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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Dichtungssystem mit einem
Dichtungs- bzw. Abdichtring, welcher auf Kopplungsgliedern bzw.
-elementen zum Verbinden von Rohren mit Anwendungs- bzw. Benutzervorrichtungen,
wie Pumpen, Kompressoren, Tanks bzw. Behältern und dgl., insbesondere
in hydraulischen, pneumatischen und Installationsumgebungen verwendet
werden können.
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Die
Verbindung zwischen einem Rohr, das ein Fluid führt, und einer Benutzervorrichtung
wird typischerweise durch ein koppelndes bzw. Kopplungsglied, bestehend
aus einem einzigen Einsatz oder einem Einsatz mit einer zugehörigen bzw.
assoziierten, geeignet geformten Überwurfmutter ausgeführt.
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In
einer Verbindung, die mit einem einzigen Einsatz gefertigt bzw.
hergestellt ist, ist ein Ende des Einsatzes mit dem Rohr verbunden,
während
das andere mit einem Schaft versehen ist, welcher sich in einen
Sitz auf der Anwender- bzw.
Benutzervorrichtung einschraubt.
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Wenn
die Verbindung mit einem Einsatz und einer Überwurfmutter ausgebildet wird,
ist ein Ende des Einsatzes mit dem Rohr verbunden, während das
andere Ende mit der Überwurfmutter
verbunden ist. In dieser Version des Kopplungsglieds ist die Überwurfmutter
mit einem mit einem Gewinde versehenen bzw. Gewindeschaft versehen,
welcher sich in den Sitz auf der Benutzervorrichtung einschraubt.
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Das
Dichtsystem verhindert sowohl in der einsatzartigen Verbindung als
auch in der Verbindung mit dem Einsatz und der Überwurfmutter, daß Fluid
durch die Gewindeverbindung herausleckt, die zwischen dem Schaft
und dem Kopplungsglied und dem Sitz der Benutzervorrichtung ausgebildet
ist, insbesondere, wenn die Gewindeverbindung nicht fluiddicht ist.
Dies ist insbesondere der Fall, wenn Kopplungsglieder mit Schäften verwendet
werden, die mit einem kurzen Gewinde versehen sind.
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Die
gegenwärtige
Tendenz ist es, Gewinde zu verwenden, die dadurch gekennzeichnet
sind, daß sie
eine geringe Länge
in der Richtung der Achse des Schafts aufweisen (Längsrichtung).
Diese Tendenz beruht auf der steigenden Verwendung von "Universal"-Gewinden, die durch
die Einhüllende bzw.
Hüllkurve
von zwei konischen Standard-Profilen generiert bzw. erzeugt ist
(beispielsweise der Einhüllenden
eines BSPT-Profils und eines NPTF-Profils, welche in Hydraulik und
Pneumatik stark verwendet sind).
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Von "Universal"-Gewinden ist gut
bekannt, daß sie
kürzer
als normale Standardgewinde sind. Dies deshalb, um die Ausbildung
der Einhüllenden
zu ermöglichen,
auf welchen sie basieren.
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Die "Universal"-Gewinde erzeugen
keine fluiddichte Verbindung zwischen den Flanken des Gewindes des
Schafts und jenen des Gewindes des Sitzes. Das Dichtungssystem nimmt
daher eine fundamentale Wichtigkeit in der Funktionalität der Verbindung
ein.
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Allgemein
gesprochen, verwenden Dichtungs- bzw. Dichtsysteme einen Dichtungs-
bzw. Dichtring, um als ein physikalisches Hindernis für den Austritt
von Fluid in die externe Umgebung zu dienen.
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Ein
praktisches Beispiel eines Dichtsystems mit einem Dichtring zum
Ausbilden bzw. Herstellen von Kopplungen mit einem Gewindeschaft,
das in hydraulischen oder pneumatischen Anwendungen verwendet wird,
ist in den US-Patenten Nr. 5,441,314,
US
3,255,916 oder
DE 421
7154 geoffenbart.
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Das
obige Patent offenbart ein Dichtungssystem, welches eine Nut bzw.
Rille in der Nachbarschaft des Gewindeschafts an dem gegenüberliegenden
Ende zu dem Ende des Schafts verwendet. Die Nut enthält einen
PTFE(Polytetrafluorethylen)-Dichtungsring, welcher konische Seitenwände aufweist
und geformt ist, um die Wände
der Nut einzupassen.
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Es
ist jedoch bekannt, daß die
Herstellung und Inspektion von Dichtungsringen, welche konische
Seitenwände
aufweisen, einige Schwierigkeiten präsentieren können, welche die Herstellungskosten erhöhen.
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Eine
hohe Produktivität
für PTFE-Dichtungsringe
wird durch ein Drehbankdrehen sichergestellt, welches nur mit großer Schwierigkeit
zur Herstellung von konischen Dichtungsringen ausgeführt werden kann.
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Darüber hinaus
erfordert, um einen konischen Dichtungsring zu inspizieren, wie
dies ausgeführt
werden muß,
um ein stabiles Einpassen des Rings in seine Nut sicherzustellen,
dies ein Messen von zwei Durchmessern und einer Dicke oder einem Durchmesser,
einer Länge
und einem Kegel- bzw. Konuswinkel.
Dies erhöht
stark Inspektionszeiten.
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Es
besteht daher ein Bewußtsein
des Erfordernisses, hochproduktive Dichtungssysteme zur Verfügung zu
stellen mit Dichtungsringen, welche zur selben Zeit sicherstellen
werden, daß der
Dichtungsring gut in seine Nut eingepaßt ist.
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Das
Problem, welches durch die vorliegende Erfindung adressiert ist,
ist jenes eines Entwickelns eines Dichtungssystems mit einem Dichtungsring,
in welchem die strukturellen und funktionellen Charakteristika bzw.
Merkmale derart sind, um die obigen Erfordernisse zu erfüllen und
zur selben Zeit die Nachteile zu vermeiden, die in bezug auf den
Stand der Technik aufgezeigt sind.
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Dieses
Problem wird durch ein Dichtungssystem gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Weitere
Merkmale und die Vorteile des Dichtungssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung werden im Verlauf der folgenden Beschreibung einer bevorzugten
Ausbildung derselben klar werden, welche lediglich als nicht-beschränkender
Hinweis unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen gegeben
ist, in welchen:
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1 einen
teilweisen Längsschnitt
durch ein Dichtungssystem mit einem Dichtungsring, der auf einem
Kopplungsglied bzw. -element festgelegt ist, mit einem 90°-Einsatz
und einer Gewindeüberwurfmutter
zum Verbinden eines Rohrs und einer Anwender- bzw. Benutzervorrichtung
(nicht gezeigt) zeigt, wobei die Letztere einen Sitz aufweist. Dies
ist in einer Konfiguration eines Lösens zwischen dem Kopplungsglied
und dem Sitz gezeigt;
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2 das
Dichtungssystem mit einem Dichtungsring wie in 1 in
einer Konfiguration eines Zusammenbaus des Kopplungsglieds in den
Sitz zeigt;
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3 einen
teilweisen Längsschnitt
durch die Nut des Dichtungssystems zeigt, die an der Überwurfmutter
ausgebildet ist, wobei die Letztere einen mit einem Gewinde versehenen
bzw. Gewindeschaft aufweist;
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4 in
einer Draufsicht und einem Längsschnitt
den Dichtungsring des Dichtungssystems in der ursprünglichen
Konfiguration vor einem Einbau des Rings auf die Nut zeigt;
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5 ein
teilweiser Längsschnitt
durch das Dichtungssystem mit einem Dichtungsring auf einem Kopplungsglied
ist, wobei ein Einsatz lediglich mit einem Gewindeschaft zum Verbinden
eines Rohrs und einer Benutzervorrichtung (nicht gezeigt) versehen ist,
wobei die Letztere einen Gewindesitz aufweist. Dies ist in der Konfiguration
eines Lösens
des Kopplungsglieds von dem Sitz gezeigt; und
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6 das
Dichtungssystem mit einem Dichtungsring wie in 5 in
einer Konfiguration eines Zusammenbaus des Kopplungsglieds in den
Sitz zeigt.
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Unter
Bezugnahme auf 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein
koppelndes bzw. Kopplungsglied zum Verbinden eines Rohrs 2,
welches allgemein aus Kunststoff besteht, mit einer Anwender- bzw.
Benutzervorrichtung (nicht gezeigt), welche einen Gewindesitz 3 aufweist.
Dieser Sitz ist mit Gewinde 28 des Sitzes 3 versehen
und das Gewinde ist durch Flanken 28' des Gewindes 28 des Sitzes 3 beschränkt.
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Die
Innenseite bzw. das Innere des Kopplungsglieds 1 soll ein
stationäres
oder sich bewegendes Fluid enthalten, welches flüssig (Öl oder Wasser) oder gasförmig (Luft)
sein kann, welches von dem Rohr 2 zu der Benutzervorrichtung
oder umgekehrt fließt.
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Das
Kopplungsglied 1 umfaßt
einen hohlen Einsatz 4 und eine Überwurfmutter 5, in
welcher der Einsatz 4 in der Konfiguration eines Eingriffs
zwischen dem Einsatz 4 und der Überwurfmutter 5 montiert
bzw. festgelegt ist.
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Der
Einsatz 4 ist zu einem Ende 6 mit dem Rohr 2 verbunden.
Die Verbindung wird durch eine Serie von Klemm- und Dichtungselementen 7 möglich gemacht,
die in dem Spalt zwischen dem Rohr 2 und dem ersten Ende 6 des
Einsatzes 4 angeordnet sind.
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Die
Klemm- und Dichtungselemente 7 machen es möglich, das
Rohr 2 in dem ersten Ende 6 des Einsatzes 4 zu
klemmen, und verhindern zur selben Zeit, daß Fluid daraus leckt.
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Der
Einsatz 4 ist in Richtung zu einem zweiten Ende 8 mit
einem externen ringförmigen
Vorsprung 16 und einer glatten Erstreckung 9 von
im wesentlichen zylindrischer Form versehen, die um eine Achse X-X
der Erstreckung gewickelt ist.
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Die
Erstreckung 9 ist mit einem Endabschnitt 10 versehen,
welcher in der Konfiguration eines Eingriffs zwi schen dem Einsatz 4 und
der Drehmutter 5 konisch erweitert ist, um eine im wesentlichen
kegelstumpfförmige
Konfiguration zu ergeben. Der Endabschnitt 10 der Erstreckung 9 ist
konisch bzw. auf geweitet, um den Einsatz 4 und die Überwurfmutter 5 axial
zurückzuhalten.
Mit anderen Worten verhindert der aufgeweitete Endabschnitt 10,
daß sich
der Einsatz 4 und die Überwurfmutter 5 entlang
der Richtung der Achse X-X der Erstreckung auseinander bewegen bzw.
entfernen.
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Die Überwurfmutter 5,
welche im Inneren hohl ist (1 und 3)
ist im wesentlichen zylindrisch und ist um eine Achse Y-Y der Mutter
gewickelt, welche vorzugsweise in der Konfiguration eines Eingriffs
zwischen der Überwurfmutter 5 und
des Einsatzes 4 mit der Achse X-X der Erstreckung des Einsatzes 4 zusammenfällt.
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Die Überwurfmutter 5 ist
durch eine Innenoberfläche 11 und
eine Außenoberfläche 12 definiert, welche
geeignet geformt sind. Das erste Ende 18 der Mutter greift
in das zweite Ende 8 des Einsatzes 4 ein und das
zweite Ende 19 der Mutter schaut zu dem Sitz 3 der
Benutzervorrichtung.
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Die
innere bzw. Innenoberfläche 11 der Überwurfmutter 5 ist
durch eine Aufeinanderfolge von ringförmigen Reliefs 13 und
ringförmigen
Nuten bzw. Rillen 14 und 14' ausgebildet.
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In
der Konfiguration eines Eingriffs zwischen dem Einsatz 4 und
der Überwurfmutter 5 ist
die glatte Erstreckung 9 des Einsatzes 4 in Position
durch den ringförmigen
Vorsprung 13 der Überwurfmutter 5 geführt und
der aufgeweitete Endbereich 10 der glatten Erstreckung 9 hält einen
verankernden bzw. Verankerungsring 15 zurück, welcher
sie gegen eine der ringförmigen
Nuten 14 der Überwurfmutter 5 verankert.
Ein innerer Dichtring 17 ist gegen die ringförmige Nut 14' der Überwurfmutter 5 durch
den ringförmigen
Vorsprung 16 des Einsatzes 4 in Position gehalten.
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Der
Verankerungsring 15 hindert die Überwurfmutter 5 am
Trennen von dem Kopplungsglied 1 aufgrund des Aufweitens
des Endabschnitts 10 der glatten Erstreckung 9.
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Der
innere Dichtungsring 17 hindert Fluid, durch den Spalt
zwischen der Innenoberfläche 13 der Überwurfmutter 5 und
dem Einsatz 4 herauszulecken.
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Die
Außenoberfläche 12 der Überwurfmutter 5 hat
ein Profil, auf welchem eine Aufeinanderfolge von Abschnitten identifiziert
werden kann.
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Zu
dem zweiten Ende 19 der Mutter umfaßt die Außenoberfläche 12 der Überwurfmutter 5 einen Schaft 20,
welcher in den Sitz 3 der Benutzervorrichtung mittels seines
Gewindes 21 eingeschraubt werden kann, welches durch Flanken 21' des Schaftgewindes
beschränkt
ist.
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Das
Gewinde auf dem Schaft 21 ist vorzugsweise konisch und
wird in einer bevorzugten Ausbildung durch die Hüllkurve bzw. Einhüllende von
zwei ähnlichen
konischen Profilen, allgemein eines BSPT-artigen Profils und eines
NPTF-artigen Profils generiert bzw. erzeugt.
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Am
nächsten
zu dem Schaft 20 an dem gegenüberliegenden Ende von dem Ende
des Schafts umfaßt
die Außenoberfläche 12 der Überwurfmutter 5 eine
ringförmige
Nut 22.
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In
einer bevorzugten Ausbildung des Dichtungssystems ist die Nut 22 von
einer kegelstumpfförmigen
Konfiguration. Die Nut ist vorzugsweise kegelstumpfförmig gemäß den Lehren
des internationalen Standards bzw. der internationalen Norm ISO-UNI
5711-65 ausgebildet.
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Die
Nut 22 der Überwurfmutter 5 ist
ausgebildet, um eine ringförmige
Dichtung 23 (1 und 4) aufzunehmen.
Die Letztere ist ausgebildet, um gegen eine Wand des Sitzes 3 der
Benutzervorrichtung gepreßt
zu werden, um die Dichtung auszubilden bzw. zu erzeugen.
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Der
Dichtungsring 23 ist von im wesentlichen zylindrischer
Form in einer ursprünglichen
Konfiguration vor einem Zusammenbau auf der Nut 22 (4), und
wenn er auf die Nut 22 gepaßt ist, nimmt er eine Form
an, die an das Nutprofil (1) adaptiert
ist.
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Zu
dem ersten Ende 18 der Mutter 5 (3) weist
die Außenoberfläche 12 der Überwurfmutter 5 einen
Greifabschnitt 24 auf, der geeignet ist, um durch ein Werkzeug
so ergriffen zu werden, daß die Überwurfmutter 5 auf
den Sitz 3 geschraubt werden kann.
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In
der ursprünglichen
Konfiguration vor einem Zusammenbau des Dichtungsrings 23 auf
der Nut 22 ist der Dichtungsring 23 von im wesentlichen zylindrischer
Form. Ein Werkzeug wird verwendet, um den Dichtungsring zu ergreifen
und ihn zu dehnen und zu expandieren. Das Material, aus welchem
der Dichtungsring 23 gefertigt ist, erstreckt sich elastisch unter
der Einwirkung des Werkzeugs.
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Der
expandierte Dichtungsring 23 kann auf die Nut 22 der Überwurfmutter 5 aufgepaßt werden. Wenn
er durch das Werkzeug freigegeben wird, zeigt der Dichtungsring 23 eine
elastische Rückkehr
und ergreift fest die Nut 22. Wenn der Dichtungsring 23 auf
die Nut 22 gepaßt
ist, nimmt der Dichtungsring 23 eine Form an, die an das
Profil der Nut 22 adaptiert ist.
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In
bevorzugter Weise nimmt durch Verleihen der Nut 22 eines
kegelstumpfförmigen
Profils der Dichtungsring 23 in der eingepaßten Konfiguration ein
kegelstumpfförmiges
Profil an.
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Indem
die Überwurfmutter 5 ergriffen
wird, ist es möglich,
den Schaft 20 der Überwurfmutter 5 auf den
Sitz 3 der Benutzervorrichtung zu schrauben, was das Kopplungsglied 1 von
einer Konfiguration eines Lösens
von dem Sitz 3 zu einer aufgeschraubten Konfiguration eines
Eingriffs (2) nimmt.
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Wenn
die Überwurfmutter 5 in
den Sitz 3 geschraubt ist bzw. wird, gelangt der Dichtring 23 in Kontakt
mit einer Anlage- bzw. Anschlagswand 26 des Sitzes 3,
die vorzugsweise eine Aufweitung bzw. Erweiterung 27 aufweist.
Die Interferenz bzw. das Zusammentreffen zwischen der Anlagewand 26 oder der
Aufweitung 27 des Sitzes 3 und dem Dichtungsring 23 bewirkt,
daß der
Dichtungsring deformiert bzw. verformt wird.
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Die
Deformation des Dichtungsrings 23 ist zu Beginn elastisch.
Mit anderen Worten, wenn die Verbindung zwischen der Überwurfmutter 5 und
dem Sitz 3 durch ein Aufschrauben der Überwurfmutter 5 gelöst wird,
kehrt der Dichtungsring 23 zu der Bedingung zurück, die
in der Konfiguration eines Lösens des
Kopplungsglieds 1 von dem Sitz 3 eingenommen wird.
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Wenn
fortgesetzt wird, daß die Überwurfmutter 5 in
den Sitz 3 eingeschraubt wird, erreicht das Kopplungsglied 1 die
auf- bzw. eingeschraubte Konfiguration eines Eingriffs mit dem Sitz 3,
in welchem der Dichtring 23 plastisch durch Interferenz
bzw. ein Zusammenwirken mit der Anlagewand 26 oder mit der
Erweiterung 27 des Sitzes 3 deformiert wird. In der
eingeschraubten Konfiguration eines Eingriffs des Kopplungsglieds
mit dem Sitz 3 gelangt ein Abschnitt 23' des Dichtungsrings 23 zwischen
die Flanken 28' des
Gewindes 28 des Sitzes 3.
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Mit
anderen Worten bewirkt die plastische Deformation des Dichtungsrings 23 in
der eingeschraubten Konfiguration eines Eingriffs zwischen dem Kopplungsglied 1 und
dem Sitz 3, daß das
Material des Dichtungsrings 23 zwischen die Flanken 28' des Gewindes 28 des
Sitzes 3 fließt.
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Der
Hauptvorteil des Dichtungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung
liegt in der unüblich hohen
Rate bzw. Geschwindigkeit einer Herstellung seines Dichtungsrings
und in dem exzellenten Passen des Dichtungsrings auf der Nut.
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Eine
hohe Produktionsgeschwindigkeit bzw. -rate von PTFE-Dichtungsringen
wird durch ein Drehen derselben auf einer Drehbank aus zylindrischen Stangen
bzw. Stäben
er reicht. Ein Drehbankdrehen von konischen Dichtungsringen kann
nur mit großer Schwierigkeit
ausgeführt
werden.
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Das
Dichtungssystem hat auch den Vorteil, daß es das Lecken von Fluid durch
die Gewindeverbindung zwischen dem Kopplungsglied und dem Gewindesitz
der Benutzervorrichtung verhindert.
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Eine
Variante derselben Erfindung ist in 5 und 6 gezeigt,
wo Teile, die strukturell und funktionell mit jenen des Dichtungssystems
identisch sind, das in 1, 2, 3 und 4 gezeigt ist,
dieselben Bezugszeichen behalten und unten nicht beschrieben sind
bzw. werden.
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Das
Kopplungsglied 1 umfaßt
einen Einsatz 30 (5), der
in Richtung zu dem ersten Ende 6 des Rohrs 2 mittels
der Serie von Klammer- bzw. Klemm- und Dichtungselementen 7 verbunden
ist. Das zweite Ende 8 des Einsatzes 30 hat einen
Gewindeschaft 31, welcher sich in den Sitz 3 der
Anwendervorrichtung einschraubt.
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Neben
bzw. als nächstes
zu dem Gewindeschaft 31 an dem gegenüberliegenden Ende von dem Schaftende
hat der Einsatz 30 die Rille bzw. Nut 22, in welcher
die ringförmige
Dichtung 23 positionierbar ist, in der eingepaßten Konfiguration.
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In
der eingeschraubten Konfiguration eines Eingriffs zwischen dem Kopplungsglied 1 und
dem Sitz 3 (6) ist der Einsatz 30 in
den Gewindesitz der Benutzervorrichtung eingeschraubt.
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Selbstverständlich könnte, um
eventuelle und spezifische Erfordernisse zu erfüllen, ein Fachmann zahlreiche
Modifikationen und Änderungen durchführen, welche
alle in dem Rahmen des Schutzes der Erfindung enthalten wären, wie
sie durch die folgenden Ansprüche
definiert ist.