die Aufnahmeöffnung, wobei eine zusätzliche Muffe verwendet wird, wodurch der Aufbau der Verschraubung komplizierter, sowie Herstellung und Montage aufwendiger sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verschraubung der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln so zu verbessern, daß stets, d. h. auch bei einer sog. "Untermontage", bei störenden Fertigungstoleranzen, insbesondere Unrundheiten, der Rohrleitung und bei einer Beaufschlagung mit hohen Arbeitsdrücken eine gute und dauerhafte Abdichtung bei gleichzeitig optimaler Halterung der Rohrleitung gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Ring­ stufe einen Anschlag für die Rohrleitung bildet und die Umfangsdichtung an der Ringstufe axial anliegend gekammert angeordnet ist, wobei sich die Umfangsdichtung seitlich einerseits am Innenumfang der Aufnahmeöffnung und anderer­ seits an einem axialen Ringsteg abstützt.

Die erfindungsgemäße Verschraubung bietet einerseits eine technische Lösung, die material- sowie fertigungs- und montagetechnisch einfache Mittel verwendet, andererseits erfolgt der Kraftfluß gemäß der Erfindung durch die Anlage des Rohres an der Ringstufe in schonender Weise nicht ausschließlich über die Dichtung, was sich positiv auf eine Verlängerung der Lebensdauer der Dichtung bzw. auf die Dauerhaftigkeit der gesamten erfindungsgemäßen Verschraubung auswirkt. Die Abdichtung ist vorteilhafterweise im wesentli­ chen unabhängig vom Anzugsmoment der Überwurfmutter sowie auch von Fertigungstoleranzen und dergleichen. Selbst bei nicht vollständig angezogener Überwurfmutter wird die Abdichtung durch die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung gewährleistet. Aufgrund der Elastizität der Dichtung bzw. auch mehrerer Dichtungen kann der Spalt zwischen der Rohrleitung und der Verschraubung stets zuverlässig abge­ dichtet werden, und zwar sogar dann, wenn dieser Spalt einmal durch geringfügiges Lösen der Verschraubung und/oder durch Fertigungstoleranzen größer als "normal" sein bzw. werden sollte.

Aufgrund der zusätzlichen Dichtungsanordnung braucht der Schneidring vorteilhafterweise nur noch eine Haltefunktion für die Rohrleitung zu übernehmen, wenn er natürlich auch bei korrektem Anzugsmoment nach wie vor eine metallische Dichtwirkung besitzt. Es ist somit erfindungsgemäß eine doppelte Sicherheit gegen Undichtigkeiten vorhanden, so daß sich die erfindungsgemäße Verschraubung für Medien jeder Art, d. h. auch für umweltgefährdende Medien, eignet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, insbesondere verschiedene Ausführungsbeispiele für die Dichtungsanord­ nung, sind in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung enthalten.

Anhand mehrerer, in der Zeichnung dargestellter Ausführungs­ beispiele soll die Erfindung im folgenden näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen Rohrverschraubung mit Schneidring,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht analog zu Fig. 1 einer Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Verschraubung,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs IV in Fig. 3 einer hierzu alternativen Ausführungsform.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. gleichwirkende Teile und Komponenten stets mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet und werden daher in der Regel nur jeweils einmal beschrieben.

Eine erfindungsgemäße Rohrverschraubung 1 besteht generell, d. h. bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen, aus einem jeweils nur angedeuteten Grundkörper 2, der mindestens einen ein Außengewinde aufweisenden Anschlußstutzen 4 auf­ weist, auf den eine Überwurfmutter 6 aufgeschraubt bzw. auf­ schraubbar ist. Der Anschlußstutzen 4 besitzt eine Aufnahme­ öffnung 8 für ein Ende 10a einer insbesondere aus Stahl bestehenden Rohrleitung 10, wobei die Aufnahmeöffnung 8 von einer Bohrung gebildet ist, die über eine radiale Ringstufe 12 in einen durchmesserreduzierten, sich weiter in den Grund­ körper 2 erstreckenden und mit dem Innendurchmesser der Rohrleitung 10 fluchtenden Kanal 14 übergeht. Dabei bildet die Ringstufe 12 einen Anschlag für das Ende 10a der Rohr­ leitung 10. Zwischen dem Anschlußstutzen 4 und einem radial nach innen weisenden Ringbund 16 der Überwurfmutter 6 ist ein die Rohrleitung 10 umschließender, metallischer Schneid­ ring 18 angeordnet. Der Ringbund 16 umschließt eine Durch­ führöffnung 20 für die Rohrleitung 10. Der Schneidring 18 besteht aus einem in einem Zwischenraum 22 zwischen dem An­ schlußstutzen 4 und der Überwurfmutter 6 bzw. dem Ringbund 16 angeordneten Basisringteil 24 und einem sich von diesem in Richtung des Anschlußstutzens 4 erstreckenden, in der Ringstärke reduzierten, rohrstückförmigen Schneidringteil 26. Die Aufnahmeöffnung 8 des Anschlußstutzens 4 erweitert sich in ihrem der Überwurfmutter 6 zugekehrten Endbereich über eine Innenkonusfläche 28. In diesen konisch erweiter­ ten Bereich der Aufnahmeöffnung 8 greift nun der Schneidring 18 mit dem Schneidringteil 26 ein und wirkt hierbei mit einer sich konisch verjüngenden Außenkonusfläche 30 mit der Innenkonusfläche 28 derart zusammen, daß durch axiales Ver­ spannung beim Anziehen der Überwurfmutter 6 der Schneidring 18 im Bereich des Schneidringteils 26 radial nach innen ver­ formt (gestaucht) wird und mit vorzugsweise zwei in axialer Richtung voneinander beabstandeten, radial nach innen wei­ senden, ringförmigen Schneidkanten 32 unter Kerbwirkung insbesondere formschlüssig in das Material der Rohrleitung 10 eindringt. Des weiteren besitzt hierbei auch der Basis­ ringteil 24 eine sich endseitig konisch verjüngende Außenko­ nusfläche 34, die an einer entsprechenden Innenkonusfläche 36 des Ringbundes 16 der Überwurfmutter 6 anliegt. Hierdurch wird auch in diesem Bereich eine Keilwirkung zum radialen Verpressen des Schneidrings 18 sowie auch eine Selbstzen­ trierung erreicht.

Der Schneidring 18 dient einerseits der mechanischen Halte­ rung der Rohrleitung 10 über die Form- oder Kraftformschluß­ verbindung 37 (Fig. 1) der Schneidkanten 32 und über seine Einspannung zwischen dem Anschlußstutzen 4 und der Überwurf­ mutter 6. Andererseits hat der Schneidring 18 aber grund­ sätzlich auch metallische Dichtfunktion zum Abdichten eines ausgehend vom Ende 10a der Rohrleitung 10 zunächst in radia­ ler Richtung nach außen zwischen der Ringstufe 12 und dem Rohrende 10a und dann in axialer Richtung zwischen dem Innen­ umfang der Aufnahmeöffnung 8 und dem Außenumfang 38 der Rohrleitung 10 verlaufenden, nach außen führenden Spaltes 40. Dieser Spalt 40 setzt sich - vor allem bei Untermontage, d. h. bei nicht vollständig angezogener Verschraubung 1 - aufgeteilt als zwischen dem Anschlußstutzen 4 und dem Schneidring 18 verlaufender, äußerer Teilspalt 40a und als zwischen dem Schneidring 18 und der Rohrleitung 10 verlau­ fender, innerer Teilspalt 40b fort, die ihrerseits über einen zwischen der Überwurfmutter 6 bzw. der Durchführöff­ nung 20 des Ringbundes 16 und der Rohrleitung 10 verlaufen­ den Teilspalt 40c und einen zwischen dem Anschlußstutzen 4 und der Überwurfmutter 6, d. h. über deren Gewindeverbindung, verlaufenden Teilspalt 40d nach außen führen. Erfindungs­ gemäß wird auch bei Untermontage eine zuverlässige Abdich­ tung des Spaltes 40 bzw. der Teilspalte 40a-40d erreicht.

Hierzu besitzt die Verschraubung 1 eine zusätzliche Dich­ tungsanordnung 42 mit mindestens einer im Bereich des Spal­ tes 40 angeordneten Dichtung 44 (Fig. 1 bis 4) oder mit zwei getrennten, im Bereich der Teilspalte 40a und 40b oder der Teilspalte 40c und 40d angeordneten Dichtungen. Diese Um­ fangsdichtung 44 bzw. Umfangsdichtungen besteht (bestehen) jeweils aus einem elastomeren Material, so daß sie vor­ teilhafterweise die Ringspalte 40; 40a bis d unter nahezu allen Bedingungen, d. h. insbesondere auch bei Untermontage, aufgrund ihrer Elastizität abdichten können.

In der Zeichnung dargestellte Verschraubungen unterscheiden sich - wie im folgenden genauer erläutert - jeweils in der Ausgestaltung und Anordnung der Dichtung 44. Dabei handelt es sich jedoch nur bei den Ausführungen gemäß Fig. 3 und 4 um erfindungsgemäße Verschraubungen.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist die einzelne, im Spalt 40 angeordnete Dichtung 44 als die Rohrleitung 10 unmittelbar umschließen­ der Radial-Dichtring 46 ausgebildet, der in einem über eine Ringstufe 48 (Fig. 2) erweiterten Bereich der Aufnahmeöff­ nung 8 des Anschlußstutzens 4 sitzt. Dabei ist der Radial- Dichtring vorzugsweise als spezieller Profilring mit einer zylindrischen, unter dichtender Anlage in der Aufnahmeöff­ nung 8 sitzenden Außenfläche 50 und einem radial nach innen weisenden, in Fig. 2 lediglich strichpunktiert eingezeichne­ ten Dichtungs-Ringwulst 52 ausgebildet. Dieser Ringwulst 52 besitzt - vor Montage der Rohrleitung 10 - einen Innen­ durchmesser, der kleiner als der Außendurchmesser der Rohr­ leitung 10 ist. Hierdurch liegt der Ringwulst 52 nach Mon­ tage der Rohrleitung 10 umfänglich dichtend auf deren Außen­ umfang 38 auf. Dabei ist es zudem besonders vorteilhaft, wenn der Radial-Dichtring 46 derart angeordnet ist und eine derartige axiale Breite besitzt, daß er im montierten Zu­ stand einerseits zwischen der Ringstufe 48 und andererseits zwischen einer stirnseitigen Ringfläche 54 des Schneidrings 18 im wesentlichen spielfrei gekammert sitzt. Ferner ist es hierbei zweckmäßig, wenn der Radial-Dichtring 46 im Bereich seiner Außenfläche 50 stoffschlüssig mit dem Anschlußstutzen 4 verbunden, und zwar insbesondere einvulkanisiert ist.

In der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig. 3 ist die einzelne Dichtung 44 als an einer endseitigen Stirnringfläche 56 der Rohrleitung 10 anliegender Axial- Dichtring 58 ausgebildet. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für dickwandige Rohrleitungen 10. Der ins­ besondere als O-Ring ausgebildete Axial-Dichtring 58 sitzt hierbei zweckmäßigerweise gekammert in einer der Rohrleitung 10 axial gegenüberliegenden Ringnut 60 im Bereich der als Anschlag für die Rohrleitung 10 dienenden Ringstufe 12. Der Dichtring 58 wird demzufolge in radial nach innen weisender Richtung durch einen verbleibenden, sich bis zur Ringstufe 12 erstreckenden Ringsteg 62 abgestützt. Bei dieser Ausführungsform ist von besonderem Vorteil, daß die unver­ lierbar im Anschlußstutzen 4 integrierte Dichtung 44 bzw. der Axial-Dichtring 58 dem innerhalb der Rohrleitung 10 herrschenden Druck eine außerordentlich geringe Angriffs­ fläche bietet. Hierdurch wird eine besonders gute Ab­ dichtung auch bei hohen Drücken erreicht. Zudem beauf­ schlagt der Axial-Dichtring 58 die Rohrleitung 10 auch mit einer axialen Vorspannkraft, wodurch die Haltefunktion verbessert wird. Ebenso wie bei der Ausführung nach Fig. 1 und 2 ist auch hier im Vergleich zu bekannten Verschraubun­ gen der gattungsgemäßen Art eine unveränderte, d. h. "DIN­ gemäße" Montage der Rohrleitung 10 möglich.

Die zweite erfindungsgemäße Ausführungsform nach Fig. 4 eignet sich ebenfalls besonders für dickwandige Rohrleitun­ gen 10. Hierbei ist die Umfangsdichtung 44 als Profilring 64 ausgebildet und in einer Ringausnehmung 66 der Rohrlei­ tung 10 angeordnet. Diese Ringausnehmung 66 ist derart am Ende sowie am Außenumfang der Rohrleitung 10 gebildet, daß sie in axialer, der Ringstufe 12 des Anschlußstutzens 4 zugekehrter Richtung sowie in radial nach außen weisender Richtung offen ist. Hierbei liegt der Profilring 64 sowohl radial am Innenumfang der Aufnahmeöffnung 8 als auch axial an der Ringstufe 12 des Anschlußstutzens 4 an. Demzufolge ist hier die Dichtung 44 praktisch als kombinierte Radial/- Axial-Dichtung ausgebildet. In dem in Fig. 4 dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel besitzt der Profilring 64 einen axialen, am Außenumfang eines verbleibenden, axialen Ringsteges 68 der Rohrleitung 10 anliegenden Ringabschnitt 70, einen sich an diesen anschließenden, radialen, an einer durch die Ringausnehmung 66 gebildeten Ringstufe der Rohrleitung 10 anliegenden Ringabschnitt 72 sowie einen sich an diesen anschließenden, sich etwa parallel zu dem ersten Ringabschnitt 70 derart schräg radial nach außen erstrecken­ den Dichtlippenabschnitt 74, daß dieser Dichtlippenabschnitt 74 im dargestellten Montagezustand im Winkelbereich zwischen dem Innenumfang der Aufnahmeöffnung 8 und der Anschlag- Ringstufe 12 dichtend anliegt. Aufgrund dieser speziellen Ausgestaltung besitzt die Dichtung 44 hier insbesondere eine radiale Dichtwirkung. Diese Ausführungsform gewährleistet eine einwandfreie Abdichtung vorteilhafterweise auch bei fehlerhafter, d. h. unvollständiger Anlage der Rohrleitung 10 an der Ringstufe 12. Aufgrund der Abstützung der Dichtung 44 über den Ringsteg 68 ist hier eine Abdichtung auch gegen hohe Drücke gewährleistet (geringe Angriffsfläche). Die Dichtfunktion ist vorteilhafterweise unempfindlich gegen Druckstöße und Schwingungen.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschrie­ benen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungsformen, z. B. - wie bereits erwähnt - mit zwei Dichtungen zur jewei­ ligen Abdichtung der Teilspalte 40a, b, c, d. Auch bei der erfindungsgemäßen Ausführung ist es zweckmäßig, wenn die Umfangsdichtung 44 stoffschlüssig mit dem Anschlußstutzen 4 verbunden ist.

Es kann auch ein sich axial in Richtung des Grundkörpers 2 erstreckender Ringansatz an der Überwurfmutter 6 vorgesehen sein, der eine derartige axiale Länge besitzt, daß er genau dann an einer sich von dem Anschlußstutzen 4 radial nach außen erstreckenden Ringfläche des Grundkörpers 2 zur Anlage gelangt, wenn sowohl die Halterung der Rohrleitung 10 über den Schneidring 18 als auch die Abdichtung über die Dich­ tungsanordnung 42 optimal sind. Ein solcher Ringansatz stellt über seine Anlage an der Ringfläche eine Montagebe­ grenzung dar, die vorteilhafterweise eine "Übermontage" (ein übermäßiges Anziehen der Verschraubung 1) ausschließt.

Claims (6)

1. Verschraubung insbesondere für metallische Rohrleitun­ gen, mit einem eine Aufnahmeöffnung für die Rohrleitung und ein Außengewinde aufweisenden Anschlußstutzen, wo­ bei die Aufnahmeöffnung über eine radiale Ringstufe in einen durchmesserreduzierten, mit dem Innendurchmesser der Rohrleitung fluchtenden Kanal übergeht, mit einer auf den Anschlußstutzen aufgeschraubten Überwurfmutter sowie mit einem zwischen dem Anschlußstutzen und einem Ringbund der Überwurfmutter angeordneten, metallischen Schneidring, der zumindest mit einer Außenkonusfläche derart mit einer die Aufnahmeöffnung erweiternden In­ nenkonusfläche des Anschlußstutzens zusammenwirkt, daß er beim Anziehen der Überwurfmutter bereichsweise ra­ dial nach innen verformt wird und mit mindestens einer radial nach innen weisenden, ringförmigen Schneidkante unter Kerbwirkung form- oder kraftformschlüssig in das Material der Rohrleitung eindringt, wobei zum druck­ dichten Abdichten eines vom Ende der Rohrleitung aus­ gehenden, nach außen führenden Spaltes eine zusätzliche Dichtungsanordnung mit mindestens einer aus einem ela­ stomeren Material bestehenden Umfangsdichtung vorge­ sehen ist, welche als an einer endseitigen Stirnring­ fläche der Rohrleitung anliegender Axial-Dichtring ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringstufe (12) einen Anschlag für die Rohrleitung (10) bildet und die Umfangsdichtung (44) an der Ringstufe (12) axial anliegend gekammert angeordnet ist, wobei sich die Umfangsdichtung (44) seitlich einerseits am Innenumfang der Aufnahmeöffnung (8) und andererseits an einem axialen Ringsteg (62, 68) abstützt.

2. Verschraubung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsdichtung (44) in einer der Rohrleitung (10) axial gegenüberliegenden Ringnut (60) des Anschluß­ stutzens (4) gekammert ist, der den axialen Ringsteg (62) aufweist.

3. Verschraubung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsdichtung (44) in einer am Ende (10a) der Rohr­ leitung (10) gebildeten, in axialer sowie in radial nach außen weisender Richtung offenen Ringausnehmung (66) sitzt, wobei die Rohrleitung (10) den axialen Ringsteg (68) aufweist.

4. Verschraubung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsdichtung (44) als Profilring (64) mit einem axialen, am Außenumfang der Ringausnehmung (66) an­ liegenden Ringabschnitt (70), einem sich an diesen anschließenden, radialen, an einer Ringstufe der Rohr­ leitung (10) anliegenden Ringabschnitt (72) sowie einem sich hieran anschließenden, sich etwa parallel zu dem axialen Ringabschnitt (70) derart schräg radial nach außen erstreckenden Dichtlippenabschnitt (74) ausgebil­ det ist, daß letzterer im Montagezustand im Winkelbe­ reich zwischen dem Innenumfang der Aufnahmeöffnung (8) und der Anschlag-Ringstufe (12) dichtend anliegt.

5. Verschraubung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsdichtung (44) stoffschlüssig mit dem Anschlußstutzen (4) oder der Rohrleitung (10) verbunden ist.

6. Verschraubung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsanordnung (42) zum Abdichten des sich in Teilspalte (40a, 40b/40c, 40d) aufteilenden, nach außen führenden Spaltes (40) mindestens zwei getrennte, je­ weils einen der Teilspalte abdichtende Umfangsdichtun­ gen aufweist.