DE3726008A1 - Rohrverbindung fuer rohrenden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung für Rohrenden mit mindestens einem Rohrverbindungsstück aus starrem Material, welches eine konische Anschlußhülse zum Ansetzen an eines der Rohrenden und zur Aufnahme eines konischen Dichtungsrings in einer zwischen dem Rohrende und der Anschlußhülse ausgebildeten Kammer aufweist, der sich in axialer Richtung nach außen verjüngt.

Derartige Rohrverbindungen sind in mehreren Ausführungsformen bekanntgeworden. Verwiesen sei beispielsweise auf die britische Offenlegungsschrift 20 69 084. Zur Herstellung eines Kraftschlußes zwischen dem Rohrverbindungsstück und dem betreffenden Rohr ist dort eine gesonderte Schraube vorgesehen, die durch einen Flansch des Rohrverbindungsstücks geschraubt ist und mit ihrer Spitze in das betreffende Rohrende eingeschraubt ist. Dies ist aber insbesondere montageaufwendig und ein günstiger Kraftschluß zwischen dem Rohrverbindungstück und dem betreffenden Rohrende kann hiermit nicht erzielt werden, weil die Schraube in Umfangsrichtung nur an einer einzigen Stelle vorgesehen ist und auf die Bauelemente einwirkt. Zwar könnte man mehrere der Schrauben über den Umfang verteilt vorsehen, jedoch ist diese Anzahl aus Platzgründen auch dann begrenzt.

Eine ähnliche Rohrverbindung beschreibt die kanadische Patentschrift 6 51 118, wobei zur Herstellung des Kraftschlußes mehrere Madenschrauben über den Umfang verteilt angeordnet sind, die in gesonderte Verankerungsringe eingeschraubt sind und mit ihren Spitzen sich in die betreffenden Rohrenden eindrücken.

Die österreichische Patentschrift 2 27 493 beschreibt eine andere Lösung dieses Problems, wobei ebenfalls ein vom eigentlichen Dichtungsgummi getrennt angeordneter Klemmring vorgesehen ist, der schwierig zu montieren ist und dessen Kraftschluß ungünstig ist, weil er getrennt vom Dichtungsgummi angeordnet ist.

Zum Stand der Technik wird auch noch verwiesen auf die deutsche Patentschrift 19 59 069, die eine Rohrverbindung mit einem zylindrischen Dichtgummi zeigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorzuschlagen, die bei fühlbar verringerten Herstellungs- und Montagekosten sich durch einen ausgezeichneten Kraftschluß zwischen dem Rohrverbindungsstück und dem betreffenden Rohrende oder Rohr auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in den sich verjüngenden, axial außen liegenden Teil des Dichtungsringes ein Klemmbereich integriert ist, der eine gute Kraftübertragung zwischen dem Dichtungsring und dem betreffenden Rohrende bewirkt.

Es erübrigen sich somit für die Kraftübertragung beim Stand der Technik vorgesehene, gesonderte Bauteile, beispielsweise Schrauben oder Klemmringe. Vielmehr erfolgt die Kraftverbindung und der Kraftschluß über den am Dichtungsring selbst und in diesen integrierten Klemmbereich.

Dieser kann auf vielfache Art und Weise realisiert werden. Eine erste Ausführungsform, die besonders einfach herzustellen ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmbereich durch Verformungen des gummielastischen Materials des Dichtungsringes ausgebildet ist. Diese Verformungen sind beispielsweise voneinander beabstandete Ausnehmungen an der Innenwand des Dichtungsringes oder auch wellenartige Profilierungen an der Innenwand des Dichtungsringes. Beim Anziehen der Rohrverbindung saugen sich die Verformungen gewissermassen an der Außenwand des betreffenden Rohrendes fest nach Art von Saugnäpfen und ergeben dadurch die gewünschte kraftschlüssige Verbindung. Ähnliches gilt für die wellenartigen Profilierungen.

Bei diesen Ausführungsbeispielen wird die Klemmverstärkung durch das Material des Dichtungsringes selbst ausgebildet. Eine andere wichtige Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß im Klemmbereich ein hartes Material in den Dichtungsring integriert ist, welches - alleine oder zusätzlich mit dem Material des Dichtungsringes - den Klemmbereich ausbildet und die angestrebte gute Kraftübertragung bewirkt. So können die erwähnten Verformungen des gummielastischen Materials des Dichtungsringes durch das andere, harte Material unterstützt und verstärkt werden oder das harte Material bewirkt im wesentlichen alleine die gute Kraftübertragung.

Hier ist eine Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material aus voneinander beabstandeten Segmente besteht. Diese sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet, um gegeneinander beim Anziehen bzw. Entspannen des Dichtungsringes arbeiten zu können. Sie können direkt oder auch über das Material des Dichtungsringes am Außenumfang des Rohrendes anliegen.

Bevorzugt wird es, wenn die Segmente direkt am Außenumfang des Rohrendes anliegen und die Kraftübertragung bewirken. Hierbei können die Segmente am Innenumfang Rillen, Vorsprünge oder dergleichen aufweisen, mit denen die Segmente am Außenumfang des Rohrendes anliegen, so daß über diese Merkmale die Kraftübertragung besonders gut wird.

Anstelle der Segmente kann auch eine Ringspange aus dem harten Material vorgesehen sein bzw. ein geschlitzter Ring, der zur Aufnahme der Form­ änderungen arbeiten kann.

Das harte Material ist vorzugsweise Metall oder ein hartes Kunststoffmaterial.

An die Segmente können auch Zungen angeformt sein, die dann für die Verbindung zwischen den Segmenten und dem eigentlichen Ring bzw. auch dem Rohrverbindungsstück sorgen.

Das harte Material kann auch als wenigstens ein Federring ausgebildet sein, der dann in die wellenartigen Vertiefungen des gummielastischen Materials des Dichtungsringes eingelegt ist. Auch bei dieser Ausführungsform wird durch das harte Material eine Verstärkung der Kraftübertragung erzielt.

Die wichtige Integration des harten Materials in das Material des Dichtungsrings kann ebenfalls auf vielfältige Art und Weise erfolgen.

In einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, daß derartige sektor­ förmige Segmente in den Dichtungsring an dessen jeweiligem axialen, äußeren Ende einvulkanisiert sind.

In einer zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, daß derartige sektorförmige Segmente auf dem Dichtungsring mechanisch befestigt sind, wobei z. B. derartige Segmente an ihren zum Dichtungsring zuweisenden Stirnflächen entsprechende Ansätze aufweisen, die in zugeordnete, stirnseitig am Dichtungsring angeordnete Ausnehmungen kraftschlüssig und formschlüssig eingreifen.

In einer weiteren Ausführungsform kann es vorgesehen sein, daß derartige sektorförmige Segmente mit dem Dichtungsring verklebt oder einen sonstigen mechanischen Verbund aufweisen und aber noch zusätzlich mit Zungen versehen sind, wobei diese Zungen dann im Montagezustand über die Ringflansche des Rohrverbindungsstückes hinausgebogen werden, so daß damit diese sektorförmigen Einsätze sowohl in Montagestellung mit dem Rohrverbindungsstück im Bereich dessen Ringflansche verbunden sind als auch innen mit dem Dichtungsring.

Vorher wurde immer von sektorförmigen Segmenten gesprochen. Es ist aber ebenso möglich, nicht nur sektorförmige Segmente zu nehmen, sondern diese Segmente ununterbrochen am Umfang zu führen, d. h. statt der Segmente umlaufende spangenförmige Ringe zu verwenden, d. h. die mindestens an einer Stelle offen sind, damit es möglich ist, daß diese Ringe auf das Rohr aufgesteckt werden können und dann beim Zusammenziehen des Rohrverbindungsstückes sich kraftschlüssig an die Rohraußenseite anlegen.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß statt der sektorförmigen Einsätze oder statt der Ausbildung des Klemmbereiches als Ringspange der Klemmbereich im Dichtungsgummi selbst durch Maßnahmen im Dichtungsgummi erreicht wird.

Hierzu ist in einer ersten Ausführungsform vorgesehen, daß im axial äußeren Ende des Dichtungsgummis Klemmbereiche ausgebildet sind, die in dieser speziellen Ausführungsform als Haftbereich ausgebildet sind, wobei man diese Haftbereiche auf verschiedene Weisen ausbilden kann.

Verwendet man beispielsweise als Material für den Dichtungsring ein Elastomer, dann ist es möglich, derartige Haftbereiche werkstoffeinstückig in das Material dieses Dichtungsringes einzubringen, indem man z. B. diesen Haftbereich entsprechend schäumt, so daß sich dann offene Poren oder Ausnehmungen ergeben und wenn man nun diesen Haftungsbereich im Dichtungsgummi in der beschriebenen Weise anordnet und den Dichtungsgummi oder den Dichtungsring dann im Rohrverbindungsstück einbringt und das Rohrverbindungsstück spannt, dann legen sich diese offenen Poren und Ausnehmungen an die Rohraußenflächen an, durch das Zusammendrücken des Dichtungsringes werden diese Ausnehmungen ebenfalls komprimiert und hierdurch wird die Luft in diesen Ausnehmungen verdrängt und es kommt damit zu einem außerordentlich guten Haftungssitz an den Rohraußenflächen.

Statt derartiger durch Aufschäumen oder durch sonstige Maßnahmen erreichter offener Blasen, Poren oder Ausnehmungen ist es ebenso möglich, diesen Haftungssitz durch entsprechende Verrippungen an den äußeren axialen Enden des Dichtungsringes, und zwar am Innenumfang dieses Dichtungsringes zu erreichen. Hierzu können mehrere in axialer Richtung hintereinanderliegende Rippen oder Rillen im Haftungsbereich angeordnet werden, wobei durch den gleichen Effekt, wie vorher beschrieben, diese Rillen zusammengepresst werden, hierdurch Luft verdrängt wird und ein Haftungssitz erreicht wird.

Um von vornherein einen Klemmsitz dieses Haftungsbereiches am Rohrende zu erzielen, kann es zusätzlich vorgesehen sein, daß im Bereich dieser axial außen liegenden Enden der Rohrverbindungsstücke und im Bereich dieser Haftungsbereiche noch zusätzliche Federringe in das Material des Dichtungsringes eingelegt sind, um diesen Haftungsbereich kraftschlüssig gegen das zu umfassende Rohr mechanisch vorzuspannen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, aus denen sich weitere wichtige Merkmale ergeben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt längs der Linie I-I von Fig. 2 durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemässen Dichtungsrings;

Fig. 2 eine Draufsicht auf Fig. 1;

Fig. 3 eine erste Ausführungsform der Rohrverbindung, wobei einer der Dichtungsringe nach Fig. 1, 2, 5, 6, 7 oder 8 verwendet wird;

Fig. 4 einen Axialschnitt entsprechend Fig. 3, wobei eines der Rohr­ enden einen Flansch hat;

Fig. 5 einen Axialschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemässen Dichtungsrings;

Fig. 6 einen Axialschnitt durch eine dritte Ausführungsform eines derartigen Dichtungsringes;

Fig. 7 einen Axialschnitt durch eine vierte Ausführungsform eines derartigen Dichtungsringes;

Fig. 8 einen Axialschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Dichtungsringes;

Fig. 9 einen Axialschnitt entsprechend Fig. 3 oder 4 bei einer abermals abgeänderten Ausführungsform der erfindungs­ gemässen Rohrverbindung.

In Fig. 1 ist als erstes Ausführungsbeispiel ein Dichtungsring 4 dargestellt, der in seiner Einbaulage entweder mit einem Rohrverbindungsstück 7 nach Fig. 3 oder mit einem Rohrverbindungsstück 17 nach Fig. 4 oder auch mit einem Rohrverbindungsstück 22 nach Fig. 9 verwendet werden kann.

Ein derartiger Dichtungsring 4 weist an seinem äußeren radialen Ende einen Klemmbereich 18 auf, der im gezeigten Ausführungsbeispiel aus vier Segmenten, 1, 1 a, 1 b, 1 c besteht. Jedes Segment besteht aus einem Metall- oder Kunststoffmaterial, aus einem Gußmaterial, wie z. B. einem Stahlgußteil oder einem gehärteten Stahlteil oder hartem Kunststoffteil.

Es wird hierbei bevorzugt, wenn jedes Segment 1 an seinem Innenumfang Rillen 6 aufweist, die als Verzahnungen wirken und hierdurch den erforderlichen Kraftschluß auf dem Außenumfang eines Rohrstücks 21 erreichen. Statt der Rillen 6 am Innenumfang des jeweiligen Segmentes 1, 1 a, 1 b, 1 c können auch andere reibungserhöhende Vorsprünge angebracht sein, wie z. B. Zacken, Nocken und dergleichen. Das bzw. die Rohrstücke 21 sind in eine Mittelöffnung 5 des Dichtungsringes 4 eingeschoben.

Wichtig bei dem Ausführungsbeispiel ist ferner, daß die Segmente 1 in das Material des Dichtungsringes 4 einvulkanisiert oder eingeschäumt sind.

Als Material für den Dichtungsring wird hierbei beliebiges Plastomer oder Elastomer verwendet.

Statt der Einbettung der Segmente 1 in das Material des Dichtungsringes 4 kann es auch vorgesehen sein, derartige Segmente in zugeordnete Aufnahmetaschen des Dichtungsringes einzuschieben oder einzustecken.

Wichtig bei allen Ausführungsformen ist , daß die Segmente im Bereich der Schrägschultern 26 des Dichtungsringes 4 angeordnet sind, so daß bei Aufbringen eines entsprechenden Anpressdruckes durch die konischen Ringflansche 15 des Rohrverbindungsstückes 7, 17, 22 eine entsprechende Schubkraft in Pfeilrichtung 27 aufgebracht wird, die in eine radiale und in eine axiale Komponente zerlegbar ist.

Wichtig ist ferner, noch darauf hinzuweisen, daß statt der sektorförmigen Segmente 1, wie sie in Fig. 1 und 2 dargestellt sind, auch eine umlaufende Ringspange verwendet werden kann, die lediglich einen einzigen Schlitz aufweisen muß, um die erforderliche Vorspannung zu erzielen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen verschiedene Einbauarten der Dichtungsringe 4, wobei wichtig ist, daß alle beschriebenen Ausführungsformen von Dichtungsringen mit den beschriebenen Klemmbereichen 18 bzw. den Haftbereichen sowohl für das Rohrverbindungsstück 7 als auch für das Rohrverbindungsstück 17 oder auch für das Rohrverbindungsstück 22 anwendbar sind.

Fig. 3 zeigt beispielsweise ein symmetrisches Rohrverbindungsstück 7, welches aus zwei zueinander symmetrischen Anschlußhülsen 8 besteht, wobei jeder Anschlußhülse ein Dichtungsring gemäss den Fig. 1 und 2 oder den Fig. 5 bis 8 zugeordnet ist.

Gleiches gilt für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4, wo mit einem Rohr verbundenen Flansch 9 ein Rohrverbindungsstück 17 zugeordnet ist, welches in seinem Innenraum ebenfalls einen Dichtungsring 4 aufweist, der den beschriebenen Haft- oder Klemmbereich 18 aufweist.

In den Fig. 5 bis 8 sind weitere Ausführungsformen zur Ausbildung eines Haft- oder Klemmbereiches 18 im Bereich des Dichtungsringes 4 vorgesehen.

Die Fig. 5 zeigt einen Dichtungsring 4, wobei Segmente 10 an ihren Unterseiten jeweils Zapfen 11 aufweisen, die in zugeordnete Ausnehmungen 12 an der jeweiligen axial außen liegenden Stirnseite des Dichtungsringes 4 eingreifen.

Über diesen mechanischen Verbund der Segmente 10 mit dem Dichtungsring 4 wird dann ebenfalls ein Klemm- oder Haftbereich 18 gebildet.

In Fig. 6 sind Segmente 13 mit zunächst in axialer Richtung weisenden Zungen 14 versehen, wobei die Zungen 14 mindestens aus einem Blechmaterial oder einem anderen biegsamen Material bestehen, so daß zunächst einmal der Dichtungsring 4 mit den dort angegebenen Segmenten 13 in das Rohrverbindungsstück 7 bzw. 17 eingesetzt wird und dann die Zungen 14 in Pfeilrichtung 16 umgeklappt werden, so daß sich diese Zungen dann um die Ringflansche 15 (vergleiche Fig. 3) herum legen und damit ein Verbund dieser Segmente 13 sowohl mit dem Dichtungsring 4 als auch mit dem Rohrverbindungsstück 7 bzw. erreicht wird.

Die Verbindung zwischen dem Segment 13 und dem Dichtungsgummi 4 kann hierbei wiederum auf verschiedene Weise ausgebildet werden, wie z. B. durch Verkleben, durch entsprechende mechanische Verbindungsmittel, wie z. B. Zapfen, die entsprechende Ausnehmungen eingreifen und dgl.

Die Fig. 7 und 8 zeigen die Ausbildung des Klemmbereiches 18 als Haftbereiche.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist hierbei im Klemmbereich 18 das Material des Dichtungsringes 4 so mit offenen Ausnehmungen 19 versehen, daß diese offenen Ausnehmungen sich fest beim Montieren des Rohrverbindungsstückes an die Rohraußenflächen der Rohrstücke 21 anlegen. Hierdurch werden diese Ausnehmungen 19 komprimiert, die darin befindliche Luft wird verdrängt und es kommt hierbei zu einem Festsaugen und Haften dieser Ausnehmungen 19 an dem Rohrstück 21.

Derartige Ausnehmungen 19 können durch nachträgliches Einbringen in das Material des Dichtungsringes 4 ausgebildet werden, aber ebenso durch Ausschäumen, sofern es sich um ein schäumbares Kunststoffmaterial handelt.

Handelt es sich hier um ein Gummimaterial, dann werden diese Ausnehmungen bereits schon durch warzenförmige Fortsätze in der Vulkanisierungsform gebildet.

Die Fig. 8 zeigt, daß man statt derartiger Ausnehmungen 19 auch ringsumlaufende Rippen 20 in den Dichtungsring 4 einbringen kann. Hier entsteht ebenfalls ein Haftungseffekt und zusätzlich auch noch ein Klemmeffekt, wenn ein oder mehrere Federringe 25 noch in die Rippen 20 eingelegt werden und sich dann ebenfalls kraftschlüssig an den Außenumfang der Rohrstücke 21 anklemmen.

Die Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Rohrverbindungsstückes 22, wo wiederum zwei zueinander symmetrische Anschlußhülsen 31 vorgesehen sind und jede Anschlußhülse in ihrem axial äußeren Bereich radial nach außen abgebogene Ringflansche 24 aufweist.

Das Rohrverbindungsstück 22 weist hierbei in an sich bekannter Weise eine Flanschverschraubung auf, die hier aus Schraubenbolzen 28, der Klemmscheibe 29 und der jeweils zugeordneten Mutter 30 besteht.

Im Innenraum des Rohrverbindungsstückes 22 ist ein umlaufender Dichtungsring 4 vorgesehen, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht geteilt ist. Es kann aber ebenso vorgesehen sein, einen geteilten Dichtungsring 4 zu verwenden, wie er vorhin beschrieben wurde.

Wichtig bei diesem Ausführungsbeispiel ist nun, daß der Dichtungsring 4 sämtliche Formgebungen aufweist, wie sich anhand der Fig. 1 bis 8 erläutert wurden, d. h. er weist jeweils in seinem axial außenliegenden Bereich einen Klemm- oder Haftbereich 18 auf, in dem Segmente 1 oder 10 oder 13 angeordnet sind, oder in dem wahlweise Haftbereiche, bestehend aus den Ausnehmungen 19 oder den Rippen 20 vorgesehen sind. Auch bei diesem Rohrverbindungsstück 22 gelingt es also auf einfache Weise, eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Rohrstücken 21 und dem Rohrverbindungsstück zu erreichen, wobei als weitere Ergänzung der Dichtungsring 4 an seinem Außenumfang von einem Stützring 23 umgeben ist.

Der Stützring 23 besteht hierbei aus einem Metallteil.

Wichtig ist bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen auch noch, daß der Dichtungsring 4 außerhalb seines Haft- oder Klemmbereiches 18 nicht unbedingt selbst am Außenumfang des Rohrstückes 21 anliegen muß, sondern daß in diesem Bereich entsprechende Einsatzstücke angebracht sind, die z. B. aus Polytetrafluor-Äthylen oder dgl. bestehen, um z. B. den Dichtungsring vor aggressiven Medien zu schützen.

Dieses Einsatzmaterial kann in den Dichtungsring 4 eingebettet oder eingeklebt sein. Anstatt eines derartigen Ringes aus Polytetrafluor- Äthylen kann auch ein Metallring oder ein anderes Material verwendet werden.

Claims (9)

1. Rohrverbindung für Rohrenden mit mindestens einem Rohrverbindungs­ stück aus starrem Material, welches eine konische Anschlußhülse zum Ansetzen an eines der Rohrenden und zur Aufnahme eines konischen Dichtungsringes in einer zwischen dem Rohrende und der Anschlußhülse ausgebildeten Kammer aufweist, der sich in axialer Richtung nach außen verjüngt, dadurch gekennzeichnet, daß in den sich verjüngenden, axial außen liegenden Teil des Dichtungsringes (4) ein Klemmbereich (18) integriert ist, der eine gute Kraftübertragung zwischen dem Dichtungsring (4) und dem betreffenden Rohrende (21) bewirkt.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmbereich (18) durch Verformungen des gummielastischen Materials des Dichtungsringes ausgebildet ist.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungen als voneinander beabstandete Ausnehmungen (19) an der Innenwand des Dichtungsringes oder als wellenartige Profilierungen (20) ausgebildet sind.

4. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß im Klemmbereich (18) ein hartes Material in den Dichtungsring integriert ist.

5. Rohrverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material aus voneinander beabstandeten Segmenten (1) besteht.

6. Rohrverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (1) am Innenumfang Rillen (6), Vorsprünge oder dergleichen aufweisen, mit denen die Segmente (1) am Außenumfang des Rohrendes (21) anliegen.

7. Rohrverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material als Ringspange ausgebildet ist.

8. Rohrverbindung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß an die Segmente (1) Zungen (14) angeformt sind.

9. Rohrverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das harte Material als wenigstens ein Federring (25) ausgebildet ist, der in die wellenartigen Vertiefungen (20) eingelegt ist.