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Rohrversehraubung für Rohre aus thermoplastischem Kunststoff Zusatz
zu Patent . (Patentanmeldung P 21 11 705.5) Die erfindung bezieht ßich auf eine
Rohrverschraubung für thermoplastische Kunststoffrohre, die aus einem das Rohrende
aufnehmenden, mit Außengewinde ausgestatteten, als Anschlußelement dienenden Anschlußstutzen
und aus einer, auf dem huBengewinde des Anschlußstutzens angeordneten überwurfmutter
besteht.
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Um eine Aohrversehraubung zu schaffen, die bei einfacher montage eine
zuverlässige Abdichtung gewährlelstet, die Bereitstellung eines zusätzlichen Dichtungsringes
überflüssi macht una die erforderliche Festigkeit gegen axiale Zugbeanspruchungen
besitzt, ist nach dem Hauptpatent kurz vor dem Rohrende eine ringförmige, durch
vorherige axiale Verformung des Rohres gebildete Ausbauchung vorgesehen, und die
Uberwurfmutter besteht aus einem Kunststoff mit einem gegenüber dem Werkstoff des
Rohres angenähert gleichen
Wårmeausdehnungskoeffizienten, jedoch
mit größerem liastizitätsmodul, Zu diesem Zwecke ist ebenfalis nach dem Hauptpatent
die Wanddicke der die Ausbauchung aufnehmenden und umhüllenden Abschnitte der Uberwurfmutter
im zylindrischen und im stirnseitigen Bereich gegenüber dem Gewindedurchmesse klein.
hierdurch erhält die Uberwurfmutter in dem die Ausbauchung des Rohres übergreifenden
Bereich eine Federwirkung, die die auf die wusbauchung ausgeübte Vorspannung bei
axialer Ausdehnung aufrecht erhält dadurch, daß als Kunststoff Werkstoffe für überwurfinutter
und Rohr solche Materialien ausgewählt sind, deren Wärmeausdehnung weitgehend miteinander
übereinstimmen, d.h. annähernd einander gleich sind, so daß die durch die Materialauswahl
und die konstruktive Ausbildung gegebenen i!'ederungseigenschaften der Uberwurfmutter
nicht überfordert werden.
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Durch eine axiale Zugbeanspruchung des Rohres wird die Stirnwand der
Uberwurfmutter nach außen ausgebogen. Sie verformt sich zu einer nach augen eerichteten
Kegelfläche; eine ähnliche Verformung tritt ein, wenn die Uberwurfmutter bei der
naontage zu fest angezogen wird. Solange das Rohr mit seiner susbauchung aus einem
genügend steifen Kunststoffwerkstoff besteht, ist eine Gefahr für das Lockerwerden
des Festsitzes des Rohres 1' der Werschraubung, selbst bei Erwärmung,
nicht
zu erwarten, Besteht jedoch das Kunststoffrohr mit seiner Ausbauchung aus einem
weicheren Werkstoff, kann die Ausbauchung und damit das Rohr durch mechanische Zugkräfte
aus der Uberwurfmutter herausgleiten.
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Um ein solches Lockerwerden oder Herausgleiten des Rohres zu verhindern
und eine unerwünschte und nachteilige Verformung der Mutterstirnwand, beispielsweise
bei unsachgemäßer Montage, weitgehend auszuschließen und eine Rohrverschraubung
zu schaffen, die sowohl bei Kunststoffrohren härterer wie auch weicherer Qualität
einen dichtenden Sitz des Rohres derart gewährleistet, daß die Dichtwirkung auch
unter dem Einfluß von Erwärmung des Rohres und mechanischen Zugkräften, als auch
bei unsacnbemäßem und starkem Anzug erhalten bleibt, kennzeichnet sich die erfindung
dadurch, daß der stirnseitise Teil der Uberwurfmutter eine zur Rohrachse kegelförmig
sich vergrößernde Wandstärke besitzt, wobei die Kegelfläche unter einem Winkel von
10 bis 30° gegenüber einer zur Drehachse rechtwinkligen Ebene geneigt ist, und daß
das der Rohroberfläche zugewandte Ende 'der Kegel fläche scharfkantig in die furchlaßöffnung
des Kunststoflrohres übergeht.
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in weiteres merkmal besteht darin, daß die wandstärken des zylind@@chen
Teiles und des stirnseitigen Teiles der
Überwurfmutter so gewählt
sind, daß sie in verspanntem Zustand innerhalb eines verspannungsgdnstigen Elastizitätebereiches
verbleiben. Weiter kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß der die Überwurfmutter
aufnehmende, mit einer Aufnahmebohrung versehene Gewindehohlzapfen des Anschlußstutzens
in einer kegeligen Stirnfläche endet, die in dichtung zur Rohroberfläche bis zur
Äufnahmebohrung für das Kunststoffrohr um 10 bis 300 gegenüber einer zur Drehachse
rechtwinkligen ebene nach außen geneigt ist und scharfkantig in die Aufnahmebohrung
übergeht.
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Weiter ist von Bedeutung, daß der die Überwurfinutter aufnehmende,
mit einer Aufnahmebohrung versehene Gewindehohlzapfen in einer Stirnfläche endet,
die in einem an die Aufnahmebohrung für das Kunststoffrohr angrenzenden Teil abschnitt
als in Kichtung zur Rohrausbauchung vorspringende Ringfläche ausgeführt ist, die
scharfkantig in die Aufnanmebohrung übergeht.
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Schließlich ist noch wesentlich, daß der die Uberwurfmutter aufnehmende
Gewindehohlzapfen mit einer senkrecht zur Xohrachse verlaufenden, sich über die
gesamte Wanddicke des Gewindehohlzapfens erJtreckende ringfläche ausgef@hrt ist,
die scharfkantig in die Aufrahmebohrunb übergeht.
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Die Ausrundung zwischen dem Innengewinde und der kegelförmigen inneren
Stirnflä¢he der Überwurfmutter wird mit einem Radius solcher Größe ausgeführt, daß
in angezogenem Zustand die Mutter möglichst großfläohig von der im unverspannt ein
Zustand die Ausbauchung berührenden scharfen Kante ab über die kegelige Innenfläche
durch nahe an die Ausrundung mit der Ausbauchung satt in Beruhrung tritt.
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Wird die Uberwurfinutter mit dem Anschlußstutzen verschraubt, berührt
zunächst die die kegelige Innenwand der Mutter abschließende scharfe Kante die Aushauchung.
Wird der Verschraubungsvorgang fortgesetzt, so legt sich zunehmend ein größerer
Abschnitt der kegeligen Innenwand an die Oberfläche der Ausbauchung an und spannt
diese fortschreitend mit größer werdender Anlage ein, wobei die Stirnwand der Mutter
sich allmählich nach außen ausbiegt. Ebenso wie beim Versohraubng -vorgang kann
sich auch das Anlegen der Mutterinnenwand an die AusbauchuNg vollziehen, wenn das
Rohr mit seiner AuebauohuNg sich gegen die innere Stirnwand der Mutter unter dem
Einfluß von Zugkräften bewegt. Der die Uberwurfmutter aufnehmende, mit einer Durchlaßbohrung
versehene Gewindezapfen des Anschlußstutzens kann auf der der Ausbauchung des Kunststoffrohres
zugewandten Seite mit verschiedenartig gestalteter Stirnfläche enden. In allen Fällen
wird diese Stirnfläche Jedoch scharfkantig in die Aufnahmebohrung übergehend ausgeführt.
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Die Stirnfläche wird entweder als senkrecht zur Rohraohse verlauf
ende, sich über die gesamte Wanddicke des Gewindehohlzapfens erstreckende Ringfläche
gestaltet, oder als sich nur Aber einen von innen nach außen erstreckenden Teilabsohnitt
der Wanddicke verlaufende Ringfläche ausgeführt, die als gegenüber dem übrigen Abschnitt
der Ringfläche vorspringender Absatz mit der Rohrausbauchung in Berührung tritt,
während der Restabschnitt der Ringfläche zurückweicht, oder sie wird als gegenüber
einer zur Drobachse rechtwinkligen Ebene unter einem Winkel von 10 bis 300 geneigt
nach außen sich verjüngende äegelfläohe ausgebildet.
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Die beiliegende Zeichnung zeigt eine beispielsweise jusführungsform
der Erfindung, und es bedeutet: Fig. 1 eine Ausführungsform der Rohrverschraubung
im Schnitt, wobei die obere Zeichnungshäifte mit nicht angezogener Uberwurfmutter,
die untere Zeichnungshälfte mit angezogener Überwurfmutter dargestellt ist, Fig.
2 Teildarstellung gemäß Fig. 1 in abgewandelter Ausführungsform, Fig. 3 Teif erstellung
gemäß Fig. 1 in weiterer A' @andlung.
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Die Fig. 1 zeigt eine abgewandelte A.usrührungsform, bei der die Rohrverschraubung
ebenfalls aus einem Anschlußstutzen 1 und einer aus Kunststoff gefertigen Überwurfmutter
2 besteht, wobei beide -feile 1, 2 über das Gewinde 3 miteinander verschraubbar
sind. In der Rohrverschraubung ist das mit einer Ausbauchung 8 ausgestattete Kunststoffrohr
6 aufgenommen. Die Uberwurfmutter 2 besteht aus dem zylindrischen Teil 2a und dem
stirnseitigen Teil 2b. Der stirnseitige Teil 2b nimmt in seiner Stärke in dichtung
zur ohrachze stetig zu und besitzt an seiner Übergangsstelle zur Durchgangsbohrung
15 eine scharfe Kante 14. Wird die Uberwurfmutter 2 mit dem Änschlußstutzen 1 verschraubt,
wie die untere Darstellung der Fig. 1 zeigt, hält die scharfe Kante 14 die Ausbauchung
8, die sich auf der entgegengesetzten Seite gegen die ebenfalls mit einer scharfen
Kante 13 versehene Stirnfläche 11 des Anscnlußstutzens 1 anlegt, fest. Gleichzeitig
tritt die kegeln geformte innere Fläche 16 des stirnseitigen Teiles 2b mit der Oberfläche
der Ausbauchung 8 in Berührung und legt sich an diese von ihrer scharfen Kante 14
ausgehend bis nahe an ihre Ausrundung 17 an. Diese möglichst großflächige Anlage
der Überwurtmutter 2 an die Ausbauchung 8 wird einmal dadurch erreicht, daß die
innere Stinifläche 16 kegelig ausgeführt ist, und andererseits dadurch, daß der
radius der Ausrundung 17 Zwischen dem zylindrischen Teil 2a und der Stirnwand 2b
der
Uberwurfmutter 2 so gewählt ist, aaß günstigste Federungseigenschaften für die Stirnfläche
entstehen. Der Radius der Ausrundung 17 und damit die Federungseigenschaften sind
so gewählt, daß die elastisch nach augen gerichtete Verformung des stirnseitigen
Teils 2b grob genug ist, um bei einer montierten Rohrverschraubung Längeninderungen
des elngespannten Rohres infolge erwärmung aufzunehmen und das ohr auch in erwärmtem
Zustand mit Sicherheit festzuhalten. Andererseits darf die Ausrundung 17 nicht so
schwach gewählt sein, daß bei Erwärmung der Rohrverschraubung bereits eine bleibende
Verformung oder ein bruch an dem stirnseitigen Teil 2b auftritt.
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Wesentlich bei diesen Verspannungsvorgängen bleibt jedoch die kegelige
Form der inneren Stirnseite 16, weil ohne diese die Auflagefläche für die Ausbauchung
8 nicht gruß genug wäre, um auch bei starken Zugbeanspruchungen im kunststoffrohr
und starkem anzug der Uberwurfmutter 2 einen testen Sitz zu gewährleisten. Ist ein
derartiger fester Sitz nicht vorhanden, dann besteht insbesondere bei Rühren aus
weicherem KunstsGoffmaterial die efahr, daß das Rohr unter allmählicher Abflachung
seiner Ausbauchung 8 aus aer dberwurfmutter 2 ausgleitet ruder wenigstens keinen
fest dichtenden nalt mehr besitzt.
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Der Anschlußstutzen 1 ist auf seiner ganzen Länge mit einer Durchlaßbohrung
18 ausgestattet, die im Bereich des Kunststoffrohres 6 in eine erweiterte Aufnahmebohrung
19 übergeht. Der Anschlußstutzen 1 endet, wie Fig. 1 zeigt, im Bereich dieser Aufnahmebohrung
19 in einer stirnseitigen Gegenfläche 11 zur Anlage an die Ausbauchung 8. Diese
Gegenfläche 11 kann in verschiedener Form ausgeführt seine in Jedem Falle ist Jedoch
wesentlich, daß die Stirnfläche 11 auf der dem Kunststoffrohr 6 sugewandten Seit.
als scharfe Kante 13 ausgebildet ist. In Fig. 1 ist der mit der Überwurfmutter 2
verschraubbare Gewindehohlzapfen 20 des Anschlußstutzens 1 mit einer senkrecht zur
Rohrachse verlaufenden, sih über die gesamte Wanddicke des Gewindehohlzapfens 20
erstreckenden Ringfläche 11 ausgeführt. In Fig. 2 erstreckt sich die Berührungsfläche
21 nur über einen Teil der Wanddicke des Gewindehohlzapfene 201 während der übrige
steil der Stirnfliche in beliebiger Form ausgebildet sein kann. In der Fig. 3 endet
die Stirnfläche des Gewindehohlzapfens 20 in eine kegelig nach außen geneigten abfallenden
Oberfläche 22.