DE19852861C1 - Rohrpreßverbindung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rohrpreßverbindung, bestehend aus einem Preßfittingelement (1), das mindestens einen im Querschnitt wulstartig ausgebildeten, ein Dichtmittel (7) aufnehmenden Bereich (3) und einen daran anschließenden, der Einschubseite abgewandten zylindrisch ausgebildeten Bereich (4) aufweist, der einen Anschlag bildend in einen daran anschließenden zylindrisch ausgebildeten und einen geringeren Innendurchmesser aufweisenden Abschnitt übergeht und einem dünnwandigen Leitungsrohr (2), dessen glattendiger Endbereich nach dem Einschub in das Preßfittingelement am inneren Anschlag des Preßfittingelementes zur Anlage kommt und mittels eines das Preßfittingelement umfassenden, mindestens zwei Preßbacken aufweisenden Preßwerkzeuges nach dem Ansetzen und Schließen eine unlösbare, dichte Rohrpreßverbindung gebildet wird, wobei während des Verpressens die Preßbacken sowohl auf den Ringwulst einschließlich des darin eingelegten Dichtmittels als auch auf den der Einschubseite abgewandten zylindrisch ausgebildeten Abschnitt des Preßfittingelementes einwirken. DOLLAR A Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtmittel (7) ein ringförmiges metallisches Element ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrpreßverbindung, bestehend aus einem Preßfittingelement und einem darin eingeschobenen Leitungsrohr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Das Preßfitting-System für die Hausinstallation aus C-Stahl (Kohlenstoffstahl) oder hochlegiertem Stahl ist bekannt (siehe Prospekt der Mannesmann Pressfitting GmbH, Mannesmann Pressfitting-System/Sanitär, Ausgabe 8/94 und Mannesmann Pressfitting-System/Heizung, Ausgabe 11/94 oder DE-OS 27 25 280). Dieses System ist gekennzeichnet durch ein plastisch verformbares Preßfittingelement aus Metall, das je nach Ausbildung als Bogen oder T-Stück oder Muffe oder Übergangsstück mindestens einen im Querschnitt wulstartig ausgebildeten, einen Dichtring aufnehmenden Bereich aufweist, woran sich ein in Längsrichtung erstreckender zylindrisch ausgebildeter Bereich anschließt. Am Ende der Erstreckung dieses zylindrischen Bereiches ist eine radial nach innen sich erstreckende sickenförmige Vertiefung angepreßt, die als Anschlag für das einschiebbare glattendige dünnwandige Leitungsrohr aus Metall dient. Das dritte bereits schon genannte Element des Preßfitting-Systems ist der Dichtring. Dieser wird aus einem gummielastischen Werkstoff, wie z. B. Butylkautschuk meist in Form eines Runddichtringes hergestellt. Mittels eines mindestens zwei Preßbacken aufweisenden Preßwerkzeuges wird das wulstartige Ende des Preßfittingelementes plastisch und der darin eingeschlossene Dichtring elastisch verformt. Zusätzlich wird mit dem gleichen Preßvorgang imzylindrischen Bereich des Preßfittingelementes in unmittelbarer Nähe des wulstartigen Endes eine sickenförmige Vertiefung plastisch angepreßt, die auch das darunter liegende eingeschobene Leitungsrohr miterfaßt. Der nur elastisch verformte Dichtring übernimmt bei diesem Verbindungssystem die Dichtfunktion, während die angepreßte sickenförmige Vertiefung die durch den Innendruck entstehenden Längskräfte sowie einen Teil der Momente aufnimmt. Diese Rohrpreßverbindung mit einer Kombination aus einer plastischen Verformung der metallischen Elemente wie Preßfitting und Leitungsrohr und einer rein elastischen Verformung des eingelegten Dichtringes hat sich seit mehr als zwanzig Jahren in der Sanitär- und Heizungstechnik bewährt, da die Verpreßtechnik gegenüber Löten und Schweißen sowie Gewindeverbindungen hinsichtlich der Montagezeit und Vermeidung von Brandgefahr von Vorteil ist.

Nachteilig bei dieser Anordnung aber ist, daß bedingt durch das für den Dichtring verwendete Material der Einsatzbereich des Systems hinsichtlich der Temperatur und bezüglich der zu transportierenden Medien begrenzt ist.

In der Vergangenheit hat es schon Versuche gegeben, den Einsatzbereich des Preßfitting-Systems zu erweitern. Beispielsweise ist in der DE 195 44 161 A1 offenbart, die Querschnittsgeometrie und/oder die Struktur des verwendeten Dichtringes so zu verändern, daß auch ein Einsatz bis zu einer Temperatur von 300°C möglich ist. Dabei wird statt eines Dichtringes aus Butyl-Kautschuk einer auf der Basis von Fluorpolymeren verwendet. Die praktischen Versuche blieben aber nur unbefriedigend, da die grundsätzliche Problematik des stark unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Kunststoff für den Dichtring und Metall für das Preßfittingelement zwar etwas verringert, aber nicht beseitigt werden konnte. Die Akzeptanz zu transportierender aggressiver Medien ist dabei nicht untersucht worden, so daß auch dieses Problem weiterhin nicht gelöst ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rohrpreßverbindung anzugeben, die unter Beibehaltung der bewährten Verpreßtechnik universell einsetzbar ist und mit der insbesondere höhere Temperaturen und der Transport aggressiver Medien beherrschbar sind.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen festgelegt.

Nach der Lehre der Erfindung wird statt eines Dichtringes aus einem gummielastischen Werkstoff wie z. B. Butylkautschuk oder vergleichbaren Materialien ein ringförmiges metallisches Element als Dichtmittel eingesetzt. Beispielsweise kann dies ein Ring aus Kupfer sein, dessen Streckgrenze sehr viel niedriger liegt als die des aus Stahl gefertigten Preßfittingelementes bzw. Leitungsrohres. Beim Verpressen wird der Kupferring plastisch verformt und bildet mit dem Leitungsrohr und dem Ringwulst metallische Dichtflächenpaarungen, so daß die hydraulische Dichtheit gewährleistet ist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das metallische Element als Federelement auszubilden, wobei dessen nach der Verpressung sich einstellende Rückfederungskraft geringer ist als die Steifigkeit des plastisch verformten Ringwulstes. Die letztgenannte Bedingung bedeutet, daß die Dicke und die Federkonstante für das Federelement so gewählt werden, daß die sich nach der Verpressung ergebende Rückfederungskraft nicht ausreicht, um den plastisch verformten Ringwulst aufzubiegen. Andererseits muß die Rückfederungskraft so groß sein, daß auch unter Langzeiteinwirkung eine metallische Dichtung gewährleistet ist.

Der Vorteil der vorgeschlagenen Anordnung ist darin zu sehen, daß der Einsatzbereich des Systems hinsichtlich Temperatur und Transport kritischer Medien durch den verwendeten Werkstoff für das Leitungsrohr und das Preßfittingelement bestimmt werden und nicht durch den bisher üblichen gummielastischen Werkstoff für den Dichtring. Erfindungswesentlich ist daher, daß die bei Rohrpreßverbindungen als bisher unabdingbar gehaltene Kombination von metallischen Elementen (Preßfittingelement, Leitungsrohr) mit gummielastischen nichtmetallischen Elementen (Dichtring) verlassen wurde und alle drei Elemente, d. h. Preßfittingelement, Leitungsrohr und Dichtmittel aus Metall sind. Im Falle der Ausbildung des Dichtmittels als Federelement wird im Regelfall dies aus einem hochlegierten Stahl gefertigt, ein Werkstoff, der dem für das Preßfittingelement und das Leitungsrohr verwendeten Werkstoff mindestens gleichwertig ist.

Um das Federelement in einfacher Weise montieren zu können, ist der äußere Durchmesser des Federelementes auf einen Wert verringerbar, der höchstens gleich oder kleiner ist als der Durchmesser der der Einschubseite zugewandten Öffnung des Preßfittingelementes. Alternativ ist es auch möglich, das Federelement in das noch nicht endgültig geformte Preßfittingelement vorab einzulegen und anschließend die Wulstform anzupressen.

Vorzugsweise besteht das Federelement aus einem dünnen Blechstreifen mit einer Dicke im Bereich von 0,1 bis 0,4 mm. Das Federelement kann zu verschiedenen Querschnittskonfigurationen geformt werden, denen aber allen gemeinsam ist, daß diese mindestens eine dem Leitungsrohr zugewandte Kontaktfläche aufweisen. Im Regelfall wird das Federelement mindestens eine dem Leitungsrohr und dem Ringwulst zugewandte Kontaktfläche aufweisen. Als Sonderfall können auch je zwei Kontaktflächen gebildet werden, im Sinne einer zweifachen Sicherheit, falls eine Dichtebene versagen sollte. Die Querschnittskonfiguration des Federelements kann auch so ausgebildet sein, daß diese dem einzuschiebenden Leitungsrohr nur einen geringen Widerstand, aber dem herauszuziehenden Leitungsrohr einen großen Widerstand entgegensetzt. Dann ist beispielsweise das Federelement mit einer auf das Leitungsrohr gerichteten in Richtung des Einschiebens geneigten Ausklinkung versehen. Damit erfüllt das Federelement eine Doppelfunktion; einmal die Dichtfunktion und zum anderen eine Sicherung gegen unbeabsichtigtes Herausziehen des Leitungsrohres aus dem Preßfittingelement vor der Verpressung. Dieses Herausziehen kann auftreten, wenn bei der Installation des vorverlegten Leitungsrohrabschnittes beispielsweise versucht wird, die Länge eines etwas zu kurz geschnittenen Leitungsrohres auszugleichen. Dabei kann durch das Herausziehen eine Positionierung zwischen eingeschobenem Leitungsrohr und Preßfittingelement sich ergeben, mit der eine einwandfreie Verpressung nicht mehr gewährleistet ist.

In der Zeichnung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele die erfindungsgemäß ausgebildete Rohrpreßverbindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Längsschnitt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten Rohrpreßverbindung vor der Verpressung

Fig. 2 das Detail "X"

Fig. 3 wie Fig. 1, aber nach der Verpressung

Fig. 4 das Detail "X"

Fig. 5-16 Ausführungsbeispiele für das Federelement nach der Montage aber vor der Verpressung

Fig. 17 Ausführungsbeispiel mit Ausziehsicherung

In Fig. 1 ist in einem Längsschnitt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäß ausgebildeten Rohrpreßverbindung dargestellt. Diese Rohrpreßverbindung besteht aus einem Preßfittingelement 1 und einem darin eingeschobenen Leitungsrohr 2. Das Preßfittingelement 1 weist in bekannter Weise einen nach außen sich erstreckenden wulstförmig ausgebildeten Bereich 3 auf, einen daran sich anschließenden zylindrisch ausgebildeten Abschnitt 4, der mit einem Absatz 5 versehen übergeht in einen einen geringeren Durchmesser aufweisenden ebenfalls zylindrisch ausgebildeten Abschnitt 6. Das hier dargestellte Preßfittingelement 1 kann Bestandteil einer Muffe, eines Bogens, eines T-Stückes, eines Reduzierstückes oder dergleichen sein. Im Unterschied zum bekannten Stand der Technik ist im wulstförmig ausgebildeten Bereich 3 kein Dichtring aus Butylkautschuk, sondern ein metallisches Federelement 7 angeordnet. Die hier dargestellte Querschnittskonfiguration entspricht in etwa einer Brezelform, deren Abrundungsbereich der Einschubseite zugewandt ist. Die Einschubrichtung des Leitungsrohres 2 in das Preßfittingelement 1 ist mit einem dick ausgezogenen Pfeil 8 und die Gegenrichtung mit einem mit gestrichelten Linien dargestellten Pfeil 9 gekennzeichnet.

Um das Federelement 7 montieren zu können, muß der äußere Durchmesser so weit verringerbar sein, daß er höchstens gleich oder kleiner ist als der Durchmesser 10 der der Einschubseite zugewandten Öffnung des Preßfittingelementes 1. Die Montage kann erleichtert werden, wenn dieser Durchmesser 10 der Öffnung größer als ansonsten üblich gewählt wird. Alternativ ist es auch möglich, das Federelement 7 in das noch nicht endgültig geformte Preßfittingelement einzulegen und anschließend den wulstförmig ausgebildeten Bereich 3 anzuformen.

Das Detail "X" (Fig. 2) zeigt deutlicher als die Darstellung in Fig. 1, daß das Federelement 7 im Durchmesser verringerbar ist, um eine Montage durch die Öffnung 16 des Preßfittingelementes 1 zu ermöglichen. Weiterhin ist erkennbar, daß nach der Montage, aber vor der Verpressung der innere Durchmesser 17 des Federelementes 7 größer ist als der äußere Durchmesser 18 des eingeschobenen Leitungsrohres 2. Das hat den Vorteil, daß das Leitungsrohr 2 ohne Widerstand in das Preßfittingelement 1 einschiebbar ist und durch das noch nicht verpreßte Federelement 7 keine radiale Kraft auf das Leitungsrohr 2 ausgeübt wird.

Fig. 3 zeigt die gleiche Rohrpreßverbindung wie Fig. 1, aber nach der Verpressung. Das plastisch verformte Preßfittingelement 1' so wie der plastisch verformte Ringwulst 3' und das elastisch verformte Federelement 7' sind im Unterschied zu Fig. 1 mit einem Hochstrich gekennzeichnet.

Das Detail "X" (Fig. 4) verdeutlicht die Verhältnisse nach der Verpressung. Das Federelement 7' ist durch die plastische Verformung des Ringwulstes 3' elastisch zusammengedrückt, so daß die beiden konvex gekrümmten Bereiche 19, 20 des Federelementes 7' metallisch abdichtend zum einen am Scheitelbereich des Ringwulstes 3' und zum anderen auf dem Leitungsrohr 2 zur Anlage kommen. Die Festigkeitsebene und damit die axiale Sicherung gegen ein Herausschieben des Leitungsrohres 2 aus dem Preßfittingelement 1 bilden die beiden durch die Verpressung angeformten Sicken 14, 15 zum einen im zylindrischen Abschnitt 4 des Preßfittingelementes 1' und zum anderen im Leitungsrohr 2.

In den Fig. 5-16 sind Ausführungsbeispiele für das Federelement 7.1-7.12 nach der Montage in das Preßfittingelement 1, aber vor der Verpressung dargestellt, wobei die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform 7.1 identisch ist mit der Darstellung in Fig. 1 und 2. Den Darstellungen in den Fig. 6, 7, 9, 10, 12 sowie 16 ist zu entnehmen, daß für die Form des Ringwulstes 3 die Lage des gekrümmten abstützenden Abschnittes des Federelementes 7 von Bedeutung ist. Liegt dieser Abschnitt der Einschubseite zugewandt, dann wird wie Fig. 5, 8 zeigt, eine Form des Ringwulstes 3 gewählt mit einem die Öffnung 16.1 bildenden radial geraden Abschnitt 22. Liegt der abstützende Abschnitt dagegen der Einschubseite abgewandt, dann verläuft der die Öffnung 16.2 bildende Abschnitt 23 schräg (siehe Fig. 6, 7, 9, 10, 12, 13). Um die richtige Positionierung des Federelementes bei der Montage zu erleichtern, kann das Federelement 7.3, 7.6, 7.7, 7.8, 7.9 mindestens einen in die Öffnung 16.2 sich erstreckenden Abschnitt 11, 12 aufweisen (siehe Fig. 7, 10, 11, 12, 13). Der in der Bohrung der Öffnung 16.1 anliegende Abschnitt 11 kann zusätzlich ein in Richtung Scheitelbereich des Ringwulstes 3.1 liegende Abwinkelung 13 aufweisen (Fig. 11).

Eine Sonderstellung nimmt die Ausführungsform des Federelementes 7.11 gemäß Fig. 15 ein. Diese weist zwei im axialen Abstand voneinander liegende konvex gekrümmte Bereiche 24, 25 auf, die mit jeweils zwei Bereichen im Ringwulst 3.4 und zwei Bereichen auf dem Leitungsrohr 2 in Kontakt treten. Das bedeutet eine Art Doppelsicherung, falls eine Dichtflächenpaarung versagen sollte.

In Fig. 17 ist eine Ausführungsform eines Federelementes 7.13 dargestellt, die mit einer Ausziehsicherung versehen ist. Dazu weist das Federelement 7.13 mindestens eine am Umfang angeordnete Ausklinkung 21 auf, die dem Leitungsrohr 2 zugewandt und in Einschubrichtung 8 geneigt ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß beim Einschieben 8 des Leitungsrohres 2 in das Preßfittingelement 1 der die Ausklinkung 21 aufweisende Abschnitt 26 elastisch nachgibt. Wird dagegen versucht, vor der Verpressung das Leitungsrohr 2 wieder herauszuziehen 9, dann würden sich die oder mehrere Ausklinkungen 21 in die äußere Oberfläche des Leitungsrohres 2 eingraben und somit das Leitungsrohr 2 fixieren.

Claims (16)

1. Rohrpreßverbindung, bestehend aus einem Preßfittingelement, das mindestens einen im Querschnitt wulstartig ausgebildeten, ein Dichtmittel aufnehmenden Bereich und einen daran anschließenden, der Einschubseite abgewandten zylindrisch ausgebildeten Bereich aufweist, der einen Anschlag bildend in einen daran anschließenden zylindrisch ausgebildeten und einen geringeren Innendurchmesser aufweisenden Abschnitt übergeht und einem dünnwandigen Leitungsrohr, dessen glattendiger Endbereich nach dem Einschub in das Preßfittingelement am inneren Anschlag des Preßfittingelementes zur Anlage kommt und mittels eines das Preßfittingelement umfassenden, mindestens zwei Preßbacken aufweisenden Preßwerkzeuges nach dem Ansetzen und Schließen eine unlösbare, dichte Rohrpreßverbindung gebildet wird, wobei während des Verpressens die Preßbacken sowohl auf den Ringwulst einschließlich des darin eingelegten Dichtmittels, als auch auf den der Einschubseite abgewandten zylindrisch ausgebildeten Abschnitt des Preßfittingelementes einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtmittel ein ringförmiges metallisches Element ist.

2. Rohrpreßverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Element als Federelement (7) ausgebildet ist, dessen nach der Verpressung sich einstellende Rückfederungskraft für eine metallische Dichtung ausreichend, aber geringer ist als die Steifigkeit des plastisch verformten Ringwulstes.

3. Rohrpreßverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (7) mindestens einen dem eingeschobenen Leitungsrohr (2) zugewandten Abschnitt aufweist, der nach der Verpressung mit dem jeweiligen Bereich des Leitungsrohres (2) eine metallische Dichtflächenpaarung bildet.

4. Rohrpreßverbindung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (7) mindestens einen dem Ringwulst (3) und dem eingeschobenen Leitungsrohr (2) zugewandten Abschnitt aufweist, der nach der Verpressung mit dem jeweiligen Bereich des Ringwulstes (3) und des Leitungsrohres (2) eine metallische Dichtflächenpaarung bildet.

5. Rohrpreßverbindung nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (7) im Montagezustand auf einen Wert seines äußeren Durchmessers verringerbar ist, der höchstens gleich oder kleiner ist als der Durchmesser (10) der der Einschubseite zugewandten Öffnung (16) des Preßfittingelementes (1).

6. Rohrpreßverbindung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (7) aus einem dünnen Blechstreifen geformt wird.

7. Rohrpreßverbindung nach den Ansprüchen 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Querschnittskontur des Federelementes (7.1-7.3, 7.5, 7.10, 7.12) in der Kontaktzone zum Scheitelbereich des Ringwulstes (3.1, 3.2, 3.3, 3.5) und zum Leitungsrohr (2) hin konvex gekrümmt ist.

8. Rohrpreßverbindung nach den Ansprüchen 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Querschnittskontur des Federelementes (7.4, 7.6, 7.7, 7.8, 7.9) in der Kontaktzone zum Scheitelbereich des Ringwulstes (3.1, 3.2) konvex gekrümmt und zum Leitungsrohr (2) parallelliegend gerade ist.

9. Rohrpreßverbindung nach den Ansprüchen 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Querschnittskontur des Federelementes (7.11) zwei im axialen Abstand voneinander konvex gekrümmte Bereiche (24, 25) aufweist, die mit je zwei Kontaktzonen des Ringwulstes (3.4) und zwei Kontaktzonen des Leitungsrohres (2) in Berührung kommen.

10. Rohrpreßverbindung nach den Ansprüchen 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (7.3, 7.6, 7.7, 7.8) mindestens einen mindestens in die Öffnung (16) des Preßfittingelementes (1) sich erstreckenden parallelliegenden Abschnitt (11, 12.1) aufweist.

11. Rohrpreßverbindung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (7.7, 7.8) zwei durch die Öffnung (16) sich erstreckende parallelliegende Abschnitte (11, 12) aufweist.

12. Rohrpreßverbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der den Bohrungsbereich der Öffnung (16) kontaktierende Abschnitt (11) zum Scheitelbereich des Ringwulstes (3.1) hin eine Abwinkelung (13) aufweist.

13. Rohrpreßverbindung nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (7.13) eine Querschnittskonfiguration aufweist, die dem in das Preßfittingelement (1) einzuschiebenden Leitungsrohr (2) weniger Widerstand entgegensetzt als dem aus dem Preßfittingelement (1) herauszuziehenden Leitungsrohr (2).

14. Rohrpreßverbindung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (7.13) mindestens eine am Umfang angeordnete und dem Leitungsrohr (2) zugewandte und in Einschubrichtung (8) geneigte Ausklinkung (21) aufweist.

15. Rohrpreßverbindung nach einem der Ansprüche 2-14, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (7) aus einem hochlegierten Stahl gefertigt ist.

16. Rohrpreßverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Element aus einem plastisch verformbaren Werkstoff hergestellt ist, dessen Streckgrenze weit unterhalb der Streckgrenze des Preßfittingelementes und des Leitungsrohres (2) liegt.