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DE20314133U1 - Connecting system for pipes and suchlike carrying especially carbon dioxide under pressure has co-relationship between cross section of non-compressed circumferential seal, groove depth and gap width as well as groove length - Google Patents

Connecting system for pipes and suchlike carrying especially carbon dioxide under pressure has co-relationship between cross section of non-compressed circumferential seal, groove depth and gap width as well as groove length Download PDF

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DE20314133U1
DE20314133U1 DE20314133U DE20314133U DE20314133U1 DE 20314133 U1 DE20314133 U1 DE 20314133U1 DE 20314133 U DE20314133 U DE 20314133U DE 20314133 U DE20314133 U DE 20314133U DE 20314133 U1 DE20314133 U1 DE 20314133U1
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Abstract

A connecting system for pipes, fittings and units for the carrying of pressurized media has a first (1) and second (2) coupling section, and an elastomer, gas-permeable seal (3) fitted in a groove (4). The connecting system for pipes, fittings and units for the carrying of pressurized media has a first (1) and second (2) coupling section, and an elastomer, gas-permeable seal (3) fitted in a groove (4). The cross section of the non-compressed seal, the groove depth (T) and gap width (s) as well as the groove length are co-related in such a way that in a ratio of a permeation-effective partial circumferential surface of the seal to the contact length, determining a permeation through the seal, the partial circumferential face is not greater than half the value of a cross sectional face of the deformed seal extending perpendicularly to the axial direction (X-X). An independent claim is included for a circumferential seal for a connecting system.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungssystem für Leitungen, Armaturen oder Aggregate, die zur Führung eines mit einem gegenüber einem Vergleichsdruck erhöhten Druck beaufschlagten Fluids bestimmt sind, insbesondere für Kohlendioxid führende Systeme, umfassend ein erstes Kupplungsteil, wie ein Gehäuseteil, ein entlang einer Achse in das erste Kupplungsteil einführbares zweites Kupplungsteil, wie ein Steckerteil, und mindestens eine aus einem Elastomer bestehende, gaspermeable Umfangsdichtung, die in einer, eine Nuttiefe und eine Nutlänge aufweisenden Nut angeordnet ist, welche umfangsgemäß in einem der beiden Kupplungsteile ausgebildet ist, wobei das eine Kupplungsteil mit einem Schaft in eine runde Aufnahmeöffnung des anderen Kupplungsteiles einsteckbar ist, die Umfangsdichtung nach dem Einstecken unter Deformation und Erzeugung einer radialen Vorpreßkaft einen Spalt mit einer Spaltweite zwischen dem Außenradius des Schaftes und dem Innenradius der Aufnahmeöffnung abdichtet und dabei zumindest über eine senkrecht zum jeweiligen Radius der Kupplungsteile in axialer Richtung verlaufende Kontaktlänge an den Kupplungsteilen anliegt.The present invention relates to a connection system for Pipes, fittings or units that are used to guide one with one versus one Comparative pressure increased Pressurized fluids are intended, especially for carbon dioxide premier Systems comprising a first coupling part, such as a housing part, an insertable into the first coupling part along an axis second coupling part, such as a plug part, and at least one made of an elastomer, gas permeable peripheral seal, the arranged in a groove having a groove depth and a groove length which is circumferentially in one is formed of the two coupling parts, the one coupling part with a shaft in a round receiving opening of the other coupling part is insertable, the peripheral seal after insertion under deformation and generating a radial prepress a gap with a Gap width between the outer radius of the shaft and the inner radius of the receiving opening seals while doing so at least about one perpendicular to the respective radius of the coupling parts in the axial Direction of contact length rests on the coupling parts.

Das Erfordernis einer Abdichtung entsteht überall dort, wo Räume mit unterschiedlichen Drücken voneinander getrennt werden müssen. Durch die Druckdifferenz entsteht bei einem Verbindungssystem der vorstehend beschriebenen Art in dem Spalt zwischen den Kupplungsteilen eine Strömung, die durch die Verwendung der Umfangsdichtung unterbunden werden soll. Für solche Dichtungen werden in der Fluidtechnik überwiegend elastomere Werkstoffe, z.B. in Form von O-Ringen, eingesetzt. Voraussetzung für die Erzielung der Dichtwirkung ist dabei das Vorhandensein einer Vorpreßkraft bzw. Vorspannung gegen die abzudichtenden Flächen, die unter Ausnutzung der Formelastizität der Dichtung bei ihrem Einbau erzeugt wird.The need for a seal arises everywhere wherever rooms with different pressures must be separated from each other. The pressure difference in a connection system creates the type described above in the gap between the coupling parts a current which are prevented by using the peripheral seal should. For such seals are predominantly elastomeric materials in fluid technology, e.g. in the form of O-rings. Prerequisite for achievement the sealing effect is the presence of a pre-pressing force or Preload against the surfaces to be sealed, taking advantage of of formula elasticity the seal is created when it is installed.

Ein System, das zur Führung eines mit einem Druck beaufschlagten Fluids bestimmt ist, stellt in Kraftfahrzeugen beispielsweise der Kältekreislauf von Klimaanlagen dar. In einem solchen System werden bisher verschiedene Halogen-Kohlenwasserstoff-Verbindungen, wie ein unter dem Namen R134a bekanntes, hauptsächlich aus Tetrafluoräthan bestehendes Kältemittel, eingesetzt. Da alle organischen Stoffe gasdurchlässig sind, kommt es trotz Einsatz der Dichtungen – hauptsächlich infolge von Permeation durch die Umfangsdichtung – zu einem unvermeidbaren Fluidstrom des Kältemittels vom Raum des höheren in den Raum des niedrigeren Druckes (Partialdruckes).A system that is used to manage a is pressurized fluid is determined in motor vehicles for example the refrigeration cycle of air conditioning systems. In such a system so far, different Halo-hydrocarbon compounds, like one known under the name R134a, consisting mainly of tetrafluoroethane Refrigerant used. Since all organic substances are gas-permeable, it is used in spite of use of seals - mainly as a result from permeation through the peripheral seal - to an inevitable fluid flow of the refrigerant from the space of the higher in the space of the lower pressure (partial pressure).

Hierbei ist es bekannt, daß die durch Permeation verursachte Leckmenge durch die Betriebsbedingungen des Systems, wie Druck und Temperatur, die Permeabilität der für das Verbindungssystem eingesetzten Elastomerdichtungen und die Dichtungsgeometrie bestimmt wird.It is known that the by Leakage caused by the operating conditions of the System, such as pressure and temperature, the permeability of the connection system used elastomer seals and the seal geometry determined becomes.

Die Permeabilität wiederum ist materialabhängig und wird ursächlich durch die Löslichkeit des Fluids und seine Diffusionsgeschwindigkeit im Dichtungsmaterial beeinflußt. Man geht dabei davon aus, daß auf der Seite des höheren Drucks an der Dichtung eine Absorption, dann innerhalb der Dichtung eine Diffusion und schließlich auf der Seite des niedrigeren Drucks eine Desorption auftritt. Im stationären Zustand, d.h. bei Sättigung des Elastomers mit dem Fluid, werden dabei der Absorptions- und der Desorptionsprozeß durch das Henry-Gesetz und der Diffusionsprozeß durch das erste Fick'sche Gesetz beschrieben.The permeability in turn depends on the material and becomes causal through solubility of the fluid and its rate of diffusion in the sealing material affected. It is assumed that the side of the higher Pressure on the seal an absorption, then within the seal a diffusion and finally desorption occurs on the lower pressure side. in the stationary Condition, i.e. when saturated of the elastomer with the fluid, the absorption and the desorption process through Henry's law and the diffusion process described by Fick's first law.

Zur Bestimmung der auftretenden Menge Q des infolge von Permeation durch die Umfangsdichtung durchgesetzten Fluids geht man ausgehend von diesen Gesetzen – wie in der DIN 53 536 beschrieben – von der Gleichung. To determine the amount occurring Q of the permeation through the peripheral seal Fluids are based on these laws - as described in DIN 53 536 - on the Equation.

Figure 00020001
Figure 00020001

aus, in der P die Permeationskonstante des Dichtungsmaterials, t die zugrundegelegte Zeit, z.B. ein Jahr, Δp die abzudichtende Druckdifferenz zwischen einem erhöhten Druck p1 des abzudichtenden Fluids und einem Vergleichsdruck p2 und A/L ein Verhält nis der Querschnittsfläche A der deformierten Umfangsdichtung zu einer Permeationslänge L durch die Dichtung darstellt, wobei letztere durch die axiale Längserstreckung der deformierten Dichtung zwischen den beiden Kupplungsteilen bestimmt wird. Der Gleichung liegt dabei zu Grunde, daß die Dichtung als planparallele Platte aufgefaßt wird. Die Gleichung veranschaulicht eine lineare, proportionale Abhängigkeit der Menge Q des durch die Umfangsdichtung durchgesetzten Fluids – im Folgenden auch als Leckmenge bezeichnet – von der Querschnittsfläche A der deformierten Umfangsdichtung und eine lineare, proportionale Abhängigkeit vom Kehrwert der mittleren Permeationslänge L, woraus sich bei vorgegebenem Systemdruck p und vorgegebener Betriebsdauer t zur Erzielung einer geringen Leckmenge Q vom Grundsatz her ergibt, die Querschnittsfläche A der deformierten Umfangsdichtung möglichst klein und die mittlere Permeationslänge L möglichst groß zu wählen.from, in which P is the permeation constant of the sealing material, t is the underlying time, for example one year, Δp is the pressure difference to be sealed between an increased pressure p 1 of the fluid to be sealed and a comparison pressure p 2 and A / L is a ratio of the cross-sectional area A of the deformed peripheral seal represents a permeation length L through the seal, the latter being determined by the axial longitudinal extent of the deformed seal between the two coupling parts. The equation is based on the fact that the seal is conceived as a plane-parallel plate. The equation illustrates a linear, proportional dependency of the amount Q of the fluid passed through the circumferential seal - hereinafter also referred to as the leakage amount - on the cross-sectional area A of the deformed circumferential seal and a linear, proportional dependence on the reciprocal of the mean permeation length L, which results from a given system pressure p and the predetermined operating time t to achieve a small leakage quantity Q results in principle from making the cross-sectional area A of the deformed peripheral seal as small as possible and the mean permeation length L as large as possible.

In der Praxis sind einer derartigen Dimensionierung jedoch Grenzen gesetzt, da zur Gewährleistung einer grundsätzlichen Funktionstauglichkeit des Verbindungssystems unter dem Gesichtspunkt des Ausgleichens von Fertigungstoleranzen der Kupplungsteile die Querschnittsfläche der deformierten Umfangsdichtung in zur Gleichung gegenläufiger Weise möglichst groß gewählt werden muß.In practice, such are Dimensioning, however, set limits, as to ensure a basic Functionality of the connection system from the point of view the compensation of manufacturing tolerances of the coupling parts Cross sectional area the deformed peripheral seal in a manner opposite to the equation preferably be chosen large got to.

Des Weiteren ist zu beachten, daß die Permeationskonstante P einen exponentiell ansteigenden Verlauf mit der Temperatur zeigt, was beispielsweise in dem Artikel "Gasdurchlässigkeit von Elastomeren" von W. Beckmann in Sonderdruck aus Kautschuk + Gummi Kunststoffe, 44. Jg., Heft 4/91, Seiten 323–329, Dr. Alfred Hüthig Verlag, Heidelberg beschrieben ist.It should also be noted that the permeation constant P has an exponentially increasing Ver run with temperature shows what, for example, in the article "Gas permeability of elastomers" by W. Beckmann in a special print made of rubber + rubber plastics, 44th volume, issue 4/91, pages 323-329, Dr. Alfred Hüthig Verlag, Heidelberg is described.

Aus der DE 100 47 872 A1 ist ein Leitungsverbinder bekannt, bei dem unter Berücksichtigung des genannten Grundsatzes das Dichtungsmaterial sich in bevorzugter. Ausführung über eine Länge erstreckt, die sehr viel größer ist als seine radial gemessene Dichtungsdicke, woraus sich nachteiligerweise aber aufgrund der Tatsache, daß kraftschlüssige Verbindungen unter pulsierendem Druck dazu neigen, sich zu lockern, bei dem bekannten System die Notwendigkeit ergibt, die Dichtung mittels eines selbsthemmenden Keils zu verpressen.From the DE 100 47 872 A1 a line connector is known in which, taking into account the principle mentioned, the sealing material is preferred. Execution extends over a length which is much greater than its radially measured seal thickness, which disadvantageously arises in the known system, however, due to the fact that positive connections tend to loosen under pulsating pressure, the seal by means of a self-locking wedge.

Bei einem im Betrieb auftretenden Druck des Kältemittels R134a, dessen oberes Niveau etwa bei 30 bar und dessen unteres Niveau etwa bei 3 bar liegt, wird bisher eine Leckmenge Q von nicht weniger als 5 bis 9 g pro Jahr und Verbindung erreicht und toleriert. Da die genannten Fluor-Kohlenwasserstoffe ein hohes sogenanntes Treibhaus-Potential aufweisen und unter Bildung von giftigen bzw. reizenden Spaltprodukten abgebaut werden, entsteht daher bei der Vielzahl von mit Klimaanlagen ausgerüsteten Kraftfahrzeugen, derzeit allein in Deutschland etwa zwölf Millionen, eine hohe Umweltgefährdung.With a occurring in the enterprise Refrigerant pressure R134a, the upper level of which is around 30 bar and the lower level is around 3 bar, so far there is a leakage quantity Q of no less achieved and tolerated as 5 to 9 g per year per compound. There the fluorocarbons mentioned have a high so-called greenhouse potential have and with the formation of toxic or irritating fission products dismantled, therefore arises with the multitude of with air conditioning equipped Motor vehicles, currently around twelve million in Germany alone, a high environmental hazard.

In der Kraftfahrzeugtechnik werden aufgrund dessen erhebliche Anstrengungen unternommen, die bekannten Kältemittel durch weniger bedenkliche Stoffe, insbesondere durch das in der Natur ohnehin vorkommende und beispielsweise durch die Fotosynthese der Pflanzen natürlich abbaubare Kohlendioxid, zu substituieren. Der Einsatz von Kohlendioxid als Kältemittel in einer Klimaanlage ist mit dem Vorteil einer vielfach höheren volumenstrombezogenen Kälteleistung verbunden, erfordert jedoch auch den Übergang zu erhöhten Drücken und Temperaturen bei den Wärmeaustauschprozessen. So ist für den im Betrieb einer CO2 Klimaanlage auftretenden Druck ein oberes Niveau von etwa 180 bar und bei einer Temperatur von – 40 °C ein unteres Niveau von etwa 10 bar charakteristisch, wodurch sich die aufgezeigte Problematik der Abdichtung noch verschärft. Die geforderte Temperaturbeständigkeit der Verbindung im oberen Bereich liegt dabei bei 200 °C, so daß mit sehr großen Permeationskonstanten zu rechnen ist. Außerdem muß beim Einsatz von Kohlendioxid beachtet werden, daß dieses in einer Reihe der Gase nach Stickstoff, Sauerstoff, Helium und Wasserstoff die relativ größte Permeationskonstante für die meisten üblichen Dichtungswerkstoffe aufweist, wie dies beispielsweise aus einer entsprechenden Gegenüberstellung in dem vorgenannten Artikel hervorgeht.Because of this, considerable efforts are being made in motor vehicle technology to replace the known refrigerants with less harmful substances, in particular with carbon dioxide, which occurs naturally in nature and is naturally degradable, for example, through the photosynthesis of plants. The use of carbon dioxide as a refrigerant in an air conditioning system is associated with the advantage of a much higher volumetric flow-related cooling capacity, but also requires the transition to increased pressures and temperatures in the heat exchange processes. An upper level of about 180 bar and a lower level of about 10 bar at a temperature of - 40 ° C are characteristic of the pressure that occurs during operation of a CO 2 air conditioning system, which exacerbates the problem of sealing shown. The required temperature resistance of the connection in the upper range is 200 ° C, so that very large permeation constants can be expected. In addition, when using carbon dioxide, it must be noted that this has the relatively largest permeation constant for most common sealing materials in a number of gases after nitrogen, oxygen, helium and hydrogen, as can be seen, for example, from a corresponding comparison in the aforementioned article.

In dem deutschen Gebrauchsmuster DE 200 02 810 U1 wurde ein Verbindungssystem mit einem speziellen Dichtungsteil beschrieben, das aus einem elastomerbeschichteten Wellrohr besteht. Dieses Dichtungsteil soll die Dichtungsanforderungen für Gase, wie Kohlendioxid oder Wasserstoff, erfüllen und axial soweit elastisch sein, daß es in einem herkömmlichen Stecksystem mit axialem Spiel eingesetzt werden kann. Diese Steckkupplung hat sich grundsätzlich in der Praxis bewährt, wobei jedoch in Verbindung mit den elastomerbeschichteten metallischen Dichtungselementen nachteiligerweise hohe Steckkräfte und schwer einzuhaltende Fertigungstoleranzen auftreten.In the German utility model DE 200 02 810 U1 described a connection system with a special sealing part, which consists of an elastomer-coated corrugated tube. This sealing part is intended to meet the sealing requirements for gases such as carbon dioxide or hydrogen and to be axially elastic to the extent that it can be used in a conventional plug-in system with axial play. This plug-in coupling has generally proven itself in practice, but in connection with the elastomer-coated metallic sealing elements disadvantageously high plug-in forces and manufacturing tolerances that are difficult to maintain occur.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verbindungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das ohne zusätzlich notwendige Stütz- oder Montagehilfen für die Dichtung, wie einen selbsthemmenden Keil oder dergleichen, bei einer geringen Menge des durch die Umfangsdichtung durchgesetzten Fluids unter hohen Systemdrücken, insbesondere unter Systemdrücken von bis zu mehr als 150 bar, und bei Beständigkeit im Temperaturbereich von –40 °C bis über 200 °C niedrige bei der Montage auftretende Steckkräfte und eine hohe Funktionssicherheit, d.h. einen zuverlässigen Ausgleich der Fertigungstoleranzen der Kupplungsteile, gewährleistet.The present invention lies the task is based on a connection system of the aforementioned Kind of creating that without additional necessary support or assembly aids for the seal, such as a self-locking wedge or the like a small amount of the penetrated by the peripheral seal Fluids under high system pressures, especially under system pressures of up to more than 150 bar and with resistance in the temperature range low from –40 ° C to over 200 ° C insertion forces occurring during assembly and high functional reliability, i.e. a reliable one Compensation of the manufacturing tolerances of the coupling parts guaranteed.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Querschnitt der unverpreßten Umfangsdichtung, die Nuttiefe und die Spaltweite sowie die Nutlänge derart aufeinander abgestimmt sind, daß in einem, eine Permeation durch die Umfangsdichtung bestimmenden Verhältnis einer permeationswirksamen Teilumfangsfläche der Umfangsdichtung zu der Kontaktlänge die Teilumfangsfläche nicht größer ist als der halbe Wert einer senkrecht zur axialen Richtung verlaufenden Querschnittsfläche der deformierten Umfangsdichtung.According to the invention, this is achieved by that the Cross section of the unpressed Circumferential seal, the groove depth and the gap width and the groove length in such a way are coordinated that in one, a ratio determining a permeation through the circumferential seal permeation effective partial peripheral surface of the peripheral seal the contact length the partial circumferential area is not bigger than half the value of a perpendicular to the axial direction Cross sectional area the deformed peripheral seal.

Der Erfindung liegt zunächst die Erkenntnis zu Grunde, daß es möglich ist, durch eine gezielte Abstimmung der genannten Größen aufeinander in einem Verbindungssystem eine Abdichtung zu schaffen, bei der eine Permeation durch die Umfangsdichtung nicht durch das Verhältnis der in axialer Richtung verlaufenden Querschnittsfläche der deformierten Umfangsdichtung zur axialen Länge der Umfangsdichtung bestimmt wird, sondern durch das Verhältnis einer permeationswirksamen Teilumfangsfläche der Umfangsdichtung zu der Kontaktlänge, über die die Umfangsdichtung senkrecht zum jeweiligen Radius der Kupplungsteile in axialer Richtung an den Kupplungsteilen anliegt. Des Weiteren liegt der Erfindung die Erkenntnis zu Grunde, daß diese Teilumfangsfläche durch die Abstimmung der genannten Größen aufeinander sehr viel kleiner gestaltet werden kann als die in axialer Richtung verlaufende Querschnittsfläche und daß dies, wenn das verringerte Verhältnis der Teilumfangsfläche zur Kontaktlänge bei der Anwendung der bekannten Berechnungsgleichung zur Dimensionierung der Dichtungsgeometrie berücksichtigt wird, zu konstruktiven Vorteilen führt, die sich bei einer vorgegebenen maximal zulässigen Leckmenge in verringerten notwendigen Steckkräften ausdrücken. Wenn im gesteckten Zustand der Kupplungsteile bei der Umfangsdichtung eine Einstellung des genannten Verhältnisses auf Werte erfolgt, die dadurch bestimmt werden, daß die Teilumfangsfläche nicht größer ist als der halbe Wert, vorzugsweise nicht größer als ein Fünftel, der senkrecht zur axialen Richtung verlaufenden Querschnittsfläche der deformierten Umfangsdichtung, kann den eingangs genannten kontradiktorischen technischen Forderungen in optimaler Weise Rechnung getragen werden. Dabei kann sogar erreicht werden, daß die permeationswirksame Teilumfangsfläche unabhängig von einer Schnurstärke der unverpreßten Umfangsdichtung ist.The invention is based on the knowledge that it is possible to create a seal by a specific coordination of the above-mentioned variables in a connection system, in which a permeation through the peripheral seal is not due to the ratio of the axial cross-sectional area of the deformed peripheral seal to the axial length of the circumferential seal is determined, but rather by the ratio of a permeable partial circumferential surface of the circumferential seal to the contact length over which the circumferential seal rests in the axial direction on the coupling parts perpendicular to the respective radius of the coupling parts. Furthermore, the invention is based on the knowledge that this partial circumferential surface can be made much smaller than the cross-sectional surface extending in the axial direction by coordinating the sizes mentioned, and this if the reduced ratio of the partial circumferential surface to the contact length when using the known Calculation equation for dimensioning the seal geometry is taken into account, leads to constructive advantages, which are expressed in a reduced maximum plug-in force for a given maximum permissible leakage quantity. If in the inserted state of the coupling parts in the peripheral seal an adjustment of the above Ratio takes place on values that are determined by the fact that the partial circumferential area is not greater than half the value, preferably not greater than one fifth, of the cross-sectional area of the deformed circumferential seal that runs perpendicular to the axial direction, can optimally take into account the adversarial technical requirements mentioned at the beginning be worn. It can even be achieved that the permeable partial circumferential surface is independent of a cord thickness of the unpressed circumferential seal.

Zur Einstellung der Verhältnisse der senkrecht zur axialen Richtung verlaufenden Querschnittsfläche und der Teilumfangsfläche der deformierten Umfangsdichtung zu der genannten Kontaktlänge können dabei als variierbare, jedoch aufeinander abzustimmende Größen der Querschnitt der unverpreßten Umfangsdichtung, die Nuttiefe, die Nutlänge und die Spaltweite gewählt werden.For setting the conditions the cross-sectional area perpendicular to the axial direction and the partial circumferential area the deformed peripheral seal to the contact length mentioned can be used as variable, but coordinated sizes of the cross-section of the unpressed peripheral seal, the groove depth, the groove length and selected the gap width become.

Dabei kommt vorteilhafterweise zum Tragen, daß sich aus der Summe aus Nuttiefe und Spaltweite eine Breite der senkrecht zur axialen Richtung verlaufenden Querschnittsfläche der deformierten Umfangsdichtung ergibt, die die Verpressung der Umfangsdichtung und damit eine Vorpreßkraft bestimmt, wobei eine konkrete Festlegung der einzelnen Dimensionen vorzugsweise unter Beachtung der Hertz'schen Gleichungen zur Deformation elastischer Körper erfolgen kann. Dabei hat es sich unter dem Gesichtspunkt der Einstellung von niedrigen Steckkräften bei der Montage als besonders günstig erwiesen, wenn der Querschnitt der Umfangsdichtung im unverpreßten Zustand bereits eine Vorform aufweist, die dadurch beschrieben werden kann, daß ein Quotient aus einer axialen Haupterstreckung und einer radialen Haupterstreckung des Dichtungsquerschnitts einen Wert von größer 1, vorzugsweise von größer 2, aufweist, wie dies z.B. bei einem Ring mit elliptischer Querschnittsfläche der Fall ist.This is advantageous Wear that yourself from the sum of the groove depth and gap width a width of the vertical to the axial direction of the cross-sectional area of the deformed peripheral seal results, which determines the compression of the peripheral seal and thus a pre-pressing force, preferably a specific definition of the individual dimensions considering Hertzian Equations for the deformation of elastic bodies can be made. Doing it from the point of view of setting low insertion forces assembly as particularly cheap proven when the cross-section of the peripheral seal in the uncompressed state already has a preform that can be described in that a quotient from an axial main extension and a radial main extension of the seal cross-section has a value of greater than 1, preferably greater than 2, like this e.g. in the case of a ring with an elliptical cross-sectional area Case is.

Des Weiteren kann vorteilhafterweise unter Berücksichtigung einer möglichen Wärmeausdehnung der Umfangsdichtung als Quotient aus einem in der Nut liegenden Anteil des verpreßten, radialen Querschnitts der Umfangsdichtung und der sich aus Nuttiefe und Nutlänge ergebenden Querschnittsfläche der Nut ein Füllgrad der Nut bestimmt werden, über den die permeationswirksame Teilumfangfläche in ihrer Größe steuerbar ist.Furthermore, advantageously considering one possible thermal expansion the circumferential seal as a quotient of one lying in the groove Proportion of the pressed, radial cross section of the circumferential seal and the groove depth and groove length resulting cross-sectional area the groove a degree of filling the Nut be determined over the size of the permeable partial circumferential surface can be controlled is.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.Further advantageous design features the invention are in the dependent claims and the following description contain.

Anhand von mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele soll im Folgenden die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen:Using several preferred embodiments the invention is to be explained in more detail below. Show:

1 im Längsschnitt, eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungssystems, 1 in longitudinal section, an illustration of a connection system according to the invention,

2 im Längsschnitt, eine Teildarstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungssystems, 2 in longitudinal section, a partial representation of a connection system according to the invention,

3 eine diagrammatische Darstellung der Abhängigkeit der Menge eines Fluids, das infolge von Permeation durch eine mit Fluid gesättigte Umfangsdichtung eines Verbindungssystem durchgesetzt wird, von einem Flächen-Permeationslängen-Verhältnis, 3 3 shows a diagrammatic representation of the dependence of the amount of a fluid which is permeated as a result of permeation through a fluid-saturated peripheral seal of a connection system on an area-permeation length ratio,

4 in perspektivischer, geschnittener Darstellung, zwei ineinander projizierte Ausführungsformen einer Umfangsdichtung für ein erfindungsgemäßes Verbindungssystem, 4 in perspective, sectional representation, two mutually projected embodiments of a peripheral seal for a connection system according to the invention,

5 eine planimetrische Darstellung zur Veranschaulichung einer Näherung der Scheitelkrümmungen einer Umfangsdichtung mit elliptischem Querschnitt durch Kreise, 5 2 shows a planimetric representation to illustrate an approximation of the apex curvatures of a circumferential seal with an elliptical cross section through circles,

6 in gleichartiger Darstellung wie in 4 eine weitere Ausführungsform einer Umfangsdichtung für ein erfindungsgemäßes Verbindungssystem, 6 in the same representation as in 4 another embodiment of a peripheral seal for a connection system according to the invention,

7 eine Querschnittsdarstellung einer der in 6 dargestellten Umfangsdichtung ähnlichen Ausführungsform einer Umfangsdichtung für ein erfindungsgemäßes Verbindungssystem, 7 a cross-sectional view of one of the in 6 illustrated peripheral seal similar embodiment of a peripheral seal for a connection system according to the invention,

8 in gleichartiger Darstellung wie in 2 eine Teildarstellung des erfindungsgemäßen Verbindungssystems mit einer Ausführungsform einer Umfangsdich tung nach der Art, wie sie in 6 und 7 dargestellt ist, 8th in the same representation as in 2 a partial view of the connection system according to the invention with an embodiment of a peripheral seal according to the type as in 6 and 7 is shown

9 in gleichartiger Darstellung wie in 5 und 7, eine weitere Ausführungsform einer Umfangsdichtung für ein erfindungsgemäßes Verbindungssystem, 9 in the same representation as in 5 and 7 , a further embodiment of a peripheral seal for a connection system according to the invention,

10a bis 10c in schematisierter Schnittdarstellung, drei verschiedene Ausführungsformen von Umfangsdichtungen für ein erfindungsgemäßes Verbindungssystem mit Darstellung einer spezifischen Menge eines infolge von Permeation durch die jeweilige Umfangsdichtung durchgesetzten Fluids. 10a to 10c in a schematic sectional view, three different embodiments of peripheral seals for a connection system according to the invention with a specific amount of a fluid penetrated by permeation through the respective peripheral seal.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche und einander entsprechende Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher im Folgenden in der Regel jeweils nur einmal beschrieben.In the various figures of the Drawing are the same and corresponding parts always with the are provided with the same reference numerals and are therefore described in usually only described once.

Wie sich zunächst aus 1 ergibt, umfaßt ein erfindungsgemäßes Verbindungssystem für fluidische Systeme, insbesondere für CO2 führende Systeme, im dargestellten Fall eine Steckkupplung, ein erstes Kupplungsteil 1 in Form eines Gehäuses, ein entlang einer Achse X–X in das erste Kupplungsteil 1 einführbares zweites Kupplungsteil 2 in Form eines Steckerteiles, und mindestens eine, in der dargestellten Ausführung zwei, aus einem Elastomer bestehende Umfangsdichtungen 3. Die Umfangsdichtungen 3 sind jeweils in einer eine Nuttiefe T und eine Nutlänge NL aufweisenden Nut 4 angeordnet, welche umfangsgemäß in einem der beiden Kupplungsteile 1, 2 – in der dargestellten Ausführung im zweiten Kupplungsteil 2, dem Steckerteil – ausgebildet ist. Das zweite Kupplungsteil 2 weist einen in seiner Grundgestalt im Querschnitt runden Schaft 5 auf und ist damit in eine in ihrer Grundgestalt im Querschnitt runde Aufnahmeöffnung 6 des ersten Kupplungsteiles 1 einsteckbar. Die Nuten 4 verlaufen im Mantel des Schaftes 5 umfangsgemäß und parallel zueinander.How it turns out first 1 results, an inventive connection system for fluidic systems, in particular for CO 2 -containing systems, in the case shown a plug-in coupling, a first coupling part 1 in the form of a housing, one along an axis X-X in the first coupling part 1 insertable second coupling part 2 in the form of a plug part, and at least one, in the embodiment shown two, consisting of an elastomer peripheral seals 3 , The peripheral seals 3 are each in a groove having a groove depth T and a groove length NL 4 arranged, which is circumferentially in one of the two coupling parts 1 . 2 - In the embodiment shown in the second coupling part 2 , the plug part - is formed. The second coupling part 2 has a shaft which is round in cross section in its basic shape 5 on and is thus in a receiving opening which is round in cross section in its basic shape 6 of the first coupling part 1 inserted. The grooves 4 run in the coat of the shaft 5 circumferentially and parallel to each other.

Die Umfangsdichtungen 3 verschließen nach dem Einstecken unter Deformation und Erzeugung einer radialen Vorpreßkaft FV jeweils einen Spalt 7 mit einer Spaltweite s, die in 1 nicht gut zu erkennen und daher dort nur mit einem in Klammern gesetzten Bezugszeichen "(s)" angedeutet ist. Eine deutliche Darstellung zeigt die Vergrößerung in 2.The peripheral seals 3 close a gap after insertion with deformation and generation of a radial pre-pressing force F V 7 with a gap width s that in 1 not easily recognizable and is therefore only indicated with a reference symbol "(s)" in parentheses. The enlargement in 2 ,

2 zeigt auch, daß sich der Spalt 7 zwischen dem Außenradius RSA des Schaftes 5 und dem Innenradius ROI der Aufnahmeöffnung 6 befindet. Die jeweilige Umfangsdichtung 3 verschließt den Spalt 7 und liegt dabei zumindest über eine senkrecht zum jeweiligen Radius RSA, ROI der Kupplungsteile 1, 2 in axialer Richtung X–X verlaufende Kontaktlänge KL an den Kupplungsteilen 1, 2 an. Eine Breite B der senkrecht zur axialen Richtung X–X verlaufenden Querschnittsfläche AV der deformierten Umfangsdichtung 3 ergibt sich dabei aus der Summe aus Nuttiefe T und Spaltweite s bzw. aus der Differenz aus dem Innenradius ROI der Aufnahmeöffnung 6 und dem Radius RSN des zweiten Kupplungsteiles 2 im Bereich des Grundes seiner Nut 4. Die Querschnittsfläche AV selbst ergibt sich für einen zwischen den Kupplungsteilen 1, 2 ausgebildeten Kreisring zu AV=Π*(R2 OI-R2 SN) und ist daher in 2 mit einem in Klammern gesetzten Bezugszeichen "(AV)" unter dem Bezugszeichen für die Breite B veranschaulicht. Die radiale Querschnittsfläche der verpreßten Umfangsdichtung 3 ist statt dessen mit dem Bezugszeichen AR gekennzeichnet. 2 also shows that the gap 7 between the outer radius R SA of the shaft 5 and the inner radius R OI of the receiving opening 6 located. The respective peripheral seal 3 closes the gap 7 and lies at least over a perpendicular to the respective radius R SA , R OI of the coupling parts 1 . 2 Contact length KL on the coupling parts running in the axial direction X – X 1 . 2 on. A width B of the cross-sectional area A V of the deformed peripheral seal that runs perpendicular to the axial direction X-X 3 results from the sum of the groove depth T and the gap width s or from the difference from the inner radius R OI of the receiving opening 6 and the radius R SN of the second coupling part 2 in the area of the bottom of its groove 4 , The cross-sectional area A V itself results for one between the coupling parts 1 . 2 trained circular ring to A V = Π * (R 2 OI -R 2 SN ) and is therefore in 2 with a reference symbol "(A V )" in parentheses below the reference symbol for the width B. The radial cross-sectional area of the compressed peripheral seal 3 is instead marked with the reference symbol A R.

Ein die Permeation durch die Umfangsdichtung 3 bestimmendes Flächen-Permeationslängen-Verhältnis AE/KL wird durch eine permeationswirksame Teilumfangsfläche AE der Umfangsdichtung 3 zu der Kontaktlänge KL gebildet. Die Teilumfangsfläche AE ist in der Nähe des Spaltes 7 angeordnet und wird durch die in 2 (und auch 8) fett hervorgehobene, insbesondere nicht an den Kupplungsteilen 1, 2 anliegende, Bogenlinie BL der verpreßten, radialen Querschnittsfläche AR der deformierten Umfangsdichtung 3 bestimmt. Erfindungsgemäß ist die Teilumfangsfläche AE nicht größer als der halbe Wert, vorzugsweise nicht größer als ein Fünftel der senkrecht zur axialen Richtung X–X verlaufenden Querschnittsfläche AV der deformierten Umfangsdichtung 3. Die Länge der Bogenlinie BL nimmt bei verschwindender Bogenkrümmung im Minimalfall den Wert der Spaltweite s an. In diesem Fall sind der Querschnitt der unverpreßten Umfangsdichtung 3, die Nuttiefe T und die Spaltweite s sowie die Nutlänge NL derart aufeinander abgestimmt, daß die permeationswirksame Teilumfangsfläche AE unabhängig von einer Schnurstärke der unverpreßten Umfangsdichtung 3 ist. Im Maximalfall sollte die Bogenlinie BL nicht länger sein als der halbe Wert, vorzugsweise ein Viertel des Wertes, der Breite B, d.h. der Summe aus Spaltweite s und Nuttiefe T.A permeation through the peripheral seal 3 The determining area-permeation length ratio A E / KL is determined by a permeable partial circumferential area A E of the peripheral seal 3 formed to the contact length KL. The partial circumferential surface A E is close to the gap 7 arranged and is by the in 2 (and also 8th ) highlighted in bold, especially not on the coupling parts 1 . 2 adjacent arc line BL of the pressed radial cross-sectional area A R of the deformed peripheral seal 3 certainly. According to the invention, the partial peripheral area A E is not greater than half the value, preferably not greater than one fifth of the cross-sectional area A V of the deformed peripheral seal running perpendicular to the axial direction X-X 3 , The length of the arc line BL assumes the value of the gap width s in the minimum case when the arc curvature disappears. In this case, the cross-section of the uncompressed peripheral seal 3 , the groove depth T and the gap width s and the groove length NL are coordinated with one another in such a way that the permeable partial circumferential surface A E is independent of a cord thickness of the unpressed circumferential seal 3 is. In the maximum case, the arc line BL should not be longer than half the value, preferably a quarter of the value, the width B, ie the sum of the gap width s and the groove depth T.

Das Steckerteil ist in der in 1 dargestellten speziellen Ausführung eines erfindungs gemäßen Verbindungssystems in der Aufnahmeöffnung 6 mittels einer (als Ganzes nicht näher bezeichneten) Verriegelungseinrichtung im eingesteckten Zustand gegen Lösen arretierbar. Die Verriegelungseinrichtung besteht dabei aus mindestens einem Rastelement – in der dargestellten Ausführung aus zwei axial hintereinander auf dem Steckerteil angeordneten Rastelementen 8, 9 – und aus einer jeweils mit einem Rastelement 8, 9 zusammenwirkenden Rastschulter 10. Die Rastelemente 8, 9 sind jeweils durch einen in jeweils einer Ringnut 11, 12 des Steckerteiles gehaltenen Sprengring gebildet. Das Gehäuseteil ist zweiteilig ausgeführt, indem es aus einem inneren Gehäuseteil 1a, das den Hauptteil der Aufnahmeöffnung 6 bildet, und aus einem mit dem inneren Gehäuseteil 1a lösbar verbindbaren und das innere Gehäuseteil 1a im wesentlichen umfassenden äußeren Gehäuseteil 1b besteht. Die Rastschulter 10 ist einendig im Eingangsbereich der Aufnahmeöffnung 6 an dem äußeren Gehäuseteil 1b ausgebildet. Wie dargestellt, ist das äußere Gehäuseteil 1b als mit dem inneren Gehäuseteil 1a verschraubbare Überwurfmutter ausgebildet.The plug part is in the 1 shown special embodiment of an inventive connection system in the receiving opening 6 lockable by means of a locking device (not designated as a whole) in the inserted state against loosening. The locking device consists of at least one locking element - in the embodiment shown, two locking elements arranged axially one behind the other on the plug part 8th . 9 - And each with a locking element 8th . 9 interacting locking shoulder 10 , The locking elements 8th . 9 are each one in an annular groove 11 . 12 of the plug part held snap ring. The housing part is made in two parts, consisting of an inner housing part 1a which is the main part of the receiving opening 6 forms, and from one with the inner housing part 1a detachably connectable and the inner housing part 1a essentially comprehensive outer housing part 1b consists. The rest shoulder 10 is single-ended in the entrance area of the receiving opening 6 on the outer housing part 1b educated. As shown, the outer housing part 1b than with the inner housing part 1a screwable union nut.

Das zweite Kupplungsteil 2, also der Stecker, sowie sowohl das innere Gehäuseteil 1a, als auch das äußere Gehäuseteil 1b des ersten Kupplungsteiles 1 können bevorzugt aus metallischen Werkstoffen, insbesondere aus Aluminium- oder hochlegierten Edelstahllegierungen, bestehen. Die Umfangsdichtungen 3 können beispielsweise aus einer polymeren Fluor-Kohlenstoffverbindung, aus synthetischem Kautschuk, wie Silikonkautschuk, NBR oder H-NBR, PUR, EPDM, SBR, o.ä. bestehen.The second coupling part 2 , i.e. the plug, as well as both the inner housing part 1a , as well as the outer housing part 1b of the first coupling part 1 can preferably consist of metallic materials, in particular of aluminum or high-alloy stainless steel alloys. The peripheral seals 3 can, for example, from a polymeric fluorocarbon compound, from synthetic rubber, such as silicone rubber, NBR or H-NBR, PUR, EPDM, SBR, or the like. consist.

Hinsichtlich eines als Quotient aus einem in der Nut 4 liegenden Anteil des verpreßten, radialen Querschnitts AR der Umfangsdichtung 3 und der Querschnittsfläche AN=T*NL der Nut 4 berechneten Füllgrades FG der Nut 4 ist es zur Erzielung einer hohen Dichtungswirkung und damit Minimierung der Leckmenge Q von Vorteil, wenn dieser Füllgrad FG im Bereich von 58,0 Prozent bis 100,0 Prozent, vorzugsweise von 78,0 Prozent bis 98,0 Prozent, liegt. Unter Beachtung der möglichen Wärmeausdehnung der Umfangsdichtung sollte aber eine Extrusion in den Spalt 7 möglichst vermieden werden. Für eine Umfangsdichtung 3 mit der in 10a dargestellten Querschnittsform sollte der oben erwähnte Füllgrad FG der Nut 4 insbesondere größer sein als 78,0 Prozent. Bei asymmetrischer Lage der Umfangsdichtung 3 in der Nut 4 gilt das Gleiche für einen als Quotienten aus einem in einer Hälfte der Querschnittsfläche AN der Nut 4 liegenden – in 2 schraffiert dargestellten – vergleichsweise größeren Anteil ARH des verpreßten, radialen Querschnitts AR der Umfangsdichtung 3 und der halben Querschnittsfläche AN/2 der Nut 4 berechneten Füllgrad FGH der Nut 4. Eine asymmetrische Lage der Umfangsdichtung 3 kann sich dabei dadurch einstellen, daß diese durch die Differenz Δp zwischen dem erhöhten Druck p1 und dem Vergleichsdruck p2 in axialer Richtung X–X gegen eine Wand der Nut 4 gedrückt wird, während auf der anderen Seite der Nut 4 noch ein Abstand zwischen der Wand der Nut 4 und der Umfangsdichtung 3 besteht.Regarding one as a quotient of one in the groove 4 lying portion of the pressed radial cross section A R of the peripheral seal 3 and the cross-sectional area A N = T * NL of the groove 4 calculated filling degree FG of the groove 4 it is advantageous for achieving a high sealing effect and thus minimizing the leakage quantity Q if this degree of filling FG is in the range from 58.0 percent to 100.0 percent, preferably from 78.0 percent to 98.0 percent. Considering the possible thermal expansion of the peripheral seal, an extrusion into the gap should be made 7 should be avoided if possible. For a peripheral seal 3 with the in 10a shown cross-sectional shape should the above-mentioned degree of filling FG of the groove 4 in particular be greater than 78.0 percent. With asymmetrical position of the peripheral seal 3 in the groove 4 the same applies to one as a quotient of one in one half of the cross-sectional area A N of the groove 4 lying - in 2 hatched - comparatively larger portion A RH of the pressed radial cross-section A R of the peripheral seal 3 and half the cross-sectional area A N / 2 of the groove 4 calculated filling degree FGH of the groove 4 , An asymmetrical position of the peripheral seal 3 can be adjusted by the difference Δp between the increased pressure p 1 and the comparison pressure p 2 in the axial direction X-X against a wall of the groove 4 ge is pressed while on the other side of the groove 4 still a distance between the wall of the groove 4 and the peripheral seal 3 consists.

Die durch 2 veranschaulichten, jeweils zwischen der Umfangsdichtung 3 und dem jeweiligen Kupplungsteil 1, 2 auftretenden Kontaktverhältnisse lassen sich mit Hilfe der Hertz'schen Gleichungen beschreiben, wenn Umfangsdichtung 3 und Kupplungsteile 1, 2 als elastische Körper aufgefaßt werden. Auf Gestalt und Größe der Pressungsfläche (Abplattung), auf die gegenseitige Annäherung der Körper sowie auf die Größe und Verteilung der unter dem Einfluß der Vorspannkraft FV entstehenden Druckspannungen, z.B. auf die Berechnung der auftretenden Maximalspannungen, sind die Hertz'schen Gleichungen anwendbar. Diese Gleichungen sind elliptische Integrale erster Art und wurden unter Zugrundelegung der strengen Elastizitätstheorie bestimmt.By 2 illustrated, each between the peripheral seal 3 and the respective coupling part 1 . 2 Occurring contact relationships can be described with the help of Hertzian equations if circumferential sealing 3 and coupling parts 1 . 2 be understood as elastic bodies. Hertz's equations can be applied to the shape and size of the pressing surface (flattening), to the mutual approximation of the bodies, and to the size and distribution of the compressive stresses that arise under the influence of the preload force F V , for example, the calculation of the maximum stresses that occur. These equations are first-class elliptical integrals and were determined on the basis of strict elasticity theory.

Für die Berechnung von Sonderfällen der Berührung bestimmter Körper mit konvex, eben oder konkav ausgebildeten Oberflächen, wie Kugel gegen Platte, Zylinder gegen Zylinder usw., wurden aus der Hertz'schen Theorie spezielle Berechnungsformeln abgeleitet, wobei im vorliegenden Fall, wenn man die Abwicklung der Umfangsdichtung 3 auf dem jeweiligen Kupplungsteil 1, 2 betrachtet, an der Berührungsstelle in erster Näherung von einem Kontakt Zylinder gegen Ebene ausgegangen werden kann. Der Zylinder ist dabei erfindungsgemäß die Abwicklung der Umfangsdichtung 3, und die Ebene ist die Abwicklung des jeweiligen Kupplungsteiles 1,2, also entweder die Innenmantelfläche der Aufnahmeöffnung 6 oder die Außenmantelfläche des Schaftes 5 auf dem Grund der Nut 4.For the calculation of special cases of the contact of certain bodies with convex, flat or concave surfaces, such as spheres against plates, cylinders against cylinders, etc., special calculation formulas were derived from Hertzian theory peripheral seal 3 on the respective coupling part 1 . 2 considered, can be assumed at the contact point in a first approximation of a contact cylinder against plane. According to the invention, the cylinder is the development of the peripheral seal 3 , and the level is the development of the respective coupling part 1 . 2 , i.e. either the inner surface of the receiving opening 6 or the outer surface of the shaft 5 on the bottom of the groove 4 ,

Für eine unter Normalkraft FN entstehende maximale mechanische Spannung σmax beim Kontakt zwischen einem zylindrischen Körper mit dem Radius R, der über eine Länge LA an einem ebenen Körper (mit dem Radius Unendlich) anliegt, gilt nach HertzFor a maximum mechanical stress σ max that arises under normal force F N when there is contact between a cylindrical body with the radius R, which lies over a length L A on a flat body (with the radius infinity), according to Hertz

Figure 00110001
Figure 00110001

wobei Θ eine aus den Elastizitätsmoduln der beiden Körper berechnete Größe ist, die sich entsprechend der Formelwhere Θ one from the elastic modulus of the two bodies calculated size is which is according to the formula

Figure 00120001
Figure 00120001

ergibt, in der die Größen vZ und vE die jeweiligen Querkontraktionszahlen bzw. Poissonkonstanten und EZ und EE die jeweiligen Elastizitätsmoduln des zylindrischen und des ebenen Körpers sind.results in the quantities v Z and v E are the respective transverse contraction numbers or Poisson constants and E Z and E E are the respective moduli of elasticity of the cylindrical and the planar body.

Durch die in dem erfindungsgemäßen Verbindungssystem bei der Montage der Dichtung 3 auftretende radial gerichtete Vorpreßkraft FV, die der Normalkraft FN in Gleichung (2) entspricht, wird die Dichtungskontur abgeplattet und es kommt zu einer linienförmigen Berührung über die Kontaktlänge KL. Dabei bildet sich beim Kontakt zwischen einer beispielsweise als O-Ring ausgebildeten Umfangsdichtung 3 und dem ersten Kupplungsteil 1 über eine Länge L1, die in Gleichung (2) der Länge LA entspricht und die gleich dem Innenumfang UOI = 2 * Π * ROI des ersten Kupplungsteiles 1 ist, eine Kontaktfläche F1 = 2 * Π * KL * ROI aus.Due to the connection system in the assembly of the seal 3 Radially directed pre-pressing force F V occurring, which corresponds to the normal force F N in equation (2), the sealing contour is flattened and there is a linear contact over the contact length KL. This forms upon contact between a circumferential seal designed, for example, as an O-ring 3 and the first coupling part 1 over a length L 1 , which corresponds to the length L A in equation (2) and which is equal to the inner circumference U OI = 2 * Π * R OI of the first coupling part 1 is, a contact area F 1 = 2 * Π * KL * R OI .

Geht man davon aus, daß die Umfangsdichtung 3 aus einem Elastomer und das erste Kupplungsteil 1 aus Metall besteht, so ist in Gleichung (3) der Summand, der sich auf den ebenen Körper bezieht, zu vernachlässigen, weil er aufgrund des bei Metallen sehr viel höheren Elastizitätsmoduls als bei Elastomeren sehr klein gegenüber dem Summanden ist, der sich auf den zylindrischen Körper bezieht. Des Weiteren kann für Elastomere in erster Näherung mit einer Querkontraktionszahl von 0,5 für die Größe vZ in Gleichung (3) gerechnet werden.Assuming that the peripheral seal 3 made of an elastomer and the first coupling part 1 is made of metal, so in Equation (3) the summand, which refers to the flat body, is negligible, because it is very small compared to the summand, which is due to the cylindrical, due to the elastic modulus of elasticity, which is much higher for metals than for elastomers Body relates. Furthermore, a cross-contraction number of 0.5 for the quantity v Z in equation (3) can be expected for elastomers in a first approximation.

Für eine maximale mechanische Spannung σ1max beim Kontakt zwischen der Umfangsdichtung 3 und dem ersten Kupplungsteil 1 gilt demnachFor a maximum mechanical stress σ 1max in the contact between the peripheral seal 3 and the first coupling part 1 therefore applies

Figure 00130001
Figure 00130001

Dabei ist FV die in radialer Richtung wirkende Vorspannkraft, mit der die Dichtung 3 gegen das erste Kupplungsteil 1 gedrückt wird, und ROI der Innenradius des ersten Kupplungsteiles 1. ED ist der Wert des Elastizitätsmoduls der Umfangsdichtung 3. RRS ist ein Maß für die konvexe Krümmung der Dichtung 3 in radialer Richtung, z.B. der Schnurradius RSO einer O-Ringdichtung im unverpreßten Zustand, wie er in 4 und 5 angegeben ist. Die maximale mechanische Spannung σ1max ist nach Hertz 1,5 mal so groß wie der spezifische Wert der auf die sich ausbildende Kontaktfläche F1 bezogenen Vorspannkraft FV.F V is the preload force acting in the radial direction with which the seal 3 against the first coupling part 1 is pressed, and R OI the inner radius of the first coupling part 1 , E D is the value of the elastic modulus of the peripheral seal 3 , R RS is a measure of the convex curvature of the seal 3 in the radial direction, for example the line radius R SO of an O-ring seal in the uncompressed state, as in 4 and 5 is specified. The maximum mechanical stress σ 1max is according to Hertz 1 . 5 times as large as the specific value of the pretensioning force F V related to the contact area F 1 being formed .

Die an der Berührungsstelle zwischen einem zylindrischen und einem ebenen Körper auftretende Abplattung AP, mit AP als der halben Kontaktbreite – im vorliegenden Fall der halben Kontaktlänge KL – kann in allgemeiner Form nach Hertz entsprechend der GleichungThe ab occurring at the point of contact between a cylindrical and a flat body plating AP, with AP as half the contact width - in the present case half the contact length KL - can be in a general form according to Hertz according to the equation

Figure 00130002
Figure 00130002

bestimmt werden.be determined.

Unter den oben genannten Randbedingungen ergibt sich von dieser Gleichung (5) ausgehend die Größe der Kontaktlänge KL1 zwischen dem Innenradius ROI des ersten Kupplungsteiles 1 und der Umfangsdichtung 3 zuUnder the above-mentioned boundary conditions, this equation (5) gives the size of the contact length KL 1 between the inner radius R OI of the first coupling part 1 and the peripheral seal 3 to

Figure 00130003
Figure 00130003

Für den Kontakt zwischen der Umfangsdichtung 3 und dem zweiten Kupplungsteil 2 lassen sich – ein radial nach Innen und Außen symmetrisches Wirksamwerden der Vorspannkraft FV in der Umfangsdichtung 3 vorausgesetzt – die maximale mechanische Spannung σ2max und die Kontaktlänge KL2 zwischen dem Radius RSN des Schaftes 5 auf dem Grund der Nut 4 und der Umfangsdichtung 3 bestimmen. In den Gleichungen (4) und (6) tritt dann an die Stelle des Innenradius ROI des ersten Kupplungsteiles 1 der – kleinere – Radius RSN des Schaftes 5 des zweiten Kupplungsteiles 2 auf dem Grund der Nut 4. Die Werte der maximalen mechanischen Spannung σ2max und der Kontaktlänge KL=KL2 werden demnach größer ausfallen als die entsprechenden Werte σ1max und KL=KL1 Für die erfindungsgemäße Ausbildung des Verbindungssystems ist in dem Verhältnis AE/KL der permeationsbestimmenden Teilumfangsfläche AE der deformierten Umfangsdichtung 3 zur Kontaktlänge KL hierbei der kleinere Wert KL=KL1 zu berücksichtigen.For contact between the peripheral seal 3 and the second coupling part 2 can be - a radially inward and outward symmetrical effect of the preload force F V in the peripheral seal 3 provided - the maximum mechanical stress σ 2max and the contact length KL 2 between the radius R SN of the shaft 5 on the bottom of the groove 4 and the peripheral seal 3 determine. In equations (4) and (6) the inner radius R OI of the first coupling part then takes the place 1 the - smaller - radius R SN of the shaft 5 of the second coupling part 2 on the bottom of the groove 4 , The values of the maximum mechanical stress σ 2max and the contact length KL = KL 2 will accordingly be greater than the corresponding values σ 1max and KL = KL 1. For the design of the connection system according to the invention, the ratio A E / KL of the permeation-determining partial circumferential surface area A E is deformed peripheral seal 3 for the contact length KL, the smaller value KL = KL 1 must be taken into account.

Gleichung (6) veranschaulicht auch, daß sich eine Vergrößerung der Kontaktlänge KL entweder durch eine Erhöhung der Vorspannkraft FV oder durch eine Vergrößerung des Krümmungsradius RRS im Querschnitt der nicht deformierten Umfangsdichtung 3 oder durch eine Verringerung des Elastizitätsmoduls ED des Dichtungsmaterials oder durch einen kleineren Innenradius ROI des ersten Kupplungsteiles 1 herbeiführen läßt.Equation (6) also illustrates that an increase in the contact length KL results either from an increase in the preload force F V or from an increase in the radius of curvature R RS in the cross section of the undeformed peripheral seal 3 or by reducing the elastic modulus E D of the sealing material or by a smaller inner radius R OI of the first coupling part 1 can bring about.

Was die Erhöhung der Vorspannkraft FV betrifft, so muß dazu bemerkt werden, daß die Größe der Vorspannkraft FV bei einem Einstecken des Schaftes 5 mit der bereits in der Nut 4 angeordneten Umfangsdichtung 3 über die hier nur allgemein angeführte Beziehung FS = μ * FV, mit μ als einer integral aufzufassenden Reibungszahl, die notwendigerweise aufzubringende Steckkraft FS gleichsinnig beeinflußt und daher – allerdings in einer gemäß dem Durchmesser der Dichtung entsprechenden Abstufung – einen vorgegebenen Wert nicht überschreiten sollte. So rechnet man beispielsweise bekanntermaßen bei Nenndurchmessern von 12 mm mit geforderten Maximalsteckkräften FS von unter 50 N, vorzugsweise sogar von unter 10 N. Für größere Nenndurchmesser oder auch für kleine Nenndurchmesser, aber bei dem für CO2 relevanten Druckbereich, treten größere Steckkräfte FS auf, die mehr als 100 N und 120 N erreichen können. Solche Steckkräfte FS können erfindungsgemäß vermieden und vorteilhafterweise für Innenradien ROI des ersten Kupplungsteiles 1 im Bereich von etwa 6 mm bis 13 mm Steckkräfte FS von weniger als 100 N, vorzugsweise weniger als 50 N und sogar von weniger als 30 N, erreicht werden. With regard to the increase in the preload force F V , it must be noted that the magnitude of the preload force F V when the shaft is inserted 5 with the one already in the groove 4 arranged circumferential seal 3 Using the relationship F S = μ * F V , with μ as an integral coefficient of friction, which is only generally mentioned here, influences the necessary insertion force F S in the same direction and therefore - not in a gradation corresponding to the diameter of the seal - does not exceed a predetermined value should. Thus one expects, for example, known to be at nominal diameters of 12 mm with required maximum insertion forces F S of less than 50 N, even preferably less than 10 N. For larger nominal diameters or for small nominal diameter, but with the relevant CO 2 pressure range, occur more insertion forces F S that can reach more than 100 N and 120 N. Such insertion forces F S can be avoided according to the invention and can advantageously be achieved for inner radii R OI of the first coupling part 1 in the range of approximately 6 mm to 13 mm insertion forces F S of less than 100 N, preferably less than 50 N and even less than 30 N. ,

Erfindungsgemäß sind nun der Querschnitt AUR, bzw. auch AUE in 4, AU in 6 bis 8 oder AUopt in 9, der unverpreßten Umfangsdichtung 3, die Nuttiefe T, die Nutlänge NL und die Spaltweite s speziell aufeinander abgestimmt, so daß bei der Montage nur geringe Steckkräfte FS auftreten und daß bei einer geringen Menge Q des durch die Umfangsdichtung 3 eines erfindungsgemäßen Verbindungssystems durchgesetzten Fluids unter hohen Systemdruckdifferenzen Δp, insbesondere unter Systemdrücken p1 von bis zu mehr als 150 bar bzw. 180 bar, ein zuverlässiger Ausgleich der Fertigungstoleranzen der Kupplungsteile 1, 2 erfolgt. Die vorstehend beschriebenen Zusammenhänge, insbesondere die Gleichung (6), können bei dieser Abstimmung in bevorzugter Weise Berücksichtigung finden.According to the invention, the cross section AU R , or also AU E in 4 , AU in 6 to 8th or AU opt in 9 , the unpressed peripheral seal 3 , the groove depth T, the groove length NL and the gap width s are specially matched to one another, so that only small insertion forces F S occur during assembly and that with a small amount Q of the circumferential seal 3 of a fluid throughput system according to the invention under high system pressure differences Δp, in particular under system pressures p 1 of up to more than 150 bar or 180 bar, a reliable compensation of the manufacturing tolerances of the coupling parts 1 . 2 he follows. The relationships described above, in particular equation (6), can be taken into account in a preferred manner in this coordination.

Die Art und Weise der erfindungsgemäßen Abstimmung von Querschnitt AUR, AUE, AU oder AUopt der unverpreßten Umfangsdichtung 3, Nuttiefe T, Nutlänge NL und Spaltweite s aufeinander veranschaulicht 3, in der – wie bereits erwähnt – ein Diagramm dargestellt ist, das die Abhängigkeit der Menge Q eines Fluids, welches infolge von Permeation durch eine mit Fluid gesättigte bekannte Umfangsdichtung oder erfindungsgemäße Umfangsdichtung 3 eines Verbindungssystems mit gaspermeabler Umfangsdichtung durchgesetzt wird, von einem Verhältnis A/L einer Permeationsfläche A der deformierten Umfangsdichtung zu einer Permeationslänge L durch die Umfangsdichtung wiedergibt.The way in which the cross section AU R , AU E , AU or AU opt of the unpressed peripheral seal is tuned according to the invention 3 , Groove depth T, groove length NL and gap width s illustrated one on top of the other 3 , in which - as already mentioned - a diagram is shown which shows the dependence of the quantity Q of a fluid which is due to permeation through a known peripheral seal saturated with fluid or peripheral seal according to the invention 3 of a connection system with a gas-permeable peripheral seal is achieved, from a ratio A / L of a permeation surface A of the deformed peripheral seal to a permeation length L through the peripheral seal.

Der mit I bezeichnete Bereich im rechten Teil des Diagramms veranschaulicht dabei die Verhältnisse bei der herkömmlich eingesetzten, mit Hilfe der eingangs erläuterten Gleichung (1) dimensionierten Umfangsdichtung, wobei – wie beschrieben – von einer linearen, proportionalen Abhängigkeit der Leckmenge Q von der senkrecht zur axialen Richtung X–X orientierten Querschnittsfläche A der verpreßten Dichtung und einer linearen, proportionalen Abhängigkeit vom Kehrwert der Permeationslänge L ausgegangen wird. Was die senkrecht zur axialen Richtung X–X verlaufende Querschnittsfläche A der deformierten Umfangsdichtung betrifft, so ergibt sich diese aus einer Querschnittsfläche AV, wie sie unter Bezugnahme auf 2 vorstehend beschrieben ist.The area labeled I in the right-hand part of the diagram illustrates the conditions in the conventionally used circumferential seal dimensioned with the aid of equation (1) explained at the outset, whereby - as described - a linear, proportional dependence of the leakage quantity Q on the perpendicular to the axial Cross-sectional area A of the pressed seal and one oriented in the direction X-X linear, proportional dependence on the reciprocal of the permeation length L is assumed. As for the cross-sectional area A of the deformed circumferential seal that runs perpendicular to the axial direction X-X, this results from a cross-sectional area A V , as is described with reference to FIG 2 is described above.

Bei einer erfindungsgemäß eingesetzten Umfangsdichtung 3, die – wie beispielhaft inWith a peripheral seal used according to the invention 3 which - as exemplified in

2 dargestellt – in axialer Richtung X–X konvex aufgewölbt ist, oder bei einer Umfangsdichtung 3, die – wie in 10c dargestellt – in axialer Richtung X–X gar nicht gewölbt ist, ist die kürzeste – und daher für die Permeation entscheidende – Permeationslänge L die senkrecht zum jeweiligen Radius RSA, ROI der Kupplungsteile 1, 2 in axialer Richtung X–X verlaufende Kontaktlänge KL. 2 shown - is convex in the axial direction X-X, or with a peripheral seal 3 who - as in 10c shown - is not curved at all in the axial direction X-X, the shortest - and therefore decisive for the permeation - permeation length L is the perpendicular to the respective radius R SA , R OI of the coupling parts 1 . 2 contact length KL running in the axial direction X – X.

Gemäß der Erfindung wird nun bei dem Verhältnis A/L von einem, die Permeation durch die Umfangsdichtung 3 bestimmenden Verhältnis AE/KL der permeationswirksamen Teilumfangsfläche AE der Umfangsdichtung 3 zu der Kontaktlänge KL ausgegangen, wobei in dem Verhältnis AE/KL die Teilumfangsfläche AE nicht größer ist als der halbe Wert der senkrecht zur axialen Richtung X–X verlaufenden Querschnittsfläche AV der deformierten Umfangsdichtung 3. Dies ist im linken Teil des Diagramms, in einem Bereich, der in 3 mit II bezeichnet ist, veranschaulicht. In diesem Bereich II liegt die Menge Q des infolge von Permeation durch die Umfangsdichtung 3 durchgesetzten Fluids nach Eintritt der Sättigung der Umfangsdichtung 3 mit Fluid bedeutend niedriger als entsprechend der herkömmlichen Dimensionierungsmethode (veranschaulicht durch die in Strichlinie ausgeführte Weiterführung der Gerade aus Bereich I) zu erwarten wäre.According to the invention, at the ratio A / L of one, the permeation through the peripheral seal 3 determining ratio A E / KL of the permeable partial peripheral surface A E of the peripheral seal 3 to the contact length KL, with the partial circumferential area A E in the ratio A E / KL not being greater than half the value of the cross-sectional area A V of the deformed circumferential seal running perpendicular to the axial direction X-X 3 , This is in the left part of the diagram, in an area that is in 3 is designated by II. In this area II is the amount Q due to permeation through the peripheral seal 3 fluids after penetration of the peripheral seal 3 with fluid significantly lower than would be expected according to the conventional dimensioning method (illustrated by the continuation of the straight line from area I carried out in dashed lines).

Der aus 3 entnehmbare Wert Q1 stellt eine Leckmenge Q von 5 bis 9 g pro Jahr und Verbindung dar, wie sie charakteristisch für den Einsatz des Kältemittels R134a in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage ist. Bei Vorgabe eines solchen, bisher tolerierten Wertes Q1, einer bestimmten Betriebsdauer t, dem Betriebsdruck p1 (z.B. 30 bar) gelangt man unter Berücksichtigung der Gleichung (1) für ein bestimmtes Material, d.h. unter Zugrundelegung einer bestimmten Permeationskonstante P, zu einem Verhältnis (A/L)11, mit dessen Einstellung den bisherigen technischen Forderungen Rechnung getragen werden kann.The one out 3 Removable value Q 1 represents a leakage quantity Q of 5 to 9 g per year and connection, as is characteristic for the use of the refrigerant R134a in a motor vehicle air conditioning system. When specifying such a previously tolerated value Q 1 , a certain operating time t, the operating pressure p 1 (e.g. 30 bar), taking into account equation (1), a ratio is reached for a certain material, ie on the basis of a certain permeation constant P. (A / L) 11 , with the setting of which the previous technical requirements can be taken into account.

Bei Vorgabe eines niedrigeren Wertes Q2 als des bisher tolerierten Wertes Q1, wie beispielsweise 2,5 oder 1 g pro Jahr und Verbindung, wie er für den Einsatz von CO2 als Kältemittel in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage angestrebt wird, sowie bei Vorgabe der weiteren Größen – der Betriebsdauer t, dem Betriebsdruck p1 (beispielsweise 180 bar), bzw. der Druckdifferenz Δp, und der Permeationskonstante P – gelangt man unter Berücksichtigung der Gleichung (1) zu einem Verhältnis (A/L)12. In der Praxis hat sich aber gezeigt, daß mit der Einstellung dieses Verhältnisses (A/L)12 den erhöhten technischen Forderungen nicht mehr Rechnung getragen werden kann. Der geforderte niedrige Wert Q2 der Leckmenge Q kann dann nur durch Maßnahmen, wie z.B. eine übermäßig lange Nut- und Dichtungslänge, erreicht werden, die außerordentlich hohe Steckkräfte FS verursachen und konstruktiv nicht durchsetzbar sind.By specifying a lower value Q 2 than the previously tolerated value Q 1 , such as 2.5 or 1 g per year and connection, as is sought for the use of CO 2 as a refrigerant in a motor vehicle air conditioning system, and by specifying the Further variables - the operating time t, the operating pressure p 1 (for example 180 bar), or the pressure difference Δp, and the permeation constant P - result in a ratio (A / L) 12 taking equation (1) into account. In practice, however, it has been shown that setting this ratio (A / L) 12 can no longer take into account the increased technical requirements. The required low value Q 2 of the leakage quantity Q can then only be achieved by measures, such as an excessively long groove and seal length, which cause extraordinarily high insertion forces F S and cannot be implemented structurally.

Die Erfindung ermöglicht im Gegensatz dazu bei niedrigen Montagekräften FS die Einstellung eines Verhältnisses AE/KL, das den technischen Forderungen – auch bei Vorgabe eines sehr niedrigen Leckmengenwertes Q2, wie er für den Einsatz von CO2 als Kältemittel in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage gefordert wird – gerecht wird.In contrast, the invention enables, at low assembly forces F S, the setting of a ratio A E / KL which meets the technical requirements - even when a very low leakage value Q 2 is specified, as is the case for the use of CO 2 as a refrigerant in a motor vehicle air conditioning system is demanded - does justice.

Um möglichst geringe Werte Q2 der Leckmenge Q zu erzielen; kann das Verhältnis AE/KL vorzugsweise unterhalb des in 3 dargestellten Grenzwertes G liegen.In order to achieve the lowest possible values Q 2 of the leakage quantity Q; the ratio A E / KL can preferably be below the in 3 limit G shown.

Dieser Grenzwert G, d.h. das die Permeation durch die Umfangsdichtung 3 bestimmende Verhältnis AE/KL, sollte, insbesondere für Kohlendioxid als Fluid, bei Raumtemperatur nicht größer sein als 50,0 mm, vorzugsweise nicht größer als 17,5 mm, bei 100 °C nicht größer als 4,5 mm, vorzugsweise nicht größer als 1,2 mm, und bei 150 °C nicht größer als 1,00 mm, vorzugsweise nicht größer als 0,25 mm.This limit value G, ie the permeation through the peripheral seal 3 determining ratio A E / KL, especially for carbon dioxide as a fluid, should not be greater than 50.0 mm at room temperature, preferably not greater than 17.5 mm, at 100 ° C not greater than 4.5 mm, preferably not greater than 1.2 mm, and at 150 ° C not greater than 1.00 mm, preferably not greater than 0.25 mm.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 4 und 5 gezeigt, wie dadurch, daß der Querschnitt AUE der Umfangsdichtung 3 bereits im unverpreßten Zustand eine elliptische Form aufweist, im Vergleich zu einem O-Ring eine Vergrößerung der Kontaktlänge KL herbeigeführt werden kann.The following will refer to 4 and 5 shown as in that the cross section AU E of the peripheral seal 3 already has an elliptical shape in the uncompressed state, an increase in the contact length KL can be brought about in comparison to an O-ring.

Wie bereits erwähnt, ist RRS ein Maß für die konvexe Krümmung der Umfangsdichtung 3 und wird bei einem O-Ring, wie er als Kern in 4 dargestellt ist, durch den Schnurradius RSO des kreisförmigen Querschnitts AUR der Schnur bestimmt. Bei einer Umfangsdichtung 3, die eine Ellipse, wie sie den kreisförmigen Querschnitt in 5 AUR umschreibt, als Form des Querschnitts AUE aufweist, liegt im Gegensatz dazu über ihren Querschnittsumfang keine einheitliche Krümmung vor, da an die Stelle des einheitlichen Krümmungsradius RSO des Kreises eine lange Halbachse HA und eine kurze Halbachse HB treten.As already mentioned, R RS is a measure of the convex curvature of the peripheral seal 3 and is used with an O-ring as the core in 4 is shown, determined by the cord radius R SO of the circular cross section AU R of the cord. With a peripheral seal 3 that have an ellipse as seen in the circular cross section 5 In contrast, AU R , as the shape of the cross section AU E , does not have a uniform curvature over its cross-sectional circumference, since a long semiaxis HA and a short semiaxis HB take the place of the uniform radius of curvature R SO of the circle.

Es ist nun möglich, diese Halbachsen HA, HB im Sinne einer Koordinatentransformation in Bezug auf den genannten Kreisradius RSO durch die Beziehungen HA=U*RSO und HB=V*RSO auszudrücken. Für die in 4 dargestellten Verhältnisse gilt dabei für die Transformationsfaktoren U, V beispielsweise U ≈ 2 und V=1, d.h. HB=RSO, wobei der innere Radius RI und der äußere Radius R A des jeweiligen Ringes der beiden ineinander projizierten Ausführungsformen der Umfangsdichtung 3 für beide Ausführungen einheitlich sind.It is now possible to express these semiaxes HA, HB in the sense of a coordinate transformation in relation to the circle radius R SO mentioned by the relationships HA = U * R SO and HB = V * R SO . For those in 4 The relationships shown here apply to the transformation factors U, V, for example U ≈ 2 and V = 1, ie HB = R SO , the inner radius R I and the outer radius R A of the respective ring of the two mutually projected embodiments of the circumferential seal 3 are the same for both versions.

Des Weiteren ist es in einer hinreichend genauen Näherungskonstruktion für die Ellipse möglich, Scheitelkrümmungskreise K1, K2 einzuführen; die sich ihr in der Umgebung. der Scheitel weitestgehend anschmiegen, wie dies 5 zeigt. Hierbei läßt sich zeigen, daß sich die Radien RK1 und RK2 der Scheitelkrümmungskreise K1, K2 nach den BeziehungenFurthermore, in a sufficiently precise approximation construction for the ellipse, it is possible to introduce apex curvature circles K1, K2; who are in the area. nestle the crown as much as possible like this 5 shows. It can be shown here that the radii R K1 and R K2 of the crown crest circles K1, K2 according to the relationships

Figure 00180001
Figure 00180001

berechnen lassen.have it calculated.

Für den dargestellten Fall ergibt sich damit für den im Hinblick auf die Ausbildung des erfindungsgemäßen Verbindungssystems bedeutsamen Radius RK2, daß dieser den vierfachen Wert des Radius RSO des in die Ellipse einbeschriebenen Kreises annimmt. Berücksichtigt man diesen Wert RK2 als Krümmungsmaß RRS in der Gleichung (6), so bedeutet dies, daß sich bei gleichbleibender Vorpreßkraft FV die Kontaktlänge KL verdoppelt oder daß bei gleichbleibender Kontaktlänge KL die Vorpreßkraft FV und damit die notwendige Steckkraft FS auf bis zu ein Viertel gesenkt werden kann.In the case shown, the radius R K2 , which is important with regard to the design of the connection system according to the invention, is therefore four times the value of the radius R SO of the circle inscribed in the ellipse. Taking into account this value R K2 as curvature R RS in equation (6), this means that at constant jacking force F V, the contact length KL doubled or that, with constant contact length KL, the jacking force F V, and thus the necessary insertion force F S to can be reduced by up to a quarter.

Sowohl zur Erzielung eines günstigen Verhältnisses AV/KL der senkrecht zur axialen Richtung X–X verlaufenden Querschnittsfläche AV der deformierten Umfangsdichtung 3 zur Kontaktlänge KL, als auch zur Erzielung eines günstigen Verhältnisses AE/KL der permeationsbestimmenden Teilumfangsfläche AE zur Kontaktlänge KL ist es somit von Vorteil, wenn der Querschnitt AUE der Umfangsdichtung 3 im unverpreßten Zustand bereits eine Vorform aufweist, bei der eine Formzahl, ein Quotient FZU=HA/HB aus einer axialen Haupterstreckung des Dichtungsquerschnitts AUE, im dargestellten Fall der großen Halbachse HA der Ellipse, und einer radialen Haupterstreckung, im dargestellten Fall der kleinen Halbachse HB, der Ellipse, einen Wert von größer 1, vorzugsweise von größer 2, aufweist.Both to achieve a favorable ratio A V / KL of the cross-sectional area A V of the deformed peripheral seal that runs perpendicular to the axial direction X-X 3 to the contact length KL, as well as to achieve a favorable ratio A E / KL of the permeation-determining partial peripheral surface A E to the contact length KL, it is therefore advantageous if the cross section AU E of the peripheral seal 3 already has a preform in the uncompressed state, in which a shape number, a quotient FZ U = HA / HB from an axial main extension of the sealing cross section AU E , in the case shown the large semi-axis HA of the ellipse, and a radial main extension, in the illustrated case the small one Semi-axis HB, the ellipse, has a value greater than 1, preferably greater than 2.

Dies ist auch bei den in 6 bis 8 dargestellten weiteren Ausführungsformen einer Umfangsdichtung 3 für ein erfindungsgemäßes Verbindungssystem der Fall. Für diese Ausführungsformen ist es charakteristisch, daß sich der Querschnitt AU der unverpreßten Umfangsdichtung 3 in symmetrischer Weise zu einer Mittenachse Y–Y aus zwei gleichgroßen Halbkreisflächen KF1, KF2 – es könnten auch Kreisegment-Flächen sein – und einer dazwischenliegenden Rechteckfläche RF zusammensetzt.This is also the case with the 6 to 8th illustrated further embodiments of a peripheral seal 3 the case for a connection system according to the invention. It is characteristic of these embodiments that the cross section AU of the uncompressed peripheral seal 3 in a symmetrical manner to a central axis Y-Y of two equally large semicircular surfaces KF1, KF2 - it could also be circular segment surfaces - and an intermediate rectangular surface RF.

Wie in 4 ist in 6 und 7 – im Gegensatz zu 4 aber zweimal – ein O-Ring in die als weitere Ausführung dargestellte Querschnittsform einbeschrieben. Der O-Ring bestimmt mit dem Radius RSO die radiale Haupterstreckung HB des Querschnitts AU der Schnur und die Krümmung in axialer Richtung X–X. Die axiale Haupterstreckung HA ergibt sich als Seitenlänge SL der Halbfläche des Querschnitts AU, der die axiale Gesamtlänge GL aufweist. Die Wahl dieser Gesamtlänge GL – beispielsweise im Verhältnis zu einer vorgegebenen Nutlänge NL – stellt neben der Größe der radialen Deformation der Umfangsdichtung 3 bei der Montage eine weitere Möglichkeit dar, um im verpreßten Zustand den Füllungsgrad FG der Nut 4 zu variieren.As in 4 is in 6 and 7 - in contrast to 4 but twice - an O-ring inscribed in the cross-sectional shape shown as a further embodiment. With the radius R SO, the O-ring determines the main radial extension HB of the cross-section AU of the cord and the curvature in the axial direction X-X. The main axial extent HA results as the side length SL of the half surface of the cross section AU, which has the total axial length GL. The choice of this total length GL - for example in relation to a predetermined groove length NL - represents the size of the radial deformation of the peripheral seal 3 during assembly is another way to check the degree of filling FG of the groove in the compressed state 4 to vary.

Wie bei der Umfangsdichtung 3 mit dem elliptischen Querschnitt (4 und 5) liegt auch gemäß 6 bis 8 über den Querschnittsumfang hinweg keine einheitliche Krümmung vor. So ist die in radialer Richtung ausgebildete Krümmung durch die Rechteckfläche RF mit der Seitenlänge GL–2*RSO bestimmt; und ein entsprechender Krümmungsradius nimmt den Wert Unendlich an. 8 zeigt in ähnlicher Form wie in 2 die netzartig gefüllt dargestellte, verpreßte Umfangsdichtung 3 im Vergleich zur unverpreßten Umfangsdichtung 3. Der Darstellung ist dabei zu entnehmen, daß ein hoher Füllungsgrad FG der Nut vorliegt und daß die Länge der Bogenlinie BL nicht größer ist als der halbe Wert der Summe aus Spaltweite s und Nuttiefe T.As with the peripheral seal 3 with the elliptical cross section ( 4 and 5 ) is also according to 6 to 8th there is no uniform curvature across the cross-sectional circumference. The curvature formed in the radial direction is determined by the rectangular surface RF with the side length GL-2 * R SO ; and a corresponding radius of curvature takes the value infinity. 8th shows in a similar form as in 2 the net-like, compressed circumferential seal 3 compared to the unpressed peripheral seal 3 , The illustration shows that there is a high degree of filling FG of the groove and that the length of the curved line BL is not greater than half the value of the sum of the gap width s and the groove depth T.

9 zeigt eine weitere, als optimal zu betrachtende Ausführung einer Umfangsdichtung 3 für ein endungsgemäßes Verbindungssystem, die sich dadurch auszeichnet, daß der Querschnitt AUopt der unverpreßten Umfangsdichtung 3 in der Grundgestalt aus einem Rechteck besteht, das zwei mit einem ersten Krümmungsradius R1 konvex gewölbte Längsseiten, zwei mit einem zweiten Krümmungsradius R2 konvex gewölbte Querseiten und vier mit einem dritten Krümmungsradius R3 konvex verrundete Ecken aufweist. Der dritte, insbesondere bei der Verpressung der Umfangsdichtung die Bogenlänge BL bestimmende und den Füllungsgrad FG beeinflussende, Krümmungsradius R3 ist dabei kleiner als der erste, insbesondere die Kontaktlänge KL bestimmende, Krümmungsradius R, und der erste Krümmungsradius R1 ist wiederum kleiner als der zweite Krümmungsradius R2, der ebenfalls Bogenlänge BL und Füllungsgrad FG – jedoch in geringerem Maß als der dritte Radius R3 – mitbestimmt. Durch eine solche Querschnittsform kann bei einem hohen Füllgrad FG der Nut 4 und niedriger Vorpreßkraft FV eine kurze Bogenlänge BL und damit eine im Vergleich mit einem O-Ring oder einem Ring mit elliptischen Querschnitt kleinere permeationswirksame Teilumfangsfläche AE erzielt werden. Auch bei dieser Ausführung weist der Querschnitt AUopt der Umfangsdichtung 3 im unverpreßten Zustand bereits eine Vorform auf, bei der die Formzahl, der Quotient FZU=HA/HB aus einer axialen Haupterstreckung HA des Dichtungsquerschnitts AUopt, und einer radialen Haupterstreckung HB einen Wert von größer 1, vorzugsweise von größer 2, aufweist. 9 shows another, to be considered as optimal execution of a peripheral seal 3 for a connection system according to the invention, which is characterized in that the cross section AU opt of the unpressed peripheral seal 3 in its basic form consists of a rectangle which has two longitudinal sides convexly curved with a first radius of curvature R 1 , two transverse sides convexly curved with a second radius of curvature R 2 and four corners convexly rounded with a third radius of curvature R 3 . The third radius of curvature R 3 , which determines the arc length BL and influences the degree of filling FG, in particular when the peripheral seal is pressed, is smaller than the first, in particular the contact length KL determining, radius of curvature R, and the first radius of curvature R 1 is again smaller than the second Radius of curvature R 2 , which also determines arc length BL and degree of filling FG - but to a lesser extent than the third radius R 3 . Such a cross-sectional shape allows the groove to be filled with a high degree of filling FG 4 and low pre-pressing force F V a short arc length BL and thus a smaller permeation-effective partial circumferential surface area A E can be achieved in comparison with an O-ring or a ring with an elliptical cross-section. In this embodiment too, the cross section AU opt of the peripheral seal 3 in the uncompressed state, a preform in which the shape number, the quotient FZ U = HA / HB from an axial main extension HA of the sealing cross section AU opt , and a radial main extension HB have a value of greater than 1, are preferred of greater than 2.

10a bis 10c zeigen, daß sich je nach Ausführungsform der Umfangsdichtung 3 für eine spezifischen Leckmenge q, d.h für auf eine auf den Querschnitt AV der verpreßten Umfangsdichtung 3 bezogene Leckmenge Q des infolge von Permeation durch die jeweilige Umfangsdichtung 3 durchgesetzten Fluids, ein unterschiedliches Profil des Verlaufs der spezifischen Leckmenge q einstellt, das von der Form des Querschnitts AV der verpreßten Umfangsdichtung 3 abhängig ist. 10a to 10c show that depending on the embodiment of the peripheral seal 3 for a specific leakage quantity q, ie for a cross-section A V of the compressed peripheral seal 3 related leakage amount Q due to permeation through the respective peripheral seal 3 enforced fluid, a different profile of the course of the specific leakage q sets, that of the shape of the cross section A V of the compressed peripheral seal 3 is dependent.

10a zeigt dabei einen verpreßten O-Ring OR. Ein solcher O-Ring OR bildet bei einem Verhältnis von Innendurchmesser 2*RI zur Stärke seiner Schnur 2*RSO von ≤ 6, vorzugsweise von < 3, und einer starken minimalen Verpressung VP, d.h. bei einem Wert VP=100% * (1–B/(2*RSO)) von mehr als 15 Prozent, vorzugsweise von mehr als 25 Prozent bis zu maximal 40 Prozent, im montierten Zustand ein sehr viel stärker ausgeprägtes Oval als ein Standard O-Ring unter normaler Verpressung VP aus. Das bedeutet, daß der Querschnitt AUR des unverpreßten O-Rings OR, die Nuttiefe T und die Spaltweite s derart aufeinander abgestimmt sind, daß sich eine Kontaktlänge KL einstellt, die geeignet ist, einen optimalen Wert des Verhältnisses AE/KL, d.h. unterhalb des Grenzwerts G in 3, also im Bereich II, einzustellen. 10a shows a pressed O-ring OR. Such an O-ring OR forms with a ratio of the inside diameter 2 * R I to the strength of its cord 2 * R SO of ≤ 6, preferably <3, and a strong minimum compression VP, ie with a value VP = 100% * ( 1 – B / (2 * R SO )) of more than 15 percent, preferably more than 25 percent up to a maximum of 40 percent, in the assembled state a much more pronounced oval than a standard O-ring under normal compression VP. This means that the cross section AU R of the unpressed O-ring OR, the groove depth T and the gap width s are matched to one another in such a way that a contact length KL is established which is suitable for an optimal value of the ratio A E / KL, ie below of the limit value G in 3 , i.e. in area II.

10b zeigt eine Umfangsdichtung 3 mit einer – bereits durch die geometrische Gestaltung ihres Querschnitts im unverpreßten Zustand – gegenüber einem O-Ring OR verlängerten Kontaktlänge KL. Bei einer derartigen Umfangsdichtung 3, die – wie auch die Ausführung gemäß 4 und 5 mit dem elliptischen Querschnitt AUE und die Ausführungen gemäß 6 bis 8 sowie 9 – im montierten Zustand nicht stärker verpreßt werden muß als ein Standard-O-Ring, können die Montagekräfte und auch die bei der Montage notwendige Aufweitung gering gehalten werden. Auch ist die Gefahr, die Umfangsdichtung 3 bei der Montage zu beschädigen oder aus der Nut 4 herauszureißen, geringer als bei dem O-Ring OR mit kreisförmigem Querschnitt. 10b shows a peripheral seal 3 with a contact length KL, which is already longer than an O-ring OR, due to the geometrical design of its cross section in the uncompressed state. With such a peripheral seal 3 which - like the execution according to 4 and 5 with the elliptical cross section AU E and the designs according to 6 to 8th such as 9 - In the assembled state, there is no need to press more than a standard O-ring, the assembly forces and also the expansion required during assembly can be kept low. Also, the peril is the perimeter seal 3 damaged during assembly or out of the groove 4 tearing out, less than with the O-ring OR with a circular cross-section.

10c zeigt eine Umfangsdichtung 3 mit im verpreßten Zustand rechteckiger Fläche des Querschnitts AV. Die in axialer Richtung X–X liegenden Rechteckseiten sind dabei länger als die in radialer Richtung liegenden Rechteckseiten. Wird eine solche Umfangsdichtung in eine Nut eingebracht, so ist die permeationswirksame Teilumfangsfläche AE unabhängig von der Schnurstärke der unverpreßten Umfangsdichtung und die Bogenlinie BL nimmt den Wert der Spaltweite s an. 10c shows a peripheral seal 3 with a rectangular cross-sectional area A V in the compressed state. The sides of the rectangle lying in the axial direction X-X are longer than the sides of the rectangle lying in the radial direction. If such a circumferential seal is introduced into a groove, the permeable partial circumferential surface A E is independent of the cord thickness of the unpressed circumferential seal and the arc line BL assumes the value of the gap width s.

Bei allen Ausführungsformen der Umfangsdichtung 3 ist die kürzeste Permeationslänge L die Kontaktlänge KL, über die die Umfangsdichtung 3 an dem jeweiligen Kupplungsteil 1, 2 anliegt. Die jeweils größte Permeationslänge L ist in 10a bis 10c mit Lmax bezeichnet. Aus den Profilen der spezifischen Leckmenge q wird dabei deutlich, daß durch eine Verlängerung der Kontaktlänge KL der Permeationsweg L und somit die Gesamt-Leckmenge Q, die sich durch Integration der spezifischen Leckmenge q über den Querschnitt AV als die in den Figuren dargestellte Fläche unter der Kurve q ergibt, verringert werden kann.In all embodiments of the peripheral seal 3 the shortest permeation length L is the contact length KL over which the peripheral seal 3 on the respective coupling part 1 . 2 is applied. The largest permeation length L is in 10a to 10c designated L max . From the profiles of the specific leakage quantity q it becomes clear that by extending the contact length KL the permeation path L and thus the total leakage quantity Q, which is due to integration of the specific leakage quantity q over the cross section A V as the area shown in the figures below the curve q results, can be reduced.

Der Unterschied zwischen der jeweils größten Permeationslänge Lmax und der Kontaktlänge KL nimmt ausgehend von 10a bis zu 10c ab. Bei der in 10c dargestellten Ausführung der Umfangsdichtung 3, die unter dem Aspekt einer geringen Leckmenge Q als die optimale anzusehen ist, ist die größte Permeationslänge Lmax identisch mit der Kontaktlänge KL. Die in 10c gezeigte Form, insbesondere ein Rechteck als verpreßter, radialer Querschnitt AR, das in der axialen Richtung X–X eine größere Seitenlänge aufweist als in radialer Richtung, erscheint daher als besonders vorteilhaft. Bei den in 10b und 10c gezeigten Ausführungen ist auch davon auszugehen, daß der Querschnitt der Umfangsdichtung 3 im unverpreßten Zustand – analog zum Querschnitt AUE in der Ausführung gemäß 4 und 5, analog zum Querschnitt AU in den Ausführungen gemäß 6 und 7 und analog zum Querschnitt AUopt in der Ausführung gemäß 9 – bereits eine Vorform aufweist, bei der der Quotient FZU=HA/HB aus einer axialen Haupterstreckung des Dichtungsquerschnitts und einer radialen Haupterstreckung einen Wert von größer 1, vorzugsweise von größer 2, aufweist. Allerdings muß erwähnt werden, daß sich die Verhältnisse bei der Montage, insbesondere die Verpressung, die Füllung der Nut 4 und die Größe der Montagekraft FS zum Teil – wie bei der rein rechteckigen Form – ungünstiger gestalten können als bei einem anderen Querschnitt.The difference between the largest permeation length L max and the contact length KL increases from 10a up to 10c from. At the in 10c shown execution of the peripheral seal 3 , which is to be regarded as the optimum from the point of view of a small leakage quantity Q, the largest permeation length L max is identical to the contact length KL. In the 10c The shape shown, in particular a rectangle as a compressed radial cross section A R , which has a greater side length in the axial direction X - X than in the radial direction, therefore appears to be particularly advantageous. In the 10b and 10c Versions shown can also be assumed that the cross section of the peripheral seal 3 in the unpressed state - analogous to the cross section AU E in the version according to 4 and 5 , analogous to the cross section AU in the versions according to 6 and 7 and analogous to the cross section AU opt in the version according to 9 Already has a preform in which the quotient FZ U = HA / HB has a value of greater than 1, preferably greater than 2, from an axial main extent of the sealing cross section and a radial main extent. However, it must be mentioned that the conditions during assembly, especially the pressing, the filling of the groove 4 and the size of the assembly force F S - as with the purely rectangular shape - can be made more unfavorable than with another cross section.

So wurde einerseits bei Steckkräften FS von etwa 120 Nein Wert Q2 der Menge Q des infolge von Permeation durch die Umfangsdichtung 3 durchgesetzten Fluids von weniger als 2,5 g pro Jahr und Verbindung, insbesondere von weniger als 1 g pro Jahr und Verbindung von einem aus N-NBR bestehenden O-Ring 8,0 × 5,0 bei einer mittleren Verpressung VP von 25,0 Prozent erreicht, wobei letztere im Bereich von 21,2 Prozent bis 27,4 Prozent toleranzbedingt schwanken konnte. Der mittlere Füllgrad FG der Nut 4 lag dabei bei 86,0 Prozent und konnte im Bereich von 78,2 Prozent bis 92,1 Prozent schwanken. Die axiale Länge NL der Nut 4 lag bei 5,8 mm, die Tiefe T der Nut 4 im Bereich von 3,47 mm bis 3,63 mm, die Spaltweite s lag im Bereich von 0,05 mm bis 0,25 mm, der Innenradius ROI der Aufnahmeöffnung 6 lag bei 7,75 mm, der Radius RSN des Schaftes 5 auf dem Grund der Nut 4 bei 4,0 mm und der Radius RSO der Schnur des Querschnitts AUR im unverpreßten Zustand bei 2,5 mm. Es bildete sich bei Raumtemperatur eine Kontaktlänge KL von etwa 4,5 mm aus.On the one hand, for insertion forces F S of approximately 120 no, the value Q 2 of the quantity Q was due to permeation through the peripheral seal 3 fluids of less than 2.5 g per year and connection, in particular less than 1 g per year and connection of an O-ring 8.0 × 5.0 consisting of N-NBR with an average compression VP of 25.0 Percent reached, the latter fluctuating in the range of 21.2 percent to 27.4 percent due to tolerance. The average degree of filling FG of the groove 4 was 86.0 percent and was able to fluctuate in the range from 78.2 percent to 92.1 percent. The axial length NL of the groove 4 was 5.8 mm, the depth T of the groove 4 in the range from 3.47 mm to 3.63 mm, the gap width s was in the range from 0.05 mm to 0.25 mm, the inner radius R OI of the receiving opening 6 was 7.75 mm, the radius R SN of the shaft 5 on the bottom of the groove 4 at 4.0 mm and the radius R SO of the cord of the cross section AU R in the uncompressed state at 2.5 mm. A contact length KL of about 4.5 mm was formed at room temperature.

Andererseits wurde bei demgegenüber stark verringerten Steckkräften FS (weniger als 60 N) ein ebensolch geringer Wert Q2 der Leckmenge Q von einem ebenfalls aus H-NBR bestehenden Oval-Ring bei einer mittleren Verpressung VP von 22, 5 Prozent erreicht, wobei letztere im Bereich von 16,3 Prozent bis 26,8 Prozent toleranzbedingt schwanken konnte. Der Ring besaß im unverpreßten Zustand eine Querschnittsform, wie sie in 6 bis 8 dargestellt ist, wobei die axiale Gesamtlänge GL des Querschnitts AU bei 3,55 mm und der Radius RSO bei 1,25 mm lag. Der mittlere Füllgrad FG der Nut 4 lag im Bereich von 58,6 Prozent bis 90,0 Prozent. Die axiale Länge NL der Nut 4 lag bei 4,9 mm, die Tiefe T der Nut 4 im Bereich von 3,47 mm bis 3,63 mm, die Spaltweite s lag im Bereich von 0,05 mm bis 0,25 mm, der Innenradius ROI der Aufnahmeöffnung 6 lag bei 6,2 mm, und der Radius RSN des Schaftes 5 auf dem Grund der Nut 4 bei 4,35 mm. Es bildete sich bei Raumtemperatur eine Kontaktlänge KL von etwa 3,9 mm aus.On the other hand, in contrast to the greatly reduced insertion forces F S (less than 60 N), an equally low value Q 2 of the leakage amount Q was achieved by an oval ring likewise made of H-NBR with an average pressing VP of 22.5 percent, the latter in the Range fluctuated from 16.3 percent to 26.8 percent due to tolerance. The ring had a cross-sectional shape in the uncompressed state, such as it in 6 to 8th is shown, the total axial length GL of the cross section AU was 3.55 mm and the radius R SO was 1.25 mm. The average degree of filling FG of the groove 4 ranged from 58.6 percent to 90.0 percent. The axial length NL of the groove 4 was 4.9 mm, the depth T of the groove 4 in the range from 3.47 mm to 3.63 mm, the gap width s was in the range from 0.05 mm to 0.25 mm, the inner radius R OI of the receiving opening 6 was 6.2 mm, and the radius R SN of the shaft 5 on the bottom of the groove 4 at 4.35 mm. A contact length KL of about 3.9 mm was formed at room temperature.

Zwar ist in den Darstellungen in 10a bis 10c keine Nut 4 dargestellt, jedoch gelten die entsprechenden Verhältnisse für die Kontaktlänge auch bei Vorhandensein einer Nut. Außerdem läßt sich daraus ableiten, daß ein erfindungsgemäßes Verbindungssystem dann eine besonders günstige Ausbildung besitzt, wenn sich im radialen Querschnitt AR der deformierten Umfangsdichtung 3 die Kontaktlänge KL um weniger als etwa 15 Prozent, vorzugsweise um weniger als etwa 10 Prozent, besonders bevorzugt um weniger als etwa 5 Prozent, von der maximalen axialen Permeationslänge Lmax durch die Umfangsdichtung 3 unterscheidet, d.h. wenn z.B. die Dichtung 3 in axialer Richtung einen sehr großen Krümmungsradius, wie den Radius R2 in 9, aufweist. Dies ist auch bei der Dimensionierung eines im unverpreßten Zustand elliptischen Querschnitts AUE bei der Festlegung der Länge der Halbachsen HA, HB – und unter Beachtung der Koordinatentransformation bei der Festlegung der Koeffizienten U und V – zu beachten.Although in the representations in 10a to 10c no groove 4 shown, however, the corresponding relationships apply to the contact length even in the presence of a groove. It can also be deduced from this that a connection system according to the invention has a particularly favorable design if the deformed peripheral seal is in the radial cross section A R 3 the contact length KL by less than about 15 percent, preferably by less than about 10 percent, particularly preferably by less than about 5 percent, of the maximum axial permeation length L max through the peripheral seal 3 differs, ie if, for example, the seal 3 a very large radius of curvature in the axial direction, such as the radius R 2 in 9 , having. This must also be taken into account when dimensioning a cross section AU E which is elliptical in the unpressed state when determining the length of the semiaxes HA, HB - and taking into account the coordinate transformation when determining the coefficients U and V -.

Für ein erfindungsgemäßes Verbindungssystem ist es des Weiteren von Bedeutung, daß sich ein darin auftretender Gas-Leckagestrom GLS immer additiv aus zwei Komponenten zusammensetzt. Einerseits ist dies die Menge Q des infolge von Permeation durch die Umfangsdichtung 3 durchgesetzten Fluids, andererseits besteht über die Kontaktlänge KL hinweg ein möglicher Weg für Mikroleckage-Ströme MQ, deren Größe durch die Topographie der Oberflächen der Kupplungsteile 1, 2 bestimmt wird. Eine vorteilhafte hohe Abdichtung gegen die Mikroleckage-Ströme MQ kann bei dem erfindungsgemäßen Verbindungssystem dadurch erreicht werden, daß ein maximaler Rauheitswert Rmax der Oberflächen der Kupplungsteile 1, 2, zumindest im Bereich des Außenradius RSA des Schaftes 5 und des Innenradius ROI der Aufnahmeöffnung 6, wo die Umfangsdichtung 3 anliegt, kleiner ist als 16 μm, vorzugsweise kleiner als 10 μm. Insbesondere sollte eine mittlere Rauheit Ra im Bereich von 0,3 bis 0,8 μm liegen, was vorteilhafterweise bei Durchmessern von 12 bis 25 mm dadurch erreicht werden kann, daß die mit einem Aufmaß von 0,018 bis 0,040 mm versehenen Flächen, die im vorbearbeiteten Zustand eine Rauheit Ra im Bereich von 1,6 bis 3,2 μm aufweisen sollten, glattgewalzt werden. Durch das Glattwalzen kann auch eine optimale Ausbildung des Tragprofils der in Kontakt mit der Umfangsdichtung stehenden Oberflächen der beiden Kupplungsteile 1, 2 erreicht werden. Die Mikroleckage-Ströme MQ sind dann im Gasleckage-Strom GLS sehr, insbesondere vernachlässigbar, klein gegenüber der Menge Q des infolge von Permeation durch die Umfangsdichtung 3 durchgesetzten Fluids.For a connection system according to the invention, it is also important that a gas leakage flow GLS occurring therein is always made up of two components. On the one hand, this is the amount Q due to permeation through the peripheral seal 3 penetrated fluids, on the other hand there is a possible path for micro leakage currents MQ across the contact length KL, the size of which is determined by the topography of the surfaces of the coupling parts 1 . 2 is determined. An advantageous high seal against the micro leakage currents MQ can be achieved in the connection system according to the invention in that a maximum roughness value R max of the surfaces of the coupling parts 1 . 2 , at least in the area of the outer radius R SA of the shaft 5 and the inner radius R OI of the receiving opening 6 where the peripheral seal 3 is less than 16 μm, preferably less than 10 μm. In particular, an average roughness R a should be in the range from 0.3 to 0.8 μm, which can advantageously be achieved with diameters from 12 to 25 mm in that the surfaces provided with an allowance of 0.018 to 0.040 mm are in the pre-machined area Condition should have a roughness R a in the range of 1.6 to 3.2 μm, be smooth rolled. The smooth rolling can also optimally form the support profile of the surfaces of the two coupling parts that are in contact with the peripheral seal 1 . 2 can be achieved. The micro leakage flows MQ in the gas leakage flow GLS are then very, in particular negligible, small compared to the amount Q due to permeation through the peripheral seal 3 established fluids.

Eine vorteilhafte Dichtungsanordnung ergibt sich in einem erfindungsgemäßen Verbindungssystem auch durch das axiale Hintereinanderschalten mehrerer Umfangsdichtungen 3, wie dies für zwei Umfangsdichtungen 3 in 1 gezeigt ist, da dadurch die Kontaktlänge KL verlängert wird. Zwar ist zum Erreichen des größeren Permeationsweges – der summarischen Kontaktlänge KL – der Aufwand dabei höher als beim Einsatz nur eines O-Rings, dessen unverpreßter Querschnitt AUE z.B. elliptisch vorgeformt ist, eine solche Anordnung kann aber auch unter anderem Aspekt trotzdem von Vorteil sein. So wird beispielsweise mit der unter Sauerstoffeinfluß vor sich gehenden Alterung von EPDM als Dichtungswerkstoff der Permeationskoeffizient P deutlich niedriger. Dies könnte beispielsweise in einer Hintereinanderschaltung von Umfangsdichtungen 3 ausgenutzt werden, indem eine der Umgebungsatmosphäre zugängliche äußere Umfangsdichtung 3 nach einer gewissen Betriebsdauer t altersbedingt einen verringerten Permeabilitätskoeffizienten P aufweist und die innere Umfangsdichtung 3 mit einem höheren Permeabilitätskoeffizienten P vor den Umgebungseinflüssen, die auch zu einer unerwünschten Versprödung des Dichtungsmaterials führen können, besser geschützt ist.An advantageous sealing arrangement in a connection system according to the invention also results from the axial connection of a plurality of peripheral seals 3 how to do this for two peripheral seals 3 in 1 is shown, as this extends the contact length KL. Although the effort involved in achieving the larger permeation path - the total contact length KL - is higher than when only one O-ring is used, the uncompressed cross-section AU E of which is, for example, elliptically pre-shaped, such an arrangement can nevertheless be advantageous from a different aspect. For example, with the aging of EPDM as a sealing material under the influence of oxygen, the permeation coefficient P becomes significantly lower. This could be the case, for example, in a series connection of circumferential seals 3 can be exploited by an outer peripheral seal accessible to the ambient atmosphere 3 after a certain operating time t has a reduced permeability coefficient P due to age and the inner peripheral seal 3 with a higher permeability coefficient P from the environmental influences, which can also lead to undesirable embrittlement of the sealing material, is better protected.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. So ist es zum Beispiel möglich, die erfindungsgemäße Verbindungsart nicht nur – wie darg estellt – in einer Steckkupplung, sondern auch in Systemen mit Block- oder Schraubverbindungen einzusetzen. Des Weiteren ist es möglich, daß nur das erste Kupplungsteil 1 anstelle des zweiten Kupplungsteiles 2 die Nut 4 aufweist. Verschiedene konstruktive Details können anders als dargestellt ausgeführt werden. So könnte z.B. in der Ausführung gemäß 9 der erste Radius R, größer als der zweite Radius R2 gewählt werden.The invention is not limited to the exemplary embodiments shown, but also encompasses all embodiments having the same effect in the sense of the invention. For example, it is possible to use the type of connection according to the invention not only - as shown - in a plug-in coupling, but also in systems with block or screw connections. Furthermore, it is possible that only the first coupling part 1 instead of the second coupling part 2 the groove 4 having. Different construction details can be executed differently than shown. For example, in the execution according to 9 the first radius R, larger than the second radius R 2 can be selected.

Die in den 4 bis 9 dargestellten Ausführungen der Umfangsdichtung 3 mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen besitzen eine eigenständige erfinderische Bedeutung.The in the 4 to 9 illustrated versions of the peripheral seal 3 with the features described above have an independent inventive meaning.

Schließlich können auch weitere Kriterien zu der erfindungsgemäßen Abstimmung bei der Festlegung des Querschnitts AUR, AUE, AU, AUopt der unverpreßten Umfangsdichtung 3, der Nuttiefe T, Nutlänge NL und der Spaltweite s hinzutreten, wie beispielsweise die bekanntermaßen anhand von Nomogrammen, die für bestimmte Werkstoffhärten des Materials der Umfangsdichtungen 3 einen Zusammenhang zwischen Spaltweite s und Betriebsdruck p1 enthalten, vorgenommene Dimensionierung. Hierbei ist im Hinblick auf Gleichung (6) insbesondere auf eine mögliche Korrelation zwischen dem Elastizitätsmodul ED und der Shore-A-Härte des Materials zu achten. Als günstig hat sich eine Shore-A-Härte im Bereich von 70 bis 90 erwiesen.Finally, other criteria for the tuning according to the invention when determining the cross section AU R , AU E , AU, AU opt of the unpressed peripheral seal 3 , the groove depth T, groove length NL and the gap width s, such as, for example, as is known from nomograms, for certain material hardness of the material of the peripheral seals 3 contain a relationship between the gap width s and the operating pressure p 1 . With regard to equation (6), particular attention should be paid to a possible correlation between the elastic modulus E D and the Shore A hardness of the material. A Shore A hardness in the range from 70 to 90 has proven to be favorable.

Die in den Gleichungen (4) und (6) angegebenen, vor dem jeweiligen Wurzelausdruck stehenden, theoretisch bestimmten Koeffizienten 0,184 und 0,78 können von in der Praxis auftretenden Werten abweichen, da die ihnen zugrundeliegenden Voraussetzungen nur näherungsweise erfüllt sind. Die konkret angegebenen Werte können daher in allgemeiner Form durch jeweils zu ermittelnde Konstanten C1 und C2 ausgedrückt werden.The equations (4) and (6) specified, before the respective root expression, theoretically certain coefficients 0.184 and 0.78 can occur from those occurring in practice Values deviate because of the underlying requirements only approximate Fulfills are. The specifically stated values can therefore be in general form can be expressed by constants C1 and C2 to be determined in each case.

Auch auf die Verpressung VP, in die – wie gezeigt wurde – die Breite B rechnerisch eingeht, die sich wiederum aus dem Verhältnis der Summe aus Nuttiefe T und Spaltweite s zu der radialen Haupterstreckung der Umfangsdichtung 3, wie der kleinen Halbachse HB der Ellipse oder dem Radius RSO des Kreises, ergibt, können die Hertz'schen Gleichungen – und zwar insbesondere die Gleichung für die Annäherung zweier aufeinandergepreßter elastischer Körper – mit Vorteil Anwendung finden.Also the compression VP, in which - as has been shown - the width B is calculated, which in turn results from the ratio of the sum of the groove depth T and the gap width s to the radial main extent of the peripheral seal 3 , such as the small semiaxis HB of the ellipse or the radius R SO of the circle, the Hertz equations - in particular the equation for the approximation of two elastic bodies pressed together - can be used with advantage.

Zur Verringerung der Permeation kann eine Umfangsdichtung 3 eines erfindungsgemäßen Verbindungssystems zusätzlich mit einer speziellen Gasbarrieren-Beschich tung versehen sein, beispielsweise einer Beschichtung mit Gleitlack auf Polyurethanbasis oder mit einer durch Spraycoating aufgetragenen permeationsmindernden Beschichtung, in einem bevorzugten Dickenbereich von 15 μm bis 60 μm, insbesondere bei einer Rundumbeschichtung von O-Ringen in einem. Dickenbereich von 20 μm bis 30 μm.A circumferential seal can be used to reduce permeation 3 of a connection system according to the invention can additionally be provided with a special gas barrier coating, for example a coating with a lubricating coating based on polyurethane or with a spray coating applied permeation-reducing coating, in a preferred thickness range from 15 μm to 60 μm, in particular with an all-round coating of O-rings in a. Thickness range from 20 μm to 30 μm.

Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die in den unabhängigen Ansprüchen definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet, daß grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 bzw. auch 31 weggelassen oder durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern sind die Ansprüche lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.Furthermore, the invention is so far also not yet on the combination of features defined in the independent claims limited, but can also be determined by any other combination of certain Characteristics of all of the individual characteristics disclosed are defined his. This means that basically practical each individual feature of claim 1 or 31 omitted or by at least one disclosed elsewhere in the application Single feature can be replaced. In this respect, the claims are only to be understood as a first attempt at formulating an invention.

11
erstes Kupplungsteil (Gehäuseteil)first Coupling part (housing part)
1a1a
inneres Gehäuseteilinner housing part
1b1b
äußeres Gehäuseteilouter housing part
22
zweites Kupplungsteil (Steckerteil)second Coupling part (plug part)
33
Umfangsdichtungperipheral seal
44
Nut für 3 in 5 Groove for 3 in 5
55
Schaft von 2 Shaft of 2
66
Aufnahmeöffnung von 1 Opening of 1
77
Spalt zwischen 1 und 2 Gap between 1 and 2
8, 98th, 9
Rastelementelocking elements
1010
Rastschulterlocking shoulder
11, 1211 12
Ringnuten für 8, 9 Ring grooves for 8th . 9
II
linearer Bereich der Abhängigkeit Q von A/Llinear Area of dependency Q of A / L
IIII
nichtlinearer Bereich der Abhängigkeit Q von A/Lnonlinear Area of dependency Q of A / L
AA
Permeationsfläche, deformierter axialer DichtungsquerschnittPermeation surface, deformed axial seal cross section
AE A E
Teilumfangsfläche von 3, verpreßtPartial circumferential area of 3 , pressed
AN A N
Querschnitt von 4 Cross section of 4
AR A R
radialer Querschnitt von 3, deformiert,radial cross section of 3 deformed
AV A V
Querschnitt von 3, deformiert, senkrecht zur axialen RichtungCross section of 3 , deformed, perpendicular to the axial direction
ARH A RH
radialer Querschnitt von 3, deformiert in einer Hälfte von 4 radial cross section of 3 , deformed in half of 4
APAP
Abplattungflattening
AUAU
radialer Querschnitt von 3 (Ausführung in 6 und 7), unverpreßtradial cross section of 3 (Execution in 6 and 7 ), unpressed
AUE AU E
radialer Querschnitt von 3 (elliptisch), unverpreßtradial cross section of 3 (elliptical), unpressed
AUopt AU opt
radialer Querschnitt von 3, unverpreßt (Ausführung in 9)radial cross section of 3 , unpressed (version in 9 )
AUR AU R
radialer Querschnitt von 3 (OR), unverpreßtradial cross section of 3 (OR), unpressed
(A/L)11 (A / L) 11
Verhältniswert für Q1 entsprechend Gleichung (1)Ratio value for Q 1 according to equation (1)
(A/L)12 (A / L) 12
Verhältniswert für Q2 entsprechend Gleichung (1)Ratio value for Q 2 according to equation (1)
BB
(radiale) Breite von AV (radial) latitude of A V
BLBL
Bogenlänge von AV Arc length from A V
C1, C2C1, C2
Konstantenconstants
ED E D
Elastizitätsmodul von 3 Modulus of elasticity of 3
EE E E
Elastizitätsmodul – ebener KörperYoung's modulus - flat body
EZ E Z
Elastizitätsmodul – zylindrischer KörperYoung's modulus - more cylindrical body
FN F N
Normalkraftnormal force
FV F V
Vorpreßkraft von 3 Prepress force of 3
FS F S
Steckkraft von 2 mit 3 Insertion force of 2 With 3
F1 F 1
Kontaktfläche von 3 mit 1 Contact area of 3 With 1
FGFG
Füllgrad von 4 Degree of filling of 4
FZU FZ U
Formzahl Quotient aus HA und HBform factor Quotient of HA and HB
GG
Grenzwert von A/L zwischen I und IIlimit from A / L between I and II
GLGL
axiale Gesamtlänge von AUaxial overall length from AU
HAHA
axiale Haupterstreckung von 3, lange Ellipsen-Halbachsemain axial extension of 3 , long elliptical semiaxis
HBHB
radiale Haupterstreckung von 3, kurze Ellipsen-Halbachsemain radial extension of 3 , short elliptical semiaxis
K1, K2K1, K2
ScheitelkrümmungskreiseVertex curvature circles
KF1, KF2KF1, KF2
Halbkreisflächen von AUSemicircular areas of AU
KLKL
Kontaktlänge von 3 mit 1 oder 2 Contact length of 3 With 1 or 2
KL1 KL 1
Kontaktlänge von 3 mit 1 Contact length of 3 With 1
KL2 KL 2
Kontaktlänge von 3 mit 2 Contact length of 3 With 2
LL
Permeationslängepermeation length
LA L A
Anlagelänge Zylinder/EbeneSystem length cylinder / plane
Lmax L max
maximale Permeationslängemaximum permeation length
L1 L 1
Anlagelänge von 3 an 1 über UOI Investment length of 3 on 1 about U OI
NLNL
Nutlänge von 4 (in Richtung X–X)Groove length of 4 (in the direction of X – X)
OROR
O-Ring (mit unverpreßt kreisförmigem Querschnitt AUR)O-ring (with unpressed circular cross-section AU R )
PP
Permeationskoeffizientpermeation coefficient
p1 p 1
hoher Fluiddruckhigher fluid pressure
p2 p 2
niedriger Fluiddrucklower fluid pressure
QQ
Fluidmenge, LeckmengeAmount of fluid leakage amount
Q1 Q 1
bisher tolerierter Wert von Qso far tolerated value of Q
Q2 Q 2
erfindungsgemäß erzielbarer Wert von Qachievable according to the invention Value of Q
qq
spezifische Fluidmenge/Leckmengespecific Fluid quantity / amount of leakage
RR
Radiusradius
RK1, RK2 R K1 , R K2
Radien von K1, K2radii from K1, K2
R1, R2, R3 R 1 , R 2 , R 3
Radien in AUopt Radii in AU opt
RA R A
Außenradius von 3, unverpreßtOutside radius of 3 , unpressed
Ra R a
mittlerer Rauheitswert von 1, 2 average roughness value of 1 . 2
RI R I
Innenradius von 3, unverpreßtInner radius of 3 , unpressed
Rmax R max
maximaler Rauheitswert von 1, 2 maximum roughness value of 1 . 2
RRS R RS
(radiales) Krümmungsmaß von 3, unverpreßt(Radial) measure of curvature of 3 , unpressed
RSA R SA
Außenradius von 5 Outside radius of 5
RSN R SN
Radius von 5 auf dem Grund von 4 Radius of 5 based on 4
RSORSO
Wert für RRS bei Kreisquerschnitt (OR)Value for R RS with circular cross-section (OR)
ROI R OI
Innenradius von 6 Inner radius of 6
RFRF
Rechteckfläche von AURectangular area from AU
ss
Spaltweite von 7 Gap width of 7
SLSL
Seitenlänge der Halbfläche von AUSide length of the half area from AU
TT
Tiefe von 4 Depth of 4
tt
Zeittime
UU
Transformationsfaktor für HAtransforming factor for HA
UOI U OI
Innenumfang von 6 Inner circumference of 6
VV
Transformationsfaktor für HBtransforming factor for HB
VPVP
Verpressungpressing
X–XX X
Längsachse von 1, 2 Longitudinal axis of 1 . 2
Y–YY-Y
radial gerichtete Mittenachse von AUradial directional center axis of AU
ΔpAp
Druckdifferenzpressure difference
μμ
ReibungszahlCoefficient of friction
vE v E
Querkontraktionszahl – ebener KörperCross contraction number - even body
vZ v Z
Querkontraktionszahl – zylindrischer KörperCross contraction number - cylindrical body
ΠΠ
Kreiskonstantecircle constant
ΘΘ
Rechengrößeoperand
σmax σ max
Maximalspannungmaximum voltage
σ1max σ 1max
Maximalspannung in F1 Maximum stress in F 1
σ2max σ 2max
Maximalspannungmaximum voltage

Claims (31)

Verbindungssystem für Leitungen, Armaturen oder Aggregate, die zur Führung eines mit einem gegenüber einem Vergleichsdruck (p2) erhöhten Druck (p1) beaufschlagten Fluids bestimmt sind, insbesondere für Kohlendioxid führende Systeme, umfassend ein erstes Kupplungsteil (1), wie ein Gehäuseteil, ein entlang einer Achse (X–X) in das erste Kupplungsteil (1) einführbares zweites Kupplungsteil (2), wie ein Steckerteil, und mindestens eine aus einem Elastomer bestehende, gaspermeable Umfangsdichtung (3), die in einer, eine Nuttiefe (T) und eine Nutlänge (NL) aufweisenden Nut (4) angeordnet ist, welche umfangsgemäß in einem der beiden Kupplungsteile (1, 2) ausgebildet ist, wobei das eine Kupplungsteil (2) mit einem Schaft (5) in eine runde Aufnahmeöffnung (6) des anderen Kupplungsteiles (1) einsteckbar ist, die Umfangsdichtung (3) nach dem Einstecken unter Deformation und Erzeugung einer radialen Vorpreßkaft (FV) einen Spalt (7) mit einer Spaltweite (s) zwischen dem Außenradius (RSA) des Schaftes (5) und dem Innenradius (ROI) der Aufnahmeöffnung (6) abdichtet und dabei zumindest über eine senkrecht zum jeweiligen Radius (RSA, ROI) der Kupplungsteile (1, 2) in axialer Richtung (X–X) verlaufende Kontaktlänge (KL) an den Kupplungsteilen (1, 2) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt (AU, AUR, AUE, AUopt) der unverpreßten Umfangsdichtung (3), die Nuttiefe (T) und die Spaltweite (s) sowie die Nutlänge (NL) derart aufeinander abgestimmt sind, daß in einem, eine Permeation durch die Umfangsdichtung (3) bestimmenden Verhältnis (AE/KL) einer permeationswirksamen Teilumfangsfläche (AE) der Umfangsdichtung (3) zu der Kontaktlänge (KL) die Teilumfangsfläche (AE) nicht größer ist als der halbe Wert einer senkrecht zur axialen Richtung (X–X) verlaufenden Querschnittsfläche (AV) der deformierten Umfangsdichtung (3).Connection system for pipes, fittings or aggregates (p 1) for guiding a raised with respect to a comparison pressure (p 2) the pressurized fluid are intended, leading in particular for carbon dioxide systems, comprising a first coupling part ( 1 ), like a housing part, into the first coupling part along an axis (X-X) ( 1 ) insertable second coupling part ( 2 ), like a plug part, and at least one gas-permeable peripheral seal consisting of an elastomer ( 3 ), which in a groove having a groove depth (T) and a groove length (NL) ( 4 ) is arranged, which is circumferentially in one of the two coupling parts ( 1 . 2 ) is formed, the one coupling part ( 2 ) with a shaft ( 5 ) in a round opening ( 6 ) of the other coupling part ( 1 ) is insertable, the peripheral seal ( 3 ) after insertion with deformation and generation of a radial pre-compression (F V ) a gap ( 7 ) with a gap width (s) between the outer radius (R SA ) of the shaft ( 5 ) and the inner radius (R OI ) of the receiving opening ( 6 ) seals and thereby at least over a perpendicular to the respective radius (R SA , R OI ) of the coupling parts ( 1 . 2 ) axial length (X – X) of contact length (KL) on the coupling parts ( 1 . 2 ), characterized in that the cross section (AU, AU R , AU E , AU opt ) of the unpressed peripheral seal ( 3 ), the groove depth (T) and the gap width (s) and the groove length (NL) are coordinated with one another in such a way that in one, permeation through the peripheral seal ( 3 ) determining ratio (A E / KL) of a permeable partial peripheral surface (A E ) of the peripheral seal ( 3 ) for the contact length (KL) the partial circumferential area (A E ) is not greater than half the value of a cross-sectional area (A V ) of the deformed circumferential seal running perpendicular to the axial direction (X-X) ( 3 ). Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt (AU, AUR, AUE, AUppt) der unverpreßten Umfangsdichtung (3), die Nuttiefe (T) und die Spaltweite (s) sowie die Nutlänge (NL) derart aufeinander abgestimmt sind, daß indem, die Permeation durch die Umfangsdichtung (3) bestimmenden Verhältnis (AE/KL) der permeationswirksamen Teilumfangsfläche (AE) der Umfangsdichtung (3) zu der Kontaktlänge (KL) die Teilumfangsfläche (AE) nicht größer ist als ein Fünftel des Wertes einer senkrecht zur axialen Richtung (X–X) verlaufenden Querschnittsfläche (AV) der deformierten Umfangsdichtung (3).Connection system according to claim 1, characterized in that the cross section (AU, AU R , AU E , AU ppt ) of the unpressed peripheral seal ( 3 ), the groove depth (T) and the gap width (s) and the groove length (NL) are coordinated with one another in such a way that by permeation through the peripheral seal ( 3 ) determining ratio (A E / KL) of the permeable partial peripheral surface (A E ) of the peripheral seal ( 3 ) to the contact length (KL) the partial circumferential surface (A E ) is not greater than one fifth of the value of a cross-sectional area (A V ) of the deformed circumferential seal running perpendicular to the axial direction (X-X) ( 3 ). Verbindungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilumfangsfläche (AE) in der Nähe des Spaltes (7) angeordnet und durch eine Bogenlinie (BL) einer verpreßten, radialen Querschnittsfläche (AR) der deformierten Umfangsdichtung (3) bestimmt ist.Connection system according to claim 1 or 2, characterized in that the partial peripheral surface (A E ) in the vicinity of the gap ( 7 ) and a curved line (BL) of a pressed radial cross-sectional area (A R ) of the deformed peripheral seal ( 3 ) is determined. Verbindungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Länge der Bogenlinie (BL) bei verschwindender Bogenkrümmung minimal den Wert der Spaltweite (s) annimmt und maximal nicht größer ist als der halbe Wert, vorzugsweise ein Viertel des Wertes der Summe aus Spaltweite (s) und Nuttiefe (T).Connection system according to claim 3, characterized in that a Length of Arc line (BL) with vanishing curvature minimally the value of Gap width (s) assumes and at most is not greater than half the value, preferably a quarter of the value of the sum of the gap width (s) and groove depth (T). Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt (AU, AUR, AUE, AUopt) der unverpreßten Umfangsdichtung (3), die Nuttiefe (T) und die Spaltweite (s) sowie die Nutlänge (NL) derart aufeinander abgestimmt sind, daß die permeationswirksame Teilumfangsfläche (AE) unabhängig von einer Schnurstärke (2*RSO, 2*HB) der unverpreßten Umfangsdichtung (3) ist.Connection system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cross section (AU, AU R , AU E , AU opt ) of the unpressed peripheral seal ( 3 ), the groove depth (T) and the gap width (s) as well as the groove length (NL) are coordinated so that the permeable partial circumferential surface (A E ) is independent of a cord size (2 * R SO , 2 * HB) of the unpressed circumferential seal ( 3 ) is. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe einer Kontaktlänge (KL1) zwischen dem Innenradius (ROI) des ersten Kupplungsteiles (1) und der Umfangsdichtung (3) nach der Gleichung
Figure 00310001
dimensioniert ist, wobei C1 eine Konstante, FV die in radialer Richtung wirkende Vorspannkraft, ROI der Innenradius des ersten Kupplungsteiles (1), ED der Wert des Elastizitätsmoduls der Umfangsdichtung (3) und RRS ein Maß für die konvexe Krümmung der Dichtung (3), z.B. der Schnurradius (RSO) einer O-Ringdichtung (OR) im unverpreßten Zustand ist.
Connection system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the size of a contact length (KL 1 ) between the inner radius (R OI ) of the first coupling part ( 1 ) and the peripheral seal ( 3 ) according to the equation
Figure 00310001
is dimensioned, where C1 is a constant, F V is the preloading force acting in the radial direction, R OI is the inner radius of the first coupling part ( 1 ), E D the value of the elastic modulus of the peripheral seal ( 3 ) and R RS a measure of the convex curvature of the seal ( 3 ), for example the line radius (R SO ) of an O-ring seal (OR) is in the uncompressed state.
Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein unter Berücksichtigung der möglichen Wärmeausdehnung der Umfangsdichtung (3) als Quotient aus einem in der Nut (4) liegenden Anteil des verpreßten, radialen Querschnitts (AR) der Umfangsdichtung (3) und der Querschnittsfläche (AN) der Nut (4) berechneter Füllgrad (FG) der Nut (4) im Bereich von 58,0 Prozent bis 100,0 Prozent, vorzugsweise von 78,0 Prozent bis 98,0 Prozent, liegt.Connection system according to one of claims 1 to 6, characterized in that a taking into account the possible thermal expansion of the peripheral seal ( 3 ) as a quotient from one in the groove ( 4 ) lying portion of the pressed radial cross-section (A R ) of the peripheral seal ( 3 ) and the cross-sectional area (A N ) of the groove ( 4 ) calculated degree of filling (FG) of the groove ( 4 ) is in the range from 58.0 percent to 100.0 percent, preferably from 78.0 percent to 98.0 percent. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei asymmetrischer Lage der Umfangsdichtung (3) in der Nut (4) unter Berücksichtigung der möglichen Wärmeausdehnung der Umfangsdichtung (3) ein als Quotient aus einem in einer Hälfte der Querschnittsfläche (AN) der Nut (4) liegenden, vergleichsweise größeren Anteil (ARH) des verpreßten, radialen Querschnitts (AR) der Umfangsdichtung (3) und der halben Querschnittsfläche (AN/2) der Nut (4) berechneter Füllgrad (FGH) der Nut (4) im Bereich von 58,0 Prozent bis 100,0 Prozent, vorzugsweise von 78,0 Prozent bis 98,0 Prozent, liegt.Connection system according to one of claims 1 to 7, characterized in that at asymmetri the circumferential seal 3 ) in the groove ( 4 ) taking into account the possible thermal expansion of the peripheral seal ( 3 ) as a quotient from one in half of the cross-sectional area (A N ) of the groove ( 4 ) lying, comparatively larger portion (A RH ) of the pressed radial cross-section (A R ) of the peripheral seal ( 3 ) and half the cross-sectional area (A N / 2) of the groove ( 4 ) calculated degree of filling (FGH) of the groove ( 4 ) is in the range from 58.0 percent to 100.0 percent, preferably from 78.0 percent to 98.0 percent. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt (AUE, AU, AUopt) der Umfangsdichtung (3) im unverpreßten Zustand eine Vorform aufweist, bei der ein Quotient (FZU) aus einer axialen Haupterstreckung (HA) und einer radialen Haupterstreckung (HB) des Dichtungsquerschnitts einen Wert von größer 1, vorzugsweise von größer 2, aufweist.Connection system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the cross section (AU E , AU, AU opt ) of the peripheral seal ( 3 ) has a preform in the uncompressed state, in which a quotient (FZ U ) of an axial main extension (HA) and a radial main extension (HB) of the seal cross-section has a value of greater than 1, preferably greater than 2. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt (AUE) der Umfangsdichtung (3) im unverpreßten Zustand eine elliptische Form aufweist.Connection system according to one of claims 1 to 9, characterized in that the cross section (AU E ) of the peripheral seal ( 3 ) has an elliptical shape in the uncompressed state. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt (AU) der unverpreßten Umfangsdichtung (3) aus zwei Halbkreisflächen (KF1, KF2) oder Kreisegment-Flächen und einer dazwischenliegenden Rechteckfläche (RF) zusammensetzt.Connection system according to one of claims 1 to 9, characterized in that the cross-section (AU) of the unpressed peripheral seal ( 3 ) consists of two semicircular surfaces (KF1, KF2) or circular segment surfaces and an intermediate rectangular surface (RF). Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt (AUopt) der unverpreßten Umfangsdichtung (3) in der Grundgestalt aus einem Rechteck besteht, das zwei mit einem ersten Krümmungsradius (R1) konvex gewölbte Längsseiten, zwei mit einem zweiten Krümmungsradius (R2) konvex gewölbte Querseiten und vier mit einem dritten Krümmungsradius (R3) konvex verrundete Ecken aufweist.Connection system according to one of claims 1 to 9, characterized in that the cross section (AU opt ) of the unpressed peripheral seal ( 3 ) consists in the basic form of a rectangle which has two longitudinal sides convexly curved with a first radius of curvature (R 1 ), two transverse sides convexly curved with a second radius of curvature (R 2 ) and four corners convexly rounded with a third radius of curvature (R 3 ). Verbindungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Krümmungsradius (R3) kleiner ist als der erste Krümmungsradius (R1) und der erste Krümmungsradius (R1) kleiner ist als der zweite Krümmungsradius (R2).Connection system according to claim 12, characterized in that the third radius of curvature (R 3 ) is smaller than the first radius of curvature (R 1 ) and the first radius of curvature (R 1 ) is smaller than the second radius of curvature (R 2 ). Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsdichtung (3) durch einen O-Ring (OR) mit im unverpreßten Zustand kreisförmigem Querschnitt (AUR) gebildet ist, bei dem das Verhältnis von Innendurchmesser (R) zur Stärke seiner Schnur (2*RSO), kleiner oder gleich 6, vorzugsweise kleiner ist als 3, und bei dem eine minimale Verpressung (VP} in einem Bereich von mehr als 15 Prozent, vorzugsweise von mehr als 25 Prozent bis zu maximal 40 Prozent, liegt.Connection system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the peripheral seal ( 3 ) is formed by an O-ring (OR) with a circular cross-section (AU R ) in the uncompressed state, in which the ratio of the inside diameter (R) to the strength of its cord (2 * R SO ) is less than or equal to 6, preferably less than 3, and in which a minimum compression (VP} is in a range from more than 15 percent, preferably from more than 25 percent up to a maximum of 40 percent. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich im radialen Querschnitt (AR) der deformierten Umfangsdichtung (3) die Kontaktlänge (KL) um weniger als 15 Prozent, vorzugsweise um weniger als 10 Prozent, besonders bevorzugt um weniger als 5 Prozent, von einer maximalen axialen Permeationslänge (Lmax) durch die Umfangsdichtung (3) unterscheidet.Connection system according to one of claims 1 to 14, characterized in that in the radial cross section (A R ) of the deformed peripheral seal ( 3 ) the contact length (KL) by less than 15 percent, preferably by less than 10 percent, particularly preferably by less than 5 percent, of a maximum axial permeation length (L max ) through the peripheral seal ( 3 ) differs. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kupplungsteil (1) und/oder das zweite Kupplungsteil (2) aus metallischen Werkstoffen, insbesondere aus Aluminium- oder hochlegierten Edelstahllegierungen, bestehen.Connection system according to one of claims 1 to 15, characterized in that the first coupling part ( 1 ) and / or the second coupling part ( 2 ) made of metallic materials, especially aluminum or high-alloy stainless steel alloys. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein maximaler Rauheitswert (Rmax) der Oberflächen der Kupplungsteile (1, 2), zumindest im Bereich des Außenradius (RSA) des Schaftes (5) und des Innenradius (ROI) der Aufnahmeöffnung (6), wo die Umfangsdichtung (3) anliegt, kleiner ist als 16 μm, vorzugsweise kleiner als 10 μm.Connection system according to one of claims 1 to 16, characterized in that a maximum roughness value (R max ) of the surfaces of the coupling parts ( 1 . 2 ), at least in the area of the outer radius (R SA ) of the shaft ( 5 ) and the inner radius (R OI ) of the receiving opening ( 6 ) where the peripheral seal ( 3 ) is less than 16 μm, preferably less than 10 μm. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Kupplungsteile (1, 2), zumindest im Bereich des Außenradius (RSA) des Schaftes (5) und des Innenradius (ROI) der Aufnahmeöffnung (6), wo die Umfangsdichtung (3) anliegt, durch Glattwalzen von Flächen, die gegenüber den bearbeiteten Oberflächen ein Aufmaß von 0,018 mm bis 0,040 mm und eine Rauheit (Ra) im Bereich von 1,6 bis 3,2 μm aufweisen, hergestellt sind.Connection system according to one of claims 1 to 17, characterized in that the surfaces of the coupling parts ( 1 . 2 ), at least in the area of the outer radius (R SA ) of the shaft ( 5 ) and the inner radius (R OI ) of the receiving opening ( 6 ) where the peripheral seal ( 3 ) is applied by smooth rolling of surfaces that have an oversize of 0.018 mm to 0.040 mm and a roughness (R a ) in the range of 1.6 to 3.2 μm compared to the machined surfaces. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsdichtung (3) aus einer polymeren Fluor-Kohlenstoffverbindung, aus synthetischem Kautschuk, wie Silikon-kautschuk, NBR oder H-NBR, PUR, EPDM, SBR, o.ä. besteht.Connection system according to one of claims 1 to 18, characterized in that the peripheral seal ( 3 ) from a polymeric fluorocarbon compound, from synthetic rubber, such as silicone rubber, NBR or H-NBR, PUR, EPDM, SBR, or the like. consists. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsdichtung (3) eine Shore-A-Härte im Bereich von 70 bis 90 aufweist.Connection system according to one of claims 1 to 19, characterized in that the peripheral seal ( 3 ) has a Shore A hardness in the range from 70 to 90. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Umfangsdichtungen (3) in axialer Richtung (X–X) hintereinander angeordnet sind.Connection system according to one of claims 1 to 20, characterized in that two or more peripheral seals ( 3 ) are arranged one behind the other in the axial direction (X – X). Verbindungssystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Umgebungsatmosphäre zugängliche äußere Umfangsdichtung (3) durch Alterung einen verringerten Permeabilitätskoeffizienten (P) aufweist als eine vor der Umgebungsatmosphäre durch die äußere Umfangsdichtung (3) geschützte innere Umfangsdichtung (3).Connection system according to claim 21, characterized in that an outer peripheral seal accessible to the ambient atmosphere ( 3 ) has a reduced permeability coefficient (P) due to aging than one in front of the ambient atmosphere due to the outer peripheral seal ( 3 ) protected inner peripheral seal ( 3 ). Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das durch den Druck (p1,p2) beaufschlagte Fluid Kohlendioxid (CO2) ist.Connection system according to one of claims 1 to 22, characterized in that the fluid acted upon by the pressure (p 1 , p 2 ) is carbon dioxide (CO 2 ). Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der das Fluid beaufschlagende Druck (p1) im Bereich von etwa 10 bar bis 180 bar liegt.Connection system according to one of Claims 1 to 23, characterized in that the pressure (p 1 ) acting on the fluid is in the range from approximately 10 bar to 180 bar. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wert (Q2) der Menge (Q) des infolge von Permeation durch die Umfangsdichtung (3) durchgesetzten Fluids nicht größer ist als etwa 2,5 g pro Jahr und Verbindung, vorzugsweise nicht größer als 1 g pro Jahr und Verbindung.Connection system according to one of claims 1 to 24, characterized in that a value (Q 2 ) of the amount (Q) of the result of permeation through the peripheral seal ( 3 ) throughput fluid is no greater than about 2.5 g per year per compound, preferably no greater than 1 g per year per compound. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 25, insbesondere nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das die Permeation durch die Umfangsdichtung (3) bestimmende Verhältnis (AE/KL) bei Raumtemperatur nicht größer ist als 50,0 mm, vorzugsweise nicht größer als 17,5 mm.Connection system according to one of claims 1 to 25, in particular according to one of claims 23 to 25, characterized in that the permeation through the peripheral seal ( 3 ) determining ratio (A E / KL) at room temperature is not greater than 50.0 mm, preferably not greater than 17.5 mm. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 26, insbesondere nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das die Permeation durch die Umfangsdichtung (3) bestimmende Verhältnis (AE/KL) bei 100 °C nicht größer ist als 4,5 mm, vorzugsweise nicht größer als 1,2 mm.Connection system according to one of claims 1 to 26, in particular according to one of claims 23 to 26, characterized in that the permeation through the peripheral seal ( 3 ) determining ratio (A E / KL) at 100 ° C is not greater than 4.5 mm, preferably not greater than 1.2 mm. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 27, insbesondere nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das die Permeation durch die Umfangsdichtung (3) bestimmende Verhältnis (AE/KL) bei 150 °C nicht größer ist als 1,00 mm, vorzugsweise nicht größer als 0,25 mm.Connection system according to one of claims 1 to 27, in particular according to one of claims 23 to 27, characterized in that the permeation through the peripheral seal ( 3 ) determining ratio (A E / KL) at 150 ° C is not greater than 1.00 mm, preferably not greater than 0.25 mm. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß eine zum Einstecken unter Deformation der Umfangsdichtung (3) und Erzeugung der radialen Vorpreßkaft (FV) aufzubringende Steckkraft (FS) bei einem Innenradius (ROI) des ersten Kupplungsteiles (1) in einem Bereich von etwa 6 mm bis 13 mm kleiner ist als 100 N, vorzugsweise kleiner als 50 N, besonders bevorzugt kleiner als 30 N.Connection system according to one of claims 1 to 28, characterized in that one for insertion while deforming the peripheral seal ( 3 ) and generation of the radial pre-pressing force (F V ) to be applied (F S ) with an inner radius (R OI ) of the first coupling part ( 1 ) in a range from about 6 mm to 13 mm is less than 100 N, preferably less than 50 N, particularly preferably less than 30 N. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsdichtung (3) mit einer Gasbarrieren-Beschichtung versehen ist.Connection system according to one of claims 1 to 29, characterized in that the peripheral seal ( 3 ) is provided with a gas barrier coating. Umfangsdichtung für ein Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 30, gekennzeichnet durch eines oder mehrere Merkmale des kennzeichnenden Teils der Ansprüche 9 bis 13, 15, 19, 20 oder 30.Circumferential seal for a connection system one of the claims 1 to 30, characterized by one or more features of the characteristic Part of the claims 9 to 13, 15, 19, 20 or 30.
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