DE1075907B - Abwinkelbare Rohrverschraubung mit Hartdichtung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine allseitig, wiederholt und beliebig abwinkelbare Rohrverschraubung mit Hartdichtung. Eine Hartdichtung ist packungsfrei und arbeitet mit unmittelbar aufeinanderliegenden dichtenden Metall- bzw. Hartmetallflächen.

Eine derartige abwinkelbare Rohrverschraubung soll die lösbare Verbindung auch nicht fluchtender Rohrleitungen ermöglichen; beispielsweise treten derartige Rohrleitungen sehr häufig für Hochdruckleitungen in Betrieben, in Schiffen, im chemischen Apparatebau und ihn ähnlichen Anwendungsgebieten auf.

Bekannte Rohrverschraubungen und -dichtungen, welche mit elastischen Packungen arbeiten, die auch als Weichdichtungen bekannt sind, lassen sich nur für den Ausgleich kleiner Unterschiede, d. h. Abwinkelungen, der Rohrachsen verwenden; nachteilig ist aber notwendigerweise die ungleichförmige Dichtpressung, die eine konstante Dichtwirkung in Frage stellt. Weichdichtungen sind außerdem nur innerhalb beschränkter Druck- und Temperaturbereiche anwendbar.

Eine bekannte Anordnung dieser Art ist als Beispiel zum älteren Stande der Technik in der Fig. 1 gezeigt.

Es gibt auch konusdichtende Rohrverschraubungen mit Hartdichtung; jedoch lassen diese Rohrverschraubungen keine Abweichung von der Fluchtgeraden, also keine Abwinkelbarkeit zu, es sei denn in geringem Maße, dies aber dann entweder unter Inkaufnahme von Rohrbiegungen und somit von unangenehmen Rohrbiegespannungen oder durch bewußtes Zulassen bleibender Verformung der die Dichtflächen tragenden Teile, was wiederum ungleiche Dichtflächenpressungen und die Nichtwiederverwendbarkeit der Dichtungsstücke zur Folge hat. Eine solche Ausführungsform des älteren Standes der Technik zeigt die Fig. 2.

Viel verwendet werden bislang Kugel-Konus-Verschraubumgen für Rohre. Hierbei wird die kugelig ausgebildete Dichtfläche des Bundrohrstutzens mit dem Innenkonus des Gegenstückes in Berührung gebracht, wobei auch bei auftretenden Winkelversetzungen der Rohrachsen eine in sich geschlossene Dichtungslinie entsteht. Wegen der Verkantung der ebenen Bundflächen gegenüber der Auflagefläche der Überwurfmutter bedingt die hier einseitige Krafteinleitung bei unangenehmen, bleibenden Verformungen zusätzliche Beanspruchungen, für Rohrleitungen und Verschraubung auf Kosten der verfügbaren Dichtpressung. Eine derartige, dem Stand der Technik entsprechende Ausführungsform zeigt Fig. 3.

Ein grundsätzlicher Nachteil der Konusverbindungen z. B. gemäß Fig. 2 und 3 liegt in der Verwendung spitzwinkeliger Kegel mit entsprechender Keil-Abwinkelbare Rohrverschraubung
mit Hartdichtung

Anmelder:

Dilo-Gesellschaft Drexler Sd Co.,
Augsburg, Haunstetter Str. 148

Dipl.-Ing. Viktor Urban, Augsburg,
ist als Erfinder genannt worden

wirkung. Diese bewirkt zwar eine an sich erwünschte Herabsetzung der zur Abdichtung benötigten Schraubkräfte; die Dichtflächen neigen jedoch zum Fressen, was nicht nur die Lösbarkeit erschwert, sondern auch die Wiederverwendbarkeit in Frage stellt. Darüber hinaus wird die Montage der Rohrleitungen durch die meist große Eintauchtiefe der Dichtkegel behindert.

Es ist weiter versucht worden, die Abwinkelbarkeit der Rohrleitungen durch die sogenannte Kugelverschraubung sicherzustellen, wobei die Kugelschaien sowohl der sich flächenhaft berührenden Dichtflächen als auch der Bundflächen einen gemeinsamen Mittelpunkt auf der Symmetrieachse aufweisen. Diese Bauart erfüllt zweifellos die gestellten Anforderungen in bezug auf die Abwinkelbarkeit in ziemlich hohem Maße; die Abdichtung durch sich flächenhaft berührende Kugelflächen erfordert jedoch hohe Schraubkräfte und setzt genaueste und sauberste Bearbeitung voraus, wenn die Dichtwirkung einigermaßen befriedigen soll; bei hohen Drücken des in den Rohren strö^ menden Mediums bestehen erhebliche Bedenken gegen die Anwendung. Eine bekannte Ausführungsform dieser Art ist in Fig. 4 gezeigt.

Bekannt ist auch eine Dichtung mit konischer Verbindung, also eine nicht abwinkelbare Dichtverschraubung; die miteinander arbeitenden Dichtflächen sind jeweils ringbandförmige Teilflächen einer Kugelschale mit der Besonderheit, daß die Krümmungsradien der Dichtkanten der Querschnittsprofile verschieden groß sind, so daß sich linienförmige Dichtungsberührung ergibt. Die Nichtabwinkelbarkeit. der Rohrverschraubung dieser Art ergibt sich daraus, daß das eine der zu verbindenden Rohre mittels Kerbgriffs durch ein ringartiges geschlitztes Konuselement gefaßt ist, dessen äußere Kegelmantelfläche mit einer genau

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übereinstimmenden inneren Kegelmantelfläche einer die Verbindung mit dem anderen Rohr herstellenden Yerbindungsmutter zusammenarbeitet; es ergibt sich so zwar eine Hartdichtung, jedoch unter zwingenden Voraussetzungen hinreichend genau fluchtender Rohre (französische Patentschrift 641 935).

Die Erfindung weicht von allen diesen Bauweisen ab, indem sie eine an sich bekannte Hartdichtung zur Anwendung bringt, nämlich eine solche Hartdichtung, bei welcher linienförmige Berührung zwischen den Dichtelementen eintritt, wobei diese linienförmige Berührung kreisringförmig ist. Die Erfindung fordert und erzielt, daß diese kreislinienförmige Dichtberührung unter allen Umständen bei jedem Abwinkelungsgrad erhalten bleibt, denn nur so kann der weiteren Forderung genügt werden, daß bei jedem beliebigen Abwinkelungsgrad gleich gute Dichtwirkung besteht, und daß eine derartige Dicht-Rohrverschraubung mehrmals verwendbar, d. h. mehrmals lösbar und gegebenenfalls auch bei verändertem Abwinkelungsgrad wieder festziehbar ist.

Die Erfindung bringt eine alle genannten Forderungen erfüllende, allseitig, wiederholt und beliebig abwinkelbare Rohrverschraubttng mit Hartdichtung zwischen den verbindenden Rohren, welche aus einem Bundrohrstutzen und weiteren mit den Rohren einteiligen oder verbundenen Verbindungselementen wie beispielsweise einem Schraubteil und einer Überwurfmutter besteht, dadurch, daß die Dichtfläche eines der beiden Verbindungselemente, z. B. des Bundrohr-Stutzens des einen Rohres bzw. des Schraubteiles des anderen Rohres, als ringbandförmiger Teil einer Kugelschale ausgebildet ist, deren Mittelpunkt in der Rohrachse liegt, während die Gegen-Dichtfläche des anderen der beiden Verbindungselemente, z. B. des Schraubteiles bzw. des Bundrohrstutzens, ein Bogenstück, d. h. also eine ebenfalls ringbandförmige Teilfläche eines zur Rohrachse koaxialen Kreisringes von kreisförmigem Querschnitt darstellt, derart, daß sich in an sich bekannter Weise zwischen Dichtfläche und Gegen-Dichtfläche ununterbrochene linienförmige, nämlich kreisringartige Berührung ergibt, und zwar dadurch, daß, in bei nicht abwinkelbaren Verschraubungen an sich bekannter Art, der Profilkrümmungsradius der Gegen-Dichtfläche kleiner ist als der Kugelradius der Dichtfläche, wobei ferner die Bundfläche der Überwurfmutter und die Gegen-Bundfläche des Bundrohrstutzens ringbandförmige Teile einer gleichen gedachten Kugelschale bzw. Kugelschalenfläche sind, welche konzentrisch zur Kugelschale der Dichtfläche angeordnet ist. Hierbei liegen alle die Dichtung erzeugenden Kräfte auf den Zentralstrahlen eines Kegels, der bestimmt wird durch den Kugelschalenmittelpunkt als Scheitelpunkt und durch die kreisliniengetreuen Dichtlinien.

Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß eine ausgezeichnete Dichtwirkung bereits mit relativ geringen Schraubkräften erzielbar ist; das bisher beachtete Fressen der Dichtflächen, welches infolge der Keilwirkung bei üblichen Konusdichtungen auftritt, ist eliminiert. Die Wiederverwendbarkeit der Dichtung bleibt ohne jede Nacharbeit an den Dichtflächen gesichert. Baulich ergibt sich der \'orteil einer geringen Eintauchtiefe der Stutzen, was die Montage erleichtert.

In Fig. 5 bis 7 der Zeichnung ist die Rohrverschraubung gemäß der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es bedeutet -

Fig. 5 eine Rohrverschraubung mit Kugeldichtfläche am Bundrohrstutzen, Fig. 6 eine Rohrverschraubung mit Kugeldichtfläche am Schraubstutzen,

Fig. 7 eine Prinzipskizze im-vergrößerten Maßstab.

Die Rohrverschraubungen nach Fig. 5 und 6 stellen mögliche Ausführungsfortnen dar. Sie bestehen aus dem Bundrohrstutzen 1, dem Schraubteil 2 und der Überwurfmutter 3 und unterscheiden sich durch die Lage der als Kugelschale gestalteten einen Dichtfläche 4, welche in Fig. 5 am Bundrohrstutzen 1, in Fig. 6 am Schraubteil 2 liegt.

Zur weiteren Erläuterung sei die Prinzipskizze der Fig. 7 herangezogen. Gemäß der Erfindung ist eine Dichtfläche 4 eines Stutzens — hier des Bundrohrstutzens 1 — als ringbandförmiger Teil einer Kugelschale ausgebildet, deren Mittelpunkt 5 auf der Rohrachse liegt und deren Radius mit R bezeichnet ist. Diese Dichtfläche 4 stützt sich dichtend ab gegen die bogenstückartige, also ebenfalls ringbandförmige Gegen-Dichtfläche 6 — hier auf dem Schraubteil 2 angeordnet —, welche als Mantelteil des (gestrichelt gezeichneten) gedachten Kreisringes von kreisförmigem Querschnitt angesehen werden kann; der Radius dieses Kreisquerschnittes ist mit r bezeichnet.

Die Berührung der beiden Rohrstutzen erfolgt in einem bei jeder gegenseitigen Winkellage der Rohrstutzen stets geschlossenen Dichtkreis 7, welcher zusammen mit dem Kugelmittelpunkt 5 einen (strichpunktiert gezeichneten) Kegel mit öffnungswinkel α bildet. Der geometrische Ort der Mittelpunkte 8 aller Kreisquerschnitte, welche den Radius r besitzen, ist ein Kreis in der Mantelfläche des Kegels 7-5-7.

Günstige Abdichtungsverhältnisse ergeben sich bei einem Radienverhältnis r:i?=l:3 bis 1:6, wobei das Optimum bei r:i?=l:4 liegt. Ferner soll der Kegelöffnungswinkel α zwischen 70 und 120° liegen mit Optimum etwa bei 100°.

Die durch vorgenannte Profilierung der Dichtflächen ermöglichte Abwinkelbarkeit der Rohrstutzen bei konstanter Dichtwkkung in den durch die Dimensionierung der Verschraubung gegebenen Grenzen der Abweichung von der Fluchtgeraden wird weiterhin erzielt durch kugelige Ausbildung der Bundfläche 9 der Überwurf mutter 3 und der Gegen-Bundfläche 10 des Bundrohrstutzens 1. Der Mittelpunkt dieser Kugelschale 9, 10 fällt mit dem Mittelpunkt 5 der Dichtungskugelfläche 4 zusammen.

Als Rohrverbindungen können auch beispielsweise analog ausgebildete Flanschverbindungen angewandt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Allseitig, wiederholt und beliebig abwinkelbare Rohrverschraubung mit Hartdichtung zwischen den zu verbindenden Rohren, bestehend aus einem Bundrohrstutzen und weiteren mit den Rohren einteiligen oder verbundenen Verbindungselementen wie z. B. einem Schraubteil und einer Überwurfmutter, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche eines der beiden Verbindungselemente, z. B. des Bundrohrstutzens (1) des einen Rohres bzw. des Schraubteiles (2) des anderen Rohres als ringbandförmiger Teil einer Kugelschale (4) ausgebildet ist. wobei deren Mittelpunkt (5) in der Rohrachse liegt, während die Gegen-Dichtfläche (6) des anderen der beiden Verbindungselemente, z. B. des Schraubteiles (2) bzw. des Bundroharstutzens (1), eine ebenfalls ringbandförmige Teilfläche eines zur Rohrachse koaxialen Kreisringes von kreisförmigem Querschnitt darstellt, derart, daß sich in aa sich bekannter Weise zwischen Dicht-

   fläche (4) und Gegen-Dichtfläche (6) eine ununterbrochene linienförmige, nämlich kreisringgetreue Berührung ergibt, und zwar dadurch, daß, in bei nicht abwinkelbaren Verschraubungen an sich bekannter Art der Profilkrümmungsradius (r) der Gegen-Dichtfläche (6) kleiner ist als der Kugelradius (R) der Dichtfläche (4), wobei ferner die Bundfläche (9) der Überwurfmutter (3) und die Gegen-Bundfläche (10) des Bundrohrstutzens (1) ringbandförmige Teile einer gleichen Kugelschale bzw. Kugelschalenfläche sind, welche konzentrisch zur Kugelschalebzw. Kugelschalenfläche der Dichtfläche (4) angeordnet ist, derart, daß sämtliche die Dichtung erzeugenden Kräfte auf ZentralstraMen des Kegels (7-5-7) liegen, der bestimmt ist durch den Mittelpunkt (5) als Scheitelpunkt und die kreisringgetreue Berührungsdichtlinie (7).

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 743 102, 759 277;
   österreichische Patentschrift Nr. 105 119;
   britische Patentschriften Nr. 228 482, 302 747, 361545, 531930;

   französische Patentschriften Nr. 641 935, 890 249.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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