DE1303581B - Rohrschraubverbindung fuer unter hoechstdruck stehende leitungen - Google Patents

Description

nach außen oder nach innen verwunden werden kann, um eine Anlage an den Dichtungsflächen zu erzielen. Bei der Verwindung kann jedoch kein Abrollen erfolgen, sondern der Dichtungsring piuS an den Spannflächen entlanggleiten. Eine derartige Anordnung wäre für unter Höchstdruck stehende Leitungen völlig ungeeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß bei einer Rohrschraubverbindung der eingangs genannten Bauart eine leichte Montierbarkeit gewährleistet ist und trotzdem Deformationen in der Schraubverbindung, die durch im Normalbetrieb nicht vorgesehene Überdrücke hervorgerufen werden und die Dichtwirkung negativ beeinflussen, in einem weiteren als bisher möglich, beherrscht weiden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die Vereinigung folgender Merknnle:

a) der Dichtring ist in einer Axialebene aufgeschlitzt;

b) der Querschnitt des Dichtringes ist derart abgerundet und auf den Stützkonus abgestimmt, daß der Dichtring bei der axialen Verspannung am Stützflansch radial nach innen abrollt;

c) die lichte Weite des Dichtringes und der Durch-

Nachstehend werden Ausführuagsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Rohrschraubverbindung nach der Erfindung vor der Verspannung,

F i g. 2 die Rohrschraubverbindung nach F i g. 1 nach Beginn der axialen Verspannvng,

Fig. 3 die Rohrschraubverbindung nach Fig. 1 und 2 nach Beendigung der Verspannung,

F i g. 4 eine weitere Ausführungsform einer Rohrschraubverbindung,

F i g. 5 eine Seitenansicht des Dichtringes,

F i g. 6 eine Draufsicht auf den Dichtring nach F ig. 5,

F i g. 7 einen Querschnitt des Dichtrings,

Fig. 8 «ine Querschnittsansicht einer weiteren Ausgestaltung des Dichtrings,

F i g. 9 einen Dichtring mit durchgehender Gewindenut an der Innenseite,

F i g. 10 eine weitere Ausgestaltung der Rohrverschraubung mit einem Dichtring nach F i g. 8,

F i g. 11 die Rohrverschraubung nach F i g. 10 in

verspannter Stellung.

Bei der Rohrschraubverbindung nach F i g. 1 bis 3

messer des Grandes der Umfangsnut sind derart 25 sind die beiden Rohre 20 bzw. 26 mit ihrem Innengebemessen, daß sich der Ring an seinem Schlitz winde 22 bzw. Außengewinde 28 miteinander verschließt, bevor er am Nutgrund zur Anlage schraubt. Das Innenrohr 26 weist eine Umfangsnut 30 kommt. auf und das äußere Rohr besitzt einen Spannkonus 24

Die an sich bekannte axiale Aufschlitzung des im Bereich der Umfangsnut 30, in die ein Dichtring 42 Dichtringes in einer Axialebene schafft die Möglich- 30 mit Vollquerschnitt eingesetzt ist. Dieser Dichtring 42 keit, den Ring bequem über das Gewinde der Rohr- wird axial von oben durch einen Stützflansch 32 einer

mit ihrem Innengewinde 36 auf ein Außengewinde 38 des inneren Rohrteiles 26 aufgeschraubten Druckmutter 34 abgestützt. Der Dichtungsring 42 weist einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt auf, der derart auf den Stützkonus abgestimmt ist, daß der Dichtring bei seiner axialen Verspannung zwischen Stützflansch 32 und Spannkonus radial nach innen abrollt. Der Dichtring ist in einer Axialebene bei 86 aufgeschlitzt und die lichte Weite des Dichtringes und der Durchmesser des Grundes der Umfangsnut 30 sind derart bemessen, daß sich der Ring

schraubverbindung zu schieben.

Durch das radiale Abrollen des Dichtringes wird eine besonders günstige Anlage an den Dichtflächen erreicht und darüber hinaus wenden innerhalb des elastischen Verformungsbereiches Vorspannungen in den Dichtring eingeführt, die zusätzlich durch den Dichtungsdruck überwunden werden müssen, bevor eine undichte Stelle auftreten kann, so daß die Höhe des zu beherrschenden Überdruckes größer wird.

Dadurch daß sich der Ring an seinem Schlitz schließt, bevor er am Nutgrund zur Anlage kommt, wird mit Sicherheit gewährleistet, daß der Normalan seinem Schlitz 86 schließt, wobei seine Stirnflächen 82 und 84 aneinanderstoßen, bevor der Ring am

druck an den Schlitzflächen im Verspannungszustand
groß genug ist, um die erforderliche Dichtung zu er- 45 Grund 44 der Nut 30 zur Anlage kommt. Die Stelzielen, lung, in der der Dichtring 42 geschlossen ist, zeigt Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der F i g. 2. Beim weiteren Anziehen der Druckmutter 34 Erfindung ist der Querschnitt des Dichtringes eiförmig wird dann der Dichtring 42 unter radialem Abrollen gestaltet, wobei das breitere Ende dem axialen Stütz- nach innen weiter um den Grund der Umfangsnut 30 flansch zugekehrt ist. Hierdurch wird ein besonders 50 zusammengezogen, bis eine ununterbrochene dichgünstiges Abrollen bewirkt, und zwar im ersten Spann- tende Berührungslinie zwischen dem Dichtring 42 und abschnitt eine relativ große Verwindung auftritt und dem Grund der Umfangsnut erreicht ist (F i g. 3). im weiteren Verspannabschnitt eine geringere Ver- Einem weiteren Anspannen der Druckmutter steht windung mit vergrößerter Kraft erreicht wird. Aus- dann ein erheblicher Widerstand gegenüber, wodurch gehend von diesem Eiquerschnitt ist eine bevorzugte 55 angezeigt wird, daß die Rohrschraubverbindung ein-Rohrschraubverbindung dadurch gekennzeichnet, daß wandfrei abgedichtet ist.
der Querschnitt des Dichtringes in seinem verbreiterten, dem axialen Stützflansch zugewandten Teil einen
radial äußeren Bereich mit geringerem Krümmungs-

F i g. 4 zeigt eine der F i g. 1 bis 3 ähnliche Rohrschraubverbindung, wobei entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, denen in Fi g. 4

radius und einen radial inneren, schwach gekrümmten 60 ein »α« angehängt ist. Das den Spannflansch 24 a

Bereich aufweist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Dichtring an seiner radial inneren Begrenzung mit einer durchgehenden Gewindenut versehen. Hierdurch wird es möglich, bei relativ geringer Aufspreizung des Dichtringes an der Schlitzstelle ein Aufbringen des Dichtringes über das Gewinde vorzunehmen, ohne den Dichtring zusätzlich aufspreizen zu müssen.

aufweisende äußere Rohr 20 α besitzt ein Außengewinde 22 α und das innere Rohr 26 α weist eine Ringnut 30 α auf, deren äußeres Ende einen Stützflansch 32 α besitzt, mit dem der Dichtring 42 α in den Spannkonus 24 α gepreßt wird. Um den Dichtring 42 a festzulegen, ist an dem inneren Ende der Umfangsnut 30 α eine Schulter 28 α vorgesehen, die eine geneigte Außenfläche hat, um die Einführung des

Dichtringes in die Umfangnut zu erleichtern. Die beiden Rohre 26 α und 20 α werden durch eine Überwurfmutter 90 verspannt, deren nach innen eingezogener Flansch 92 an der Rückseite des Spannflansches 32 α angreift.

Die F i g. 7 bis 9 zeigen einige mögliche Querschnittsformen von Dichtringen. Bei der Ausführungsfonn nach F i g. 7 hat der Dichtring eine ovale Gestalt, wobei die axiale Abmessung A größer ist als die radiale Abmessung B. Die Übergangsflächen 48 bzw. 50 stellen diejenigen Stellen dar, die eine Abdichtung bewirken.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 8 besitzt der Dichtring einen eiförmigen Querschnitt mit einem übergangsbercich 56, der eine obere Krümmung 58 mit einer unteren Krümmung 54 mittels stufenloser Übergänge verbindet. Seine Innenwand ist im Bereich 60 gekrümmt und erstreckt sich von einem oberen abgeflachten Bereich 62 nach unten. Zwischen dem abgeflachten Bereich 62 und der starken Krümmung 58 erstreckt sich ein Bereich 59 geringerer Krümmung.

Die Verformung des Dichtringes geschieht folgendermaßen: Im unverspannten Zustand berührt seine ebene Dichtfläche 56 gerade die Konusfläche des Spannkonus 24. Der Krümmungsbereich 59, der stärker gekrümmt ist als der Bereich 62 und radial außerhalb des mittleren Dichtringdurchmessers liegt, wird vom Spannflansch 32 berührt. Der flache Abschnitt 62 verläuft schräg zur Ebene des Flansches. Dies hat zur Folge, daß im weiteren Verlauf der axialen Verspannung ein radiales Abrollen nach innen erfolgt. Beim Auftreten betriebsmäßig nicht zu erwartender Überdrücke wird der Dichtring im entgegengesetzten Sinn verwunden, d. h. er rollt radial nach außen ab, wobei jedoch der Dichtungsdruck zuverlässig aufrechterhalten bleibt.

In Fig. 11 ist der Dichtring52 innerhalb der Kammer in seiner abdichtenden Stellung dargestellt. Der Bereich 62 liegt, obwohl er noch nicht in satter

ίο Anlage an der Stirnfläche 32 steht, stärker parallel zu dieser als in der Stellung gemäß F i g. 10. Der Dichtring steht also unter Torsionsspannung. Beträgt der öffnungswinkel des Spannkonus 25 40° oder 60° oder noch mehr, so verwindet sich der Dichtring 52 noch stärker und sein Bereich 62 nähert sich noch weiter der satten Anlage an der Stirnfläche 32.

Es ist zweckmäßig, den Dichtring aus einem Material herzustellen, dessen Elastizitätsmodul kleiner ist als derjenige des Spannkonus und dessen Zugfestigkeit im wesentlichen derjenigen des Spannkonus entspricht. Dadurch lassen sich auch große Drücke mit verhältnismäßig kleinen, die Abdichtung bewirkenden Drehmomenten bewältigen. Wenn beispielsweise für das Innenrohr Stahl C1117 benutzt wird, eignet sich ein Dichtring aus Aluminium 2024.

F i g. 9 zeigt einen Dichtring 64, der an seiner Innenseite eine durchgehende Gewindenut 66 aufweist, mit der er beispielsweise über das Gewinde 28 des inneren Rohres 26 geschraubt werden kann. Hierdurch wird das Einbringen des Dichtringes in die Ringnut erleichtert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 spannung erfolgte im bekannten Falle durch den Spannkonus in Verbindung mit angepaßten Schräg- Patentanspruche: flächen des prismatischen Ringes zum Zwecke der satten, vollflächigen Anlage der ebenen Dicbtungs-

1. Rohrschraubverbindung für unter Höchst- 5 ringfläche am Stützflansch.

druck stehende Leitungen mit einem aus elastisch Der Nachteil des nachträglichen Zusammenquet-

verformbarem Metall bestehenden Dichtring mit schens des Dichtungsringes ist zwar bei einer wasser-

Vollquerschnitt, der in eine äußere Umfangsnut dichten Rohrverbindung nach der USA.-Patentschrift

des inneren Rohrteils eingesetzt ist und einseitig 2 064140 dadurch vermieden, daß der Ring geschlitzt

axial durch einen Stützflansch und von außen her io ausgeführt ist Hierbei handelt es sich um einen Blech-

durch einen Spannkonus derart abgestützt ist, daß ring, der an den schräggestellten Schnittflächen, die

er bei axialer Verspannung verwunden wird, ge- durch ein Loch geschwächt sind, einer plastischen

kennzeichnet durch die Vereinigung föl- Verformung unterzogen werden, um die Flüssigkeits-

gender Merkmale: dichtung herzustellen. Eine solche Blechringdichtung

a) der Dichiring (42, 52) ist in einer Axialebene 15 mit plastischer Verformung wäre jedoch für unter aufgeschlitzt; Höchstdruck stehende Leitungen, insbesondere für

b) der Querschnitt des Dichtringes ist derart ab- Gasdruckleitungen, völlig ungeeignet.

gerundet und auf den Stützkonus abgestimmt, Es ist ferner eine Rohrverbindung bekannt (USA.-daß der Dichtring bei der axialen Verspan- Patentschrift 392 931), mittels welcher die Stirnseiten nung am Stützfiansch (32. 32a) radial nach 20 zweier Rohrenden unter Zwischenlage eines Dichtinnen abrollt; ringes aus Messing mit kreisrundem Querschnitt zu-

c) die lichte Weite des Dichtringes und der sammengeschraubt werden können. Da der Dichtring Durchmesser des Grundes der Umfangsnut aus Messingdraht gebogen ist, weist er eine axiale (30) sind derart bemessen, daß sich der Ring Schlitzung auf. Er wird in entspanntem Zustand in an seinem Schlitz schließt, bevor er am Nut- 25 eine zumindest an der Stirnseite eines der beiden grund zur Anlage kommt. Rohrteile vorgesehene Ringnut eingelegt, wobei der

2. Rohrschraubverbindung nach Anspruch 1, Frage, ob die Stirnflächen der Enden des Dichtrings dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des in dieser entspannten Lage bereits aneinanderliegen Dichtringes eiförmig gestaltet ist und das breitere oder nicht, keinerlei Bedeutung zugemessen wird. Die Ende dem axialen Stützflansch (32 bzw. 32 a) zu- 30 Stirnflächen werden dadurch gegeneinander gedruckt, gekehrt ist. daß der Dichtring auf einer konischen radial nach

3. Rohrschraubverbindung nach Anspruch 1, innen verlaufenden Außenflanke der Ringnut anliegt dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des und beim Zusammentreffen der Rohrenden unter der Dichtringes in seinem verbreiterten, dem axialen Wirkung der Stirnseite des anderen Rohrteils sich Stützflansch (32 bzw. 32 α) zugewandten Teil ei- 35 innerhalb der Ringnut in seinem Umfang verkürzt, nen radial äußeren Bereich (59) mit geringerem Dieser Dichtring befindet sich von Anfang an ständig Krümmungsradius und einen radial inneren, in Kontakt sowohl mit der Ringnut als auch mit der schwach gekrümmten Bereich (62) aufweist. Stirnseite des anderen Rohrteiles und soll den Grund

4. Rohrschraubverbindung nach einem der An- der Ringnut nie erreichen und bildet demgemäß dort sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der 40 auch keine Abdichtung. In diesem bekannten Falle Dichtring (64) an seiner radial inneren Begren- spielt es auch keine Rolle, ob die Stirnflächen der zung eine durchgehende Gewindenut (66) auf- Enden des Dichtringes axial verlaufen oder schräg, weist. Die Schwingungsfestigkeit dieser bekannten Rohrverschraubung ist gering, da der Dichtring lediglich zwi-

45 sehen zwei Auflagern eingespannt ist, gegen die er

sich lediglich unter Wirkung der Eigenspannung anlegt.

Es ist schließlich eine Abdichtung für Hochdruck-

Die Erfindung betrifft eine Rohrschraubverbindung gefäße bekannt (deutsche Patentschrift 713 101), bei für unter Höchstdruck stehende Leitungen mit einem 50 welcher der geschlossene Dichtring mit geringem Spiel aus elastisch verformbarem Metall bestehenden ein Stützglied umgibt. Beim Anziehen der Verbindung Dichtring mit Vollquerschnitt, der in eine äußere wird der Durchmesser des Dichtungsringes verringert Umfangsnut des inneren Rohrteils eingesetzt ist und und infolgedessen in tangentialer Richtung eine einseitig axial durch einen Stützflansch und von außen Druckspannung in seinem Querschnitt erzeugt. Wenn her durch einen Spannkonus derart abgestützt ist, daß 55 diese Druckspannung einen bestimmten Wert erreicht er bei axialer Verspannung verwunden wird. hat, kommt der Ring mit seiner zylindrischen Innen-

Bei einer bekannten Rohrverschraubung dieser fläche an dem Stützglied zur Auflage. Durch weiteres Bauart (USA.-Patentschrift 3 079 180) findet ein ge- Anziehen können die Flächendrücke erhöht werden, schlossener Ring prismatischen Querschnitts Verwen- ohne die Druckspannung im Ringquerschnitt zu verdung, der einerseits seiner Querschnittsgestalt wegen 60 größern.

und andererseits auf Grund der Tatsache, daß er an Es ist darüberhinaus durch die britische Patent-

Ort und Stelle nach dem Aufschieben über das Ge- schrift 805 350 bereits bekannt, einen oval gestalteten winde radial zusammengequetscht werden muß, Dichtring bei Verspannung zu verwinden, jedoch schwer herstellbar ist. Dieses Zusammenquetschen handelt es sich im bekannten Falle um einen hohlen bedingt außerdem eine Kaltverfestigung, die beim 65 Dichtungsring, der mit der großen Hauptachse seines weiteren Zusammendrücken besonders hohe Kräfte elliptischen Querschnitts im Winkel von 45° gegenerforderlich macht, über seiner Achse angestellt ist, so daß er zur

Die Verwindung des Dichtringes bei axialer Ver- Anpassung an verschiedene Dichtungsanordnungen