DE10021306C2

DE10021306C2 - pipe coupling

Info

Publication number: DE10021306C2
Application number: DE2000121306
Authority: DE
Inventors: Bernd Sedlak; Ulrich Griebenow
Original assignee: Mapress GmbH and Co KG
Current assignee: Mapress GmbH and Co KG
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2002-02-28
Anticipated expiration: 2020-04-28
Also published as: DE10021306A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrkupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a pipe coupling according to the preamble of Claim 1.

Eine gattungsbildende Rohrkupplung ist aus der EP 0 521 064 B1 bekannt. Sie besteht aus einem rotationssymmetrischen Kupplungskörper mit einer Innenfläche, die ausgebildet ist, ein Rohr aufzunehmen und mit einer Außenfläche. Zur Rohrkupplung gehört mindestens ein rotationssymmetrischer Pressring, der über die Außenfläche des Kupplungskörpers axial zwängbar ist. Dabei wird zumindest ein Teil der Innenfläche des Kupplungskörpers auf die Außenfläche des Rohres gedrängt, um eine metallische Dichtung zu bilden. Auf der Innenfläche des Kupplungskörpers ist ein erstes Zahnmittel definiert, das fest in das Rohr einbeißt, wenn der Pressring über die Außenfläche des Kupplungskörpers gezwängt wird. Weiterhin wird auf der Innenfläche ein zweites Zahnmittel definiert, das im Abstand zum ersten Zahnmittel und der Einschubseite des Rohres zugewandt angeordnet ist. Dieses zweite Zahnmittel beißt nur minimal in das Rohr ein, wenn der Pressring über die Außenfläche des Kupplungskörpers gezwängt wird. In der vertikalen Symmetrieachse liegend ist ein Bereich vorgesehen, der als Flansch ausgebildet ist. Auf der dem Flansch zugewandten Seite ist auf der Innenfläche des Kupplungskörpers noch ein drittes Zahnmittel definiert, das ebenfalls nur minimal in das Rohr einbeißt, wenn der Pressring über die Außenfläche des Kupplungskörpers gezwängt wird. Zwischen dem ersten und zweiten Zahnmittel ist eine ringförmige Nut vorgesehen, die einen Boden aufweist und eine Tiefe, die den Abstand des ersten Zahnmittels vom Boden darstellt. Die Länge der Nut ist größer als ein Mehrfaches der Höhe des ersten Zahnmittels. Der Kupplungskörper weist zwei Abschnitte auf, wobei im der Einschubseite des Rohres zugewandten ersten Abschnitt im mittleren Bereich das zweite Zahnmittel und in dem anschließenden zweiten Abschnitt im Anfangsbereich das erste Zahnmittel und im mittleren Bereich das dritte Zahnmittel angeordnet sind. Der Übergang zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt ist konisch gestaltet. Die Außenfläche des ersten Abschnittes ist zylindrisch ausgebildet. Der Anfangsbereich des zweiten Abschnittes ist zylindrisch ausgebildet und weist einen größeren Durchmesser auf, als die Außenfläche des ersten Abschnittes. An diesem kurzen zylindrischen Abschnitt schließt sich eine konisch ausgebildete Außenfläche an, die in Richtung Flansch geneigt ist. Am Ende dieses zweiten Abschnittes ist die Außenfläche ansteigend konisch ausgebildet.A generic pipe coupling is known from EP 0 521 064 B1. she consists from a rotationally symmetrical coupling body with an inner surface that is designed to receive a tube and with an outer surface. To the pipe coupling belongs at least one rotationally symmetrical press ring, which over the outer surface of the Coupling body is axially constrained. At least part of the inner surface of the coupling body on the outer surface of the tube pressed to a metallic To form a seal. On the inner surface of the coupling body is a first tooth medium defined, which bites firmly into the tube when the press ring over the outer surface of the Coupling body is forced. Furthermore, a second is on the inner surface Defined tooth means, which is at a distance from the first tooth means and the insertion side of the Pipe is arranged facing. This second tooth remedy bites minimally into that Pipe on when the press ring is forced over the outer surface of the coupling body becomes. A region is provided lying in the vertical axis of symmetry, which as Flange is formed. On the side facing the flange is on the Inner surface of the coupling body still defines a third tooth means, which also only bites minimally into the pipe if the press ring is over the outer surface of the Coupling body is forced. Is between the first and second tooth means an annular groove is provided which has a bottom and a depth which the Distance of the first tooth means from the floor. The length of the groove is greater than a multiple of the height of the first tooth medium. The coupling body has two Sections, being in the first section facing the insertion side of the tube in the middle area the second tooth medium and in the subsequent second Section in the beginning area the first tooth medium and in the middle area the third Tooth means are arranged. The transition between the first and second sections is conical. The outer surface of the first section is cylindrical. The The starting area of the second section is cylindrical and has a larger one Diameter than the outer surface of the first section. On this short cylindrical section is followed by a conical outer surface, which in Is inclined towards the flange. At the end of this second section is the outer surface increasingly conical.

Nachteilig bei dieser Konstruktion ist, dass die erforderlichen axialen Kräfte zum Aufschieben des Pressringes sehr groß sind, so dass zahnlose Teilbereiche des Kupplungskörpers auf dem Rohr zur Anlage kommen und die weitere axiale Verschiebung behindern. Der Übergang zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt ist wie ein flacher Höcker ausgebildet, der beim Aufzwängen des Pressringes teilweise axial verdrängt werden muss.A disadvantage of this construction is that the required axial forces for Sliding on the press ring are very large, so that toothless parts of the Coupling body come to rest on the pipe and the further axial displacement hinder. The transition between the first and second sections is like a flat one Hump formed, which are partially displaced axially when the press ring is forced on got to.

Eine gattungsbildende Rohrkupplung ist aus der DE 198 56 523 C1 bekannt. Sie besteht aus einem rotationssymmetrischen hohlen Kupplungskörper mit einer Innenfläche, die ausgebildet ist, um ein Rohr aufzunehmen. Sie weist weiterhin einen rotationssymmetrischen hohlen Pressring auf, der über die Außenfläche des Kupplungskörpers axial zwängbar ist, so dass zumindest ein Teil der Innenfläche des Kupplungskörpers auf die Außenfläche des Rohres gedrängt wird, um eine druckdichte Verbindung zu bilden. Auf der Innenfläche des Kupplungskörpers ist ein erster Hauptzahn definiert, der unter großem Radialdruck auf der Außenfläche des Rohres zur Anlage kommt, wenn der Pressring über die Außenfläche des Kupplungskörpers gezwängt wird. Auf der Innenfläche des Kupplungskörpers ist ein im Abstand zum ersten Hauptzahn angeordneter zweiter Hauptzahn definiert, der unter einem etwas geringeren Radialdruck auf der Außenfläche des Rohres zur Anlage kommt, wenn der Pressring über die Außenfläche des Kupplungskörpers gezwängt wird, wobei die Höhe der Hauptzähne abhängig ist vom Außendurchmesser des Rohres, und zwar steigend mit steigendem Außendurchmesser.A generic pipe coupling is known from DE 198 56 523 C1. it consists of a rotationally symmetrical hollow coupling body with an inner surface that is designed to receive a tube. She still has one rotationally symmetrical hollow press ring on the outer surface of the Coupling body is axially constrained so that at least part of the inner surface of the Coupling body is pushed onto the outer surface of the tube to a pressure tight To form connection. There is a first main tooth on the inner surface of the coupling body defined, which comes to bear on the outer surface of the pipe under high radial pressure, when the press ring is forced over the outer surface of the coupling body. On the The inner surface of the coupling body is arranged at a distance from the first main tooth second main tooth defined, which is under a slightly lower radial pressure on the Outer surface of the pipe comes to rest when the press ring over the outer surface of the Coupling body is forced, the height of the main teeth depends on Outer diameter of the pipe, increasing with increasing outer diameter.

Die Rohrkupplung ist weiterhin mit einem in der vertikalen Symmetrieebene liegenden Flansch ausgestaltet, wobei der Kupplungskörper fünf an den Flanschbereich anschließende unterschiedliche Abschnitte aufweist. Die Außenflächen der fünf Abschnitte sind zylindrisch und weisen unterschiedliche Außendurchmesser auf, wobei nach dem zweiten und dem vierten Abschnitt ein Abschnitt mit einem geringeren Außendurchmesser folgt. Die Übergänge von einem Abschnitt zum nächsten sind konisch ausgebildet. Die Haupt- und Stützzähne sind spitzwinkling ausgebildet, wobei die Hauptzähne vorzugsweise einen eingeschlossenen Winkel vom 60° und die Stützzähne einen Winkel von 90° aufweisen. Die Nutentiefe in den Ausnehmungen der einzelnen Abschnitte ist abhängig vom Außendurchmesser des Rohres, und zwar steigend mit steigendem Außendurchmesser.The pipe coupling is still in the vertical plane of symmetry Flange designed, the coupling body five adjoining the flange area has different sections. The outer surfaces of the five sections are cylindrical and have different outer diameters, whereby after the second and the fourth section is followed by a section with a smaller outer diameter. The Transitions from one section to the next are conical. The main and Support teeth are formed at an acute angle, the main teeth preferably one included angle of 60 ° and the support teeth have an angle of 90 °. The Groove depth in the recesses of the individual sections depends on Outer diameter of the pipe, increasing with increasing outer diameter.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rohrkupplung anzugeben, die unter Berücksichtigung der Toleranzen bezüglich des Rohres und des Kupplungskörpers auch für hohe Innendrücke größer 16 bar eine sichere metallische Abdichtung gewährleistet.The object of the invention is to provide a pipe coupling which, taking into account the Tolerances with regard to the pipe and the coupling body even for high internal pressures greater than 16 bar ensures a secure metallic seal.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen.This task is based on the generic term in conjunction with the characteristic ones Features of claim 1 solved. Advantageous further developments are the subject matter of subclaims.

Nach der Lehre der Erfindung weist der Kupplungskörper an den Flanschbereich angrenzend drei unterschiedliche Abschnitte auf, deren Wanddicken in einem bestimmten Verhältnis zum Außendurchmesser des Rohres stehen und deren nahezu zylindrische Außenflächen auf verschiedenen in Einschubrichtung des Rohres gesehen ansteigenden Außendurchmessern liegen. Der am weitesten von der Einschubseite des Rohres liegende dritte Abschnitt weist das als ersten Hauptzahn ausgebildete erste Zahnmittel und der daran anschließende zweite Abschnitt im Anfangsbereich das als zweiten Hauptzahn ausgebildete zweite Zahnmittel auf. Der Übergang vom ersten zum zweiten sowie vom zweiten zum dritten Abschnitt ist im Querschnitt gesehen gekrümmt und der komplementär dazu liegende Übergangsbereich des Pressringes ist spiegelbildlich dazu angeordnet. In wenigstens einem der drei Abschnitte ist die Anordnung eines Stützzahnes vorgesehen, vorzugsweise weist jeder der drei Abschnitte mindestens einen Stützzahn auf. Die Höhe der Hauptzähne ist abhängig vom Außendurchmesser des Rohres und zwar steigend mit steigendem Außendurchmesser.According to the teaching of the invention, the coupling body points to the flange area adjoining three different sections, whose wall thicknesses in a certain Relation to the outer diameter of the tube and their almost cylindrical Outer surfaces on different as seen in the direction of insertion of the tube Outside diameters. The one furthest from the insertion side of the pipe The third section has the first tooth means designed as the first main tooth and the one on it Subsequent second section in the initial area that is formed as the second main tooth second tooth remedy. The transition from the first to the second and from the second to the the third section is curved in cross-section and the complementary one Transition area of the press ring is arranged in mirror image. In at least one of the three sections Arrangement of a support tooth is provided, preferably each of the three Sections at least one support tooth. The height of the main teeth is dependent from the outside diameter of the pipe, increasing with increasing Outer diameter.

Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Kräfte, die erforderlich sind, um den Pressring axial aufschieben zu können, reduziert sind und die Verdrängungskräfte im wesentlichen nur radial wirken und somit den Effekt der plastischen Verformung des von den Hauptzähnen kontaktiert Bereiches erhöhen, was zu einer Steigerung der axialen Sicherung gegen Herausschieben des Rohres bei hohen Drücken führt.This arrangement has the advantage that the forces that are required to the To be able to push the press ring axially are reduced and the displacement forces in the act essentially only radially and thus the effect of the plastic deformation of the of the main teeth contacted area increase, leading to an increase the axial securing against pushing the pipe out at high pressures.

Die Anordnung wenigstens eines Stützzahnes stabilisiert den jeweiligen Abschnitt, so dass die Verdrängungskraft fast voll umfänglich auf den jeweiligen Hauptzahn wirkt. Die Stützzähne sind im Querschnitt gesehen im wesentlichen spitzförmig ausgebildet mit einem Öffnungswinkel von 70-90 Grad. Die Spitze selber ist flach ausgebildet mit einer Breite von 0,2-0,5 mm.The arrangement of at least one support tooth stabilizes the respective section, so that the displacement force acts almost completely on the respective main tooth. The support teeth are essentially pointed in cross section with an opening angle of 70-90 degrees. The tip itself is flat with a width of 0.2-0.5 mm.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:Further features, advantages and details of the invention result from the following description of shown in a drawing Embodiments. Show it:

Fig. 1 und 2 einen hälftigen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Kupplungskörper Fig. 1 and 2, a hälftigen longitudinal section through a coupling according to the invention formed body

Fig. 3 im vergrößerten Maßstab den ersten Hauptzahn Fig. 3 on an enlarged scale the first main tooth

Fig. 4 im vergrößerten Maßstab den zweiten Hauptzahn Fig. 4 on an enlarged scale the second main tooth

Fig. 5 im vergrößerten Maßstab einen Stützzahn Fig. 5 on a larger scale a supporting tooth

Fig. 6 im hälftigen Längsschnitt einen erfindungsgemäß ausgebildeten Pressring Fig. 6 in half longitudinal section an inventive press ring

Fig. 7 im hälftigen Längsschnitt den Kupplungskörper mit angesetztem Pressring Fig. 7 in half longitudinal section the coupling body with the press ring attached

Fig. 8 im hälftigen Längsschnitt den Kupplungskörper mit aufgezwängtem Pressring Fig. 8 in half longitudinal section, the coupling body with a press ring

In Fig. 1 ist in einem hälftigen Längsschnitt der linke Teil des Kupplungskörpers, einer erfindungsgemäß ausgebildeten Rohrkupplung dargestellt. Der Kupplungskörper 1 ist charakterisiert durch eine Rotationssymmetrie bezüglich der Längsachse 26 und durch eine spiegelbildliche Ausbildung zur Vertikalachse 27. Die Hauptelemente sind zum einen der in der Vertikalachse 27 liegende, als Flansch 2 ausgebildete Bereich. An den dickwandigen Flansch 2 schließt sich eine dünnwandige Hülse an, die drei charakteristische Abschnitte 3, 10, 16 aufweist. Der an den Flansch 2 direkt angrenzende dritte Abschnitt 16 ist auf der Innenfläche im Anfangsbereich mit einem ersten Hauptzahn 20 und der daran angrenzende zweite Abschnitt 10 mit einem ebenfalls im Anfangsbereich liegenden zweiten Hauptzahn 12 versehen. Der erste der Einschubseite des Rohres 4 (Fig. 2) zugewandte Abschnitt 3 weist im Mittelbereich einen Stützzahn 7 und im stirnseitigen Bereich einen nach innen sich erstreckenden Kragen 5 auf, der mit einer zylindrischen Bohrung 25 versehen ist. Der Innendurchmesser 28 der Bohrung 25 ist nahezu gleich groß dem Außendurchmesser 29 des aufzunehmenden Rohres 4 (Fig. 2) unter Berücksichtigung der zulässigen Toleranzen. Beide Hauptzähne 12, 20 werden rechts und links flankiert von je einem Stützzahn 15, 21 bzw. 8, 13, wobei der jeweils der Einschubseite des Rohres 4 (Fig. 2) zugewandte Stützzahn 15, 8 in einem anderen Abschnitt 10, 3 liegt.In Fig. 1, the left part of the coupling body, a pipe coupling designed according to the invention is shown in a half longitudinal section. The coupling body 1 is characterized by a rotational symmetry with respect to the longitudinal axis 26 and by a mirror image of the vertical axis 27 . The main elements are, on the one hand, the area located in the vertical axis 27 and designed as a flange 2 . The thick-walled flange 2 is followed by a thin-walled sleeve which has three characteristic sections 3 , 10 , 16 . The third section 16 directly adjacent to the flange 2 is provided with a first main tooth 20 on the inner surface in the starting area and the second section 10 adjoining it is provided with a second main tooth 12 also located in the starting area. The first section 3 facing the insertion side of the tube 4 ( FIG. 2) has a support tooth 7 in the central region and an inwardly extending collar 5 in the front region, which is provided with a cylindrical bore 25 . The inner diameter 28 of the bore 25 is almost the same size as the outer diameter 29 of the pipe 4 to be received ( FIG. 2), taking into account the permissible tolerances. Both main teeth 12 , 20 are flanked on the right and left by a supporting tooth 15 , 21 and 8 , 13 , respectively, the supporting tooth 15 , 8 facing the insertion side of the tube 4 ( FIG. 2) lying in another section 10 , 3 .

Im ersten Abschnitt 3 ist rechts und links neben dem Stützzahn 7 je eine ringförmige Nut 6, 6' vorgesehen, deren Tiefe der Zahnhöhe des Stützzahnes 7 entspricht. Eine weitere ringförmige Nut 14 ist im zweiten Abschnitt 10 zwischen den beiden Stützzähnen 13, 15 vorgesehen. Auch der dritte Abschnitt 16 weist eine ringförmige Nut 22 auf, die linkerseits durch einen Stützzahn 21 und rechterseits durch eine zylindrische Bohrung 23 des Flansches 2 begrenzt wird. An der inneren Stirnseite 24 des Flansches 2 kommt das eingeschobene Rohr 4 zur Anlage (Fig. 2). Rechts und links neben den Hauptzähnen 12, 20 sind Ausnehmungen 11, 11' bzw. 19, 19' vorgesehen. Einzelheiten dazu sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Die außenliegenden Übergänge 9, 17 zwischen dem ersten 3 und dem zweiten Abschnitt 10 sowie zwischen dem zweiten 10 und dem dritten Abschnitt 16 sind im Querschnitt gesehen parabelförmig ausgebildet. Der Flansch 2 weist außenseitig eine Anschlagseite 18 auf, an der der in Fig. 6 dargestellte Pressring 30 zur Anlage kommt.In the first section 3 , an annular groove 6 , 6 'is provided on the right and left next to the support tooth 7 , the depth of which corresponds to the tooth height of the support tooth 7 . Another annular groove 14 is provided in the second section 10 between the two support teeth 13 , 15 . The third section 16 also has an annular groove 22 which is delimited on the left by a supporting tooth 21 and on the right by a cylindrical bore 23 in the flange 2 . The inserted tube 4 comes to rest on the inner end face 24 of the flange 2 ( FIG. 2). Recesses 11 , 11 'and 19 , 19 ' are provided to the right and left of the main teeth 12 , 20 , respectively. Details of this are shown in FIGS. 3 and 4. The outer transitions 9 , 17 between the first 3 and the second section 10 and between the second 10 and the third section 16 are parabolic in cross section. The flange 2 has an abutment side 18 on the outside, against which the pressing ring 30 shown in FIG. 6 comes to rest.

In Fig. 2 ist in einem gleichen hälftigen Längsschnitt der gleiche Kupplungskörper 1 mit einem eingeschobenen Rohr 4 dargestellt. Um die Darstellung in Fig. 1 nicht zu überfrachten, sind in Fig. 2 die wesentlichen Parameter hinsichtlich Wanddicke, Höhe und Durchmesser eingetragen.In Fig. 2 the same coupling body 1 is shown with an inserted tube 4 in a same half longitudinal section. In order not to overload the illustration in FIG. 1, the essential parameters relating to wall thickness, height and diameter are entered in FIG. 2.

Im ersten Abschnitt 3 sind zum einen die Wanddicke s₁ und die Tiefe n₁ der ringförmigen Nut 6, 6' definiert, wobei die Tiefe n₁ der Höhe der beiden Stützzähne 7, 8 entspricht. Die vorgebbare Wanddicke s₁ des ersten Abschnittes 3 ist abhängig vom Außendurchmesser 29 des Rohres 4.The first section 3 defines the wall thickness s ₁ and the depth n _{1 of} the annular groove 6 , 6 ', the depth n ₁ corresponding to the height of the two support teeth 7 , 8 . The predeterminable wall thickness s _{1 of} the first section 3 is dependent on the outer diameter 29 of the tube 4 .

Dafür gilt:
The following applies:

s₁ = k_a1 × AD_Rohr + k_a2
s ₁ = k _a1 × AD _tube + k _a2

mit (0,01222 < k_a1 < 0,2) und (0,35 mm < k_a2 < 2,0 mm)with (0.01222 <k _a1 <0.2) and (0.35 mm <k _a2 <2.0 mm)

Für die radiale Verdrängung s₁' des ersten Abschnittes 3 des Kupplungskörpers 1 durch den ersten Abschnitt 40 des aufgezwängten Pressringes 30 gilt:
The following applies to the radial displacement s ₁ 'of the first section 3 of the coupling body 1 by the first section 40 of the pressed compression ring 30 :

s₁' = k_a3 × AD_Rohr + k_a4
s ₁ '= k _a3 × AD _tube + k _a4

mit (0 < k_a3 < 0,3) und (0 mm < k_a4 < 2,0 mm)
with (0 <k _a3 <0.3) and (0 mm <k _a4 <2.0 mm)

s₁' = (Di + s₁) - di₁
s ₁ '= (Di + s ₁ ) - di ₁

di₁ = Innendurchmesser 44 des Pressringes 30 im ersten Abschnitt 40.
Di = Innendurchmesser 28 der Bohrung 25 des Kragens 5 des Kupplungskörpers 1. di ₁ = inner diameter 44 of the press ring 30 in the first section 40 .
Di = inner diameter 28 of the bore 25 of the collar 5 of the coupling body 1 .

Für die Tiefe n1 der Nut 6, 6' bzw. Tiefe n2 der Nut 14 sowie Tiefe n3 der Nut 22 gilt:
The following applies to the depth n1 of the groove 6 , 6 ′ or depth n2 of the groove 14 and depth n3 of the groove 22 :

n2 = n3 = k_n1 × AD_Rohr + k_n2
n2 = n3 = k _n1 × AD _tube + k _n2

n1 = 0,5.n2
n1 = 0.5.n2

mit (0 < k_n1 < 0,00376) und (0 mm < k_n2 < 0,45 mm).with (0 <k _n1 <0.00376) and (0 mm <k _n2 <0.45 mm).

Weiterhin ist der Abschnitt 3 zur Einschubseite des Rohres 4 hin außen mit einer Fase von 45° auf einer Länge von l = 0,5s₁ versehen.Furthermore, the section 3 is provided on the insertion side of the tube 4 toward the outside with a bevel of 45 ° over a length of l = 0.5s. ₁

Die vorgebbare Wanddicke s₂ im zweiten Abschnitt ist ebenfalls abhängig vom Außendurchmesser 29 des Rohres 4.The predeterminable wall thickness s ₂ in the second section is also dependent on the outer diameter 29 of the tube 4 .

Dafür gilt:
The following applies:

S₂ = s₂' + s₁
S ₂ = s ₂ '+ s ₁

s₂' = k_c1 × AD_Rohr + k_c2
s ₂ '= k _c1 × AD _tube + k _c2

mit (0,01564 < k_c1 < 0,2) und (0,7 mm < K_c2 < 3,0 mm)with (0.01564 <k _c1 <0.2) and (0.7 mm <K _c2 <3.0 mm)

Für die vorgegebene Wanddicke s₃ im dritten Abschnitt 16 gelten vergleichbare Abhängigkeiten.Comparable dependencies apply to the predetermined wall thickness s ₃ in the third section 16 .

Dafür gilt:
The following applies:

S₃ = s₃' + s₂
S ₃ = s ₃ '+ s ₂

S₃' = k_e1 × AD_Rohr + k_e2
S ₃ '= k _e1 × AD _tube + k _e2

mit (0,0149 < k_e1 < 2,0) und (0,625 mm < k_e2 < 3,0 mm)with (0.0149 <k _e1 <2.0) and (0.625 mm <k _e2 <3.0 mm)

Auch die Höhen der Hauptzähne 12, 20 stehen in Abhängigkeit zum Außendurchmesser 29 des Rohres 4. The heights of the main teeth 12 , 20 are also dependent on the outer diameter 29 of the tube 4 .

Für den ersten Hauptzahn 20 gilt:
The following applies to the first main tooth 20 :

h₁ = k_h1 × AD_Rohr + k_h2
h ₁ = k _h1 × AD _tube + k _h2

mit (0,01708 < k_h1 < 0,2) und (0,7 mm < k_h2 < 5,0 mm)with (0.01708 <k _h1 <0.2) and (0.7 mm <k _h2 <5.0 mm)

Für den zweiten Hauptzahn 12 gilt:
The following applies to the second main tooth 12 :

h₂ = k_h3 × AD_Rohr + k_h4
h ₂ = k _h3 × AD _tube + k _h4

mit (0,01591 < k_h3 < 0,2) und (0,35 mm < k_h4 < 3,0 mm)with (0.01591 <k _h3 <0.2) and (0.35 mm <k _h4 <3.0 mm)

In Fig. 3 ist in einem vergrößerten Maßstab der erste Hauptzahn 20 dargestellt. Er ist gekennzeichnet durch eine im Querschnitt gesehen trapezförmige Form mit einer Verjüngung in Richtung des Rohres 4. Die Zahnflanken 31, 31' sind gegenüber der Vertikalen um den Winkel α1 geneigt. Dieser liegt im Bereich von 12-15 Grad. Über einen Radius 32, 32' geht die Zahnflanke 31, 31 über in eine Schräge 33, 33', wobei der Radius 32, 32' in einem Bereich von 0,5 bis 2 mm liegt. Die Schrägen 33 und 33' bilden mit der Rohroberfläche einen Winkel von 45°. Die Zahnflanke 31, der Radius 32 und die Schräge 33 begrenzen die schon zuvor erwähnte Ausnehmung 19. Der Kopf des Hauptzahnes 20 ist flach ausgebildet mit einer Breite b₁ von 0,5 bis 2,0 mm in Abhängigkeit vom Außendurchmesser 29 des Rohres 4.In Fig. 3 in an enlarged scale, of the first main gear 20 is illustrated. It is characterized by a trapezoidal shape seen in cross section with a taper in the direction of the tube 4 . The tooth flanks 31 , 31 'are inclined at an angle α1 with respect to the vertical. This is in the range of 12-15 degrees. The tooth flank 31 , 31 merges into a bevel 33 , 33 'over a radius 32 , 32 ', the radius 32 , 32 'being in a range from 0.5 to 2 mm. The bevels 33 and 33 'form an angle of 45 ° with the pipe surface. The tooth flank 31 , the radius 32 and the bevel 33 delimit the aforementioned recess 19 . The head of the main tooth 20 is flat with a width b ₁ of 0.5 to 2.0 mm depending on the outer diameter 29 of the tube 4 .

In Fig. 4 sind die Verhältnisse für den zweiten Hauptzahn 12 dargestellt. Der Querschnitt ist ebenfalls trapezförmig und die Zahnflanken 34, 34' verlaufen unter einem Winkel α2 im Bereich von 12-15 Grad. Der Zahnkopf ist ebenfalls flach ausgebildet mit einer Breite b₂ von 0,5 bis 2 mm. Auch diese Breite b₂ ist abhängig vom jeweiligen Außendurchmesser 29 des Rohres 4. Über einen Radius 35, 35' gehen die Zahnflanken 34, 34' über in eine Schräge 36, 36', wobei der Radius 35, 35' in einem Bereich von 0,5 bis 2,0 mm liegt. Die Schrägen 36, 36' bilden mit der Rohroberfläche einen Winkel von 45°. Durch die Zahnflanke 34, den Radius 35 und die Schräge 36 wird die Ausnehmung 11 begrenzt. In FIG. 4, the conditions for the second main gear 12 are shown. The cross section is also trapezoidal and the tooth flanks 34 , 34 'run at an angle α2 in the range of 12-15 degrees. The tooth head is also flat with a width b ₂ of 0.5 to 2 mm. This width b ₂ is also dependent on the respective outer diameter 29 of the tube 4 . The tooth flanks 34 , 34 'pass over a radius 35 , 35 ' into a bevel 36 , 36 ', the radius 35 , 35 ' being in a range from 0.5 to 2.0 mm. The bevels 36 , 36 'form an angle of 45 ° with the pipe surface. The recess 11 is delimited by the tooth flank 34 , the radius 35 and the bevel 36 .

Fig. 5 zeigt beispielhaft einen Stützzahn 7, 8, 13, 15, 21 mit seinen geometrischen Gegebenheiten. Im Querschnitt ist der Stützzahn spitzwinklig ausgebildet, wobei der Zahnkopf stumpf ist. Die Breite b_n liegt im Bereich von 0,2-0,5 mm. Der halbe Öffnungswinkel α_n liegt im Bereich zwischen 35-45 Grad. Fig. 5 shows an example of a support tooth 7 , 8 , 13 , 15 , 21 with its geometric conditions. In cross section, the support tooth is formed at an acute angle, the tooth head being blunt. The width b _n is in the range of 0.2-0.5 mm. Half the opening angle α _n is in the range between 35-45 degrees.

In Fig. 6 ist in einem hälftigen Längsschnitt ein erfindungsgemäß ausgebildeter Pressring 30 dargestellt, dessen Innenkontur der Außenkontur des Kupplungskörpers 1 angepasst ist. Der Pressring 30 besteht aus einem dickwandigen zylindrischen Grundkörper 37, der auf einer Seite sprungartig übergeht in einen dünnwandig zylindrisch ausgebildeten Hülsenabschnitt 38. Der Grundkörper 37 ist auf der Innenseite mit einer treppenartigen Innenkontur versehen. Vergleichbar wie beim Kupplungskörper 1 kann man auf der Innenseite des Grundkörpers 37 des Pressringes 30 drei unterschiedliche Abschnitte unterscheiden. Von der Einschubsseite des zu verbindenden Rohres (Fig. 2) her betrachtet erstreckt sich von der Stirnseite 39 ein erster zylindrisch ausgebildeter Abschnitt 40. An diesen ersten Abschnitt 40 schließt sich ein zweiter ebenfalls zylindrisch ausgebildeter Abschnitt 42 an mit einem Übergangsbereich 41, der in diesem Ausführungsbeispiel kegelig ausgebildet ist. Der Kegel ist ansteigend, so dass der Innendurchmesser 43 des zweiten Abschnittes 42 größer ist als der Innenabschnitt 44 des ersten Abschnittes 40. Mit einem Übergangsbereich 45 schließt sich an den zweiten ein dritter ebenfalls zylindrisch ausgebildeter Abschnitt 46 an. Der Übergang 45 vom zweiten Abschnitt 42 zum dritten Abschnitt 46 ist gekrümmt ausgebildet. Der dritte Abschnitt 46 endet an der innenseitig liegenden Stirnfläche 48 des Grundkörpers 37 mit einem dazwischen liegenden Übergangsbereich 49, der ebenfalls eine gekrümmte Kontur aufweist. Der Innendurchmesse 50 des Hülsenabschnittes 38 ist dem Außendurchmesser des Flansches 2 des Kupplungskörpers 1 angepasst (Fig. 2). Die Länge 51 des Hülsenabschnittes 38 entspricht in etwa der Länge des Flansches 2 des Kupplungskörpers 1.In Fig. 6 in a longitudinal section, a hälftigen according to the invention formed press ring 30 is shown, whose inner contour is adapted to the outer contour of the joint body 1. The press ring 30 consists of a thick-walled cylindrical base body 37 , which jumps on one side into a thin-walled cylindrical sleeve section 38 . The base body 37 is provided on the inside with a step-like inner contour. Comparable to the coupling body 1 , three different sections can be distinguished on the inside of the base body 37 of the press ring 30 . When viewed from the insertion side of the pipe to be connected ( FIG. 2), a first cylindrical section 40 extends from the front side 39 . This first section 40 is followed by a second section 42, likewise of cylindrical design, with a transition region 41 , which is conical in this exemplary embodiment. The cone rises so that the inner diameter 43 of the second section 42 is larger than the inner section 44 of the first section 40 . A third section 46, which is also cylindrical, adjoins the second with a transition area 45 . The transition 45 from the second section 42 to the third section 46 is curved. The third section 46 ends on the inside end face 48 of the base body 37 with an intermediate transition area 49 , which also has a curved contour. The inside diameter 50 of the sleeve section 38 is adapted to the outside diameter of the flange 2 of the coupling body 1 ( FIG. 2). The length 51 of the sleeve section 38 corresponds approximately to the length of the flange 2 of the coupling body 1 .

Das Zusammenwirken von Pressring 30 und Kupplungskörper 1 ist in den beiden nachfolgenden Fig. 7 und 8 dargestellt.The interaction of press ring 30 and coupling body 1 is shown in the two following FIGS. 7 and 8.

Fig. 7 zeigt den Zustand, bei dem der Pressring 30 auf den Kupplungskörper 1 angesetzt ist und in Fig. 8 ist der Endzustand, d. h. die vollständige Aufzwängung des Pressringes 30 auf den Kupplungskörper 1 dargestellt. FIG. 7 shows the state in which the press ring 30 is placed on the coupling body 1 and in FIG. 8 the final state, ie the complete imposition of the press ring 30 on the coupling body 1, is shown.

In Fig. 7 ist zu erkennen, dass im angesetzten Zustand der dritte Abschnitt 46 des Pressringes 30 mit Spiel dem zweiten Abschnitt 10 und der zweite Abschnitt 42 des Pressringes 30 mit Spiel dem ersten Abschnitt 3 des Kupplungskörpers 1 zugeordnet ist. Der erste Abschnitt 40 des Pressringes 30 hat beim angesetzten Zustand noch keinen Kontakt mit dem Kupplungskörper 1.In Fig. 7 it can be seen that the pressing ring of the press ring 30 is associated with playing the first portion 3 of the joint body 1 is in the mounted state, the third portion 46 with clearance 30 to the second section 10 and the second portion 42. The first section 40 of the press ring 30 has no contact with the coupling body 1 when it is in the attached state.

Den Endzustand zeigt Fig. 8. Die Flächen s₁', s₂' und s₃' sollen dabei die durch das Aufzwängen bewirkende Radialverdrängung der Abschnitte 3, 10, 16 des Kupplungskörpers 1 verdeutlichen. Durch die radiale Verdrängung werden die drei Abschnitte 3, 10, 16 des Kupplungskörpers 1 radial gegen die Außenoberfläche 52 des Rohres 4 gedrückt und dabei graben sich insbesondere die Hauptzähne 12, 20 in die Außenoberfläche 52 des Rohres ein. Die beim Eingraben plastifizierten Kontaktstellen bilden dann die axiale Sicherung sowie die Abdichtung für die erfindungsgemäß ausgebildete Rohrkupplung. The final state is shown in FIG. 8. The surfaces s ₁ ', s ₂ ' and s ₃ 'are intended to illustrate the radial displacement of the sections 3 , 10 , 16 of the coupling body 1 which is caused by the constraint. Due to the radial displacement, the three sections 3 , 10 , 16 of the coupling body 1 are pressed radially against the outer surface 52 of the tube 4, and in particular the main teeth 12 , 20 dig into the outer surface 52 of the tube. The contact points plasticized when buried then form the axial securing means and the seal for the pipe coupling designed according to the invention.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Kupplungskörper
clutch body

22

Flansch
flange

33

erster Abschnitt Kupplungskörper
first section coupling body

44

Rohr
pipe

55

Kragen
collar

66

, .

66

' ringförmige Nut
'' annular groove

77

, .

88th

Stützzahn
supporting tooth

99

Übergangsbereich erster/zweiter Abschnitt
Transition area first / second section

1010

zweiter Abschnitt Kupplungskörper
second section coupling body

1111

, .

1111

' Ausnehmung
'Recess

1212

zweiter Hauptzahn
second main tooth

1313

, .

1515

Stützzahn
supporting tooth

1414

ringförmige Nut
annular groove

1616

dritter Abschnitt Kupplungskörper
third section clutch body

1717

Übergangsbereich zweiter/dritter Abschnitt
Transitional area second / third section

1818

äußere Anschlagseite Flansch (Pressring)
outer stop flange (press ring)

1919

, .

1919

' Ausnehmung
'Recess

2020

erster Hauptzahn
first main tooth

2121

Stützzahn
supporting tooth

2222

ringförmige Nut
annular groove

2323

zylindrische Bohrung (Innenseite)
cylindrical bore (inside)

2424

innere Stirnseite Flansch (Rohr)
inner end face flange (tube)

2525

zylindrische Bohrung (Stirnseite)
cylindrical bore (end face)

2626

Längsachse
longitudinal axis

2727

Vertikalachse
vertical axis

2828

Innendurchmesser Bohrung Inner diameter bore

2525

2929

Außendurchmesser Rohr Outside diameter tube

44

3030

Pressring
press ring

3131

, .

3131

' Zahnflanke erster Hauptzahn 'Flank of the first main tooth

2020

3232

, .

3232

' Radius erster Hauptzahn 'Radius of the first main tooth

2020

3333

, .

3333

' Schräge der Ausnehmung 'Sloping recess

1919

, .

1919

'
'

3434

, .

3434

' Zahnflanke zweiter Hauptzahn 'Tooth flank second main tooth

1212

3535

, .

3535

' Radius zweiter Hauptzahn 'Second main tooth radius

1212

3636

, .

3636

' Schräge der Ausnehmung 'Sloping recess

1111

, .

1111

'
'

3737

Grundkörper Pressring
Base body press ring

3838

Hülsenabschnitt
sleeve section

3939

Stirnseite
front

4040

Erster Abschnitt Pressring
First section press ring

4141

4242

Zweiter Abschnitt Pressring
Second section press ring

4343

Innendurchmesser zweiter Abschnitt
Inner diameter of the second section

4444

Innendurchmesser erster Abschnitt
Inside diameter of the first section

4545

4646

Dritter Abschnitt Pressring
Third section press ring

4747

Innendurchmesser dritter Abschnitt
Third section inner diameter

4848

Stirnfläche
face

4949

Übergangsbereich dritter Abschnitt
Transitional area third section

5050

Innendurchmesser Hülsenabschnitt
Inner diameter sleeve section

5151

Länge des Hülsenabschnittes
Length of the sleeve section

5252

Außenoberfläche des Rohres
External surface of the pipe

Claims

1. Pipe coupling consisting of
a metallic, rotationally symmetrical hollow coupling body with an inner surface which is designed to receive a metallic tube and with an outer surface,
at least one rotationally symmetrical hollow press ring which can be axially forced over the outer surface of the coupling body, so that at least a part of the inner surface of the coupling body is pressed onto the outer surface of the tube in order to form a metallic seal,
wherein the inner surface of the coupling body defines a first tooth means that comes to bear under great radial pressure on the outer surface of the tube when the press ring is forced over the outer surface of the coupling body,
the inner surface defining a second tooth means arranged at a distance from the first, which comes to bear on the outer surface of the tube under a slightly lower radial pressure when the press ring is forced over the outer surface of the coupling body and the height of the tooth means is dependent on the outer diameter of the tube, and that with increasing outside diameter,
an area of the coupling body which is in the form of a flange and lies in the vertical axis of symmetry,
the coupling body having a plurality of different sections adjoining the flange region with cylindrical outer surfaces and different outer diameters,
characterized by
that the coupling body ( 1 ) on the flange region ( 2 ) then has three different sections ( 3 , 10 , 16 ), the wall thicknesses (s ₁ , s ₂ , s ₃ ) of which in a certain ratio to the outside diameter ( 28 ) of the tube ( 4 ) are provided and their nearly cylindrical outer surfaces are located on different as viewed in the insertion direction of the pipe (4), increasing outer diameters, wherein the portion (16) furthest from the insertion side of the tube (4), third in the initial region which as the first main gear (20 ) formed first tooth means and the adjoining second section ( 10 ) in the starting area has the second tooth means designed as second main tooth ( 12 ) and the external transition ( 9 , 17 ) from the first ( 3 ) to the second ( 10 ) and from the second ( 10 ) to the third ( 16 ) section, seen in cross-section, and the transition regions ( 41 , 45 ) of the press ring ( 30 ) that interact with it are designed to match and in each of the three sections ( 3 , 10 , 16 ) the arrangement of at least one supporting tooth ( 7 , 13 , 21 ) is provided.

2. Pipe coupling according to claim 1, characterized in that the first section ( 3 ) has two support teeth ( 7 , 8 ).

3. Pipe coupling according to claim 1, characterized in that the second section ( 10 ) has two support teeth ( 13 , 15 ).

4. Pipe coupling according to claim 2 and 3, characterized in that a supporting tooth ( 7 , 13 ) in the central region of the respective section ( 3 , 10 ) and the second supporting tooth ( 8 , 15 ) in the vicinity of the transition region ( 9 , 17 ) to the subsequent section ( 10 , 16 ) is arranged.

5. Pipe coupling according to one of claims 1-4, characterized in that the end region of the coupling body ( 1 ) is designed as an inwardly directed collar ( 5 ) whose cylindrical bore ( 25 ) has a diameter ( 28 ) which is approximately the same is the outer diameter ( 29 ) of the pipe ( 4 ) to be accommodated.

6. Pipe coupling according to one of claims 1-5, characterized in that between the support teeth ( 7 , 8 , 13 , 15 , 21 ) or the collar ( 5 ) lying annular grooves ( 6 , 6 ', 14 , 22 ) have a depth which is dependent on the outside diameter ( 29 ) of the tube ( 4 ) and increases with increasing outside diameter, the two annular grooves ( 6 , 6 ') lying in the first section ( 3 ) having the same depth, but is less than the annular groove ( 14 , 22 ) in the second ( 10 ) and in the third section ( 16 ).

7. Pipe coupling according to one of claims 1-6, characterized in that the first ( 20 ) and the second ( 12 ) main tooth are trapezoidal in cross-section with a taper towards the tube ( 4 ) and a flat tooth head.

8. Pipe coupling according to one of claims 1-7, characterized in that a recess ( 11 , 11 '; 19 , 19 ') is defined on the right and left of the respective main tooth ( 12 , 20 ), which is limited on the inside by the tooth flank ( 31 , 3134 , 34 ') and on the outside by a bevel ( 33 , 33 ', 36 , 36 ') which is flatter than the tooth flank and which merges seamlessly into the flank of the respective adjacent supporting tooth ( 8 , 13 , 15 , 21 ), the transition from the tooth flank ( 31 , 31 ', 34 , 34 ') to the bevel 33 , 33 ', 36 , 36 ') is greatly rounded.

9. Pipe coupling according to one of claims 1-6, characterized in that the support teeth ( 7 , 8 , 13 , 15 , 21 ) seen in cross section are all formed with an acute angle with an opening angle in the range of 70-90 degrees, the tip of the Support tooth ( 7 , 8 , 13 , 15 , 21 ) has a flat.

10. Pipe coupling according to claim 9 characterized, that the width of the flat is in the range of 0.2-0.5 mm.