B e s c h r e i b u n g

Die Erfindung betrifft ein Verbindungssystem für Rohr¬ leitungen, bestehend aus zwei miteinander verschraub- baren Verschraubungskörpern, die innen eine Bohrung und zueinander entgegengesetzte, etwa konische Druckflächen aufweisen, wobei diese Druckflächen beim Anziehen der Verschraubung auf entsprechende Gegenflächen eines Profilringes einwirken, derart, daß der Profilring mit zumindest einer Schneidkante in das Rohr einschneidet und ein einstückig angeformter Fortsatz an der dem Rohrende zugewandten Seite des Profilringes gegen das Rohr gepreßt wird.

Ein derartiges VerbindungsSystem ist durch die DE-A- 30 25 292 bekannt. Dabei fungiert der einstückig ange¬ formte Fortsatz des Profilringes als Träger für einen aufschnappbaren Dichtungsring. Dieser Dichtungsring besteht aus einem halbharten bis halbweichen Material, etwa aus Polyamid, und wird beim Anziehen der Ver¬ schraubung zwischen dem Rohr und der konischen Innen¬ fläche des einen Verschraubungskörpers komprimiert. Dadurch kommt es zu einer Selbstabdichtung zwischen Rohrwand und Verschraubungskörper und der Profilring, insbesondere seine Schneidkanten, werden vor den even¬ tuell aggressiven Medien in der Rohrleitung geschützt.

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Soweit in der DE-A-30 25 292 von einem Anpressen des Fortsatzes gegen die Rohrwand gesprochen wird, hat dies den Zweck, den ringförmigen Zwischenraum zwischen Pro¬ filring und Rohrwand zu verschließen und ein Abfließen des plastischen Dichtungsmaterials in diesen Zwischen¬ raum zu verhindern.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses bekannte Verbindungssystem dahingehend zu ver¬ bessern, daß es sich durch einen einfacheren Aufbau wie auch durch eine zuverlässigere Abdichtung auszeichnet. Insbesondere soll die Rohrverbindung auch für den Ein¬ satz bei Hoch- und Tieftemperaturen, bei Hochdruck¬ sauerstoff und anderen entzündungsfördernden Gasen ge¬ eignet sein und mit relativ zur Verbindungsqualität niedrigen Anzugsmomenten auskommen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Fortsatz eine etwa konische Außenfläche aufweist, die mit der Druckfläche des zugeordneten Verschrau- bungskörpers zusammenwirkt, derart, daß der Fortsatz beim Anziehen der Verschraubung eine Einschnürung des Rohres erzeugt und eine Abdichtung sowohl gegenüber dem Rohr wie auch gegenüber dem Verschraubungskörper be¬ wirkt.

Erfindungsgemäß wird also auf den separaten, aufsteck¬ baren Dichtring verzichtet und stattdessen der axiale Fortsatz so ausgeformt, daß er unmittelbar in Anlage mit der Druckfläche des Verschraubungskörpers gelangt und von ihr zur Erzeugung einer Einschnürung des Roh¬ res, ohne in die Rohrwand einzuschneiden, nach innen gedrückt wird. Man erhält dadurch eine zusätzliche, vom

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Schneidring distanzierte Abdichtung, die auch gegenüber hoch aggressiven oder entzündungsfördenden Medien wirk¬ sam ist. Des weiteren ist hohe Dauerfestigkeit auch ge¬ genüber schwingender Beanspruchung der Rohrleitung ge¬ währleistet, weil das Rohrende im Bereich der Dichtung ohne Beschädigung der Wandoberfläche nur eingeschnürt und nicht eingeschnitten wird

Hinsichtlich der konkreten Ausbildung des Fortsatzes empfiehlt es sich, daß er sich unter Bildung einer an seiner Innenseite verlaufenden radialen und axialen Aussparung an den Profilring anschließt und an seinem freien Ende in einem vom Rohr weglaufenden Abschnitt ausläuft. Durch diese Distanzierung des Fortsatzes vom Rohr sowie durch seinen abgerundeten Auslauf ist sichergestellt, daß beim Anziehen der Verschraubung der Fortsatz zwar dicht in das Rohr eingepreßt, aber die auf dem Rohr befindliche Schutzschicht nicht zerstört wird.

Die Dichteigenschaften lassen sich bei relativ niedri¬ gen Anzugsmomenten der Verschraubung weiter verbessern, wenn der Profilring ein durch Aufstecken oder Beschich¬ ten aufgebrachtes, die Gleit- und/oder Dichteigenschaf¬ ten verbesserndes Element aufweist. Zweckmäßig ist die¬ ses Element zumindest am äußeren, etwa konischen Be¬ reich des Profilringes, etwa gegenüber der Schneid¬ kante(n) angeordnet. Es kann aus einem Elastomer oder einem Weichmetall bestehen und erstreckt sich bei Aus¬ bildung als Elastomer vorzugsweise nicht über den ge¬ samten Fortsatz, damit zumindest der vordere Teil des Fortsatzes eine auf metallischer Anpressung beruhende Abdichtung erzeugt. Dabei sollte das genannte Element

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nach dem Anziehen der Verschraubung derart zwischen den angrenzenden Bauteilen eingekammert sein, daß es weder in stark erweichtem Zustand, also insbesondere bei hoher Temperatur, noch bei Vakuum oder bei Höchstdruck wegfließen kann. Unterstützt wird dies, wenn der Konus¬ winkel zumindest des einen Verschraubungskörpers größer ist als der Konuswinkel des Profilringes.

Zur Erhöhung der Dauerfestigkeit des VerbindungsSystems empfiehlt es sich, daß der Profilring sich an seinem dem Fortsatz entgegengesetzten Ende allmählich von der Rohrwand distanziert, also etwa in einem deutlich wahr¬ nehmbaren Radius wegläuft. Dadurch ist sichergestellt, daß keinerlei Kerbwirkung an der Rohraußenfläche er¬ zeugt wird.

Der Profilring besteht zweckmäßig aus durchgehärtet bzw. durchgehend verfestigtem Material, insbesondere Stahl. Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung besteht er aus einem Stickstofflegierten Stahl, insbe¬ sondere Edelstahl, mit einem Stickstoffgehalt von etwa 0,1 % bis 1 %.

Schließlich ist es günstig, wenn der Profilring in den mit Gleit- und/oder Dichtelementen belegten Bereichen eine Oberflächenrauhigkeit von mindestens 25 μ m be¬ sitzt, um Schmiermittelnester zu bilden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh¬ rungsbeispielen anhand der Zeichnung; dabei zeigt

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Figur 1 eine erste Ausführungsform der Rohrverschrau¬ bung in einem Axialschnitt in nicht angezoge¬ nem Zustand;

Figur 2 den gleichen Schnitt bei fest angezogener Ver¬ schraubung;

Figur 3 und 4 die entsprechenden Schnitte einer alter¬ nativen Bauform;

Figur 5 und 6 entsprechende Schnitte einer dritten Variante;

Figur 7 eine vierte Variante bei angezogener Ver¬ schraubung.

Gemäß Figur 1 und 2 besteht das Verbindungssystem aus einem Verschraubungskörper 1 mit einem Außengewinde, auf das ein zweiter Verschraubungskörper in Form einer Überwurfmutter 2 aufschraubbar ist. Der Verschraubungs¬ körper 1 hat innen eine Anschlagbohrung la, in die das zu verbindende Rohr 3 einsteckbar ist und eine etwa konische Druckfläche lb, die sich an die Anschlagboh¬ rung la nach außen gerichtet anschließt. Außerdem hat der Verschraubungskörper 1 eine Durchgangsbohrung lb, die etwa mit dem Innendurchmesser des Rohres 3 fluch¬ tet.

Die Überwurfmutter 2 hat eine Durchgangsbohrung 2a für das Rohr 3 und eine sich daran anschließende konische Druckfläche 2b, die entgegengesetzt zur vorgenannten Druckfläche lb orientiert ist.

In dem durch die Druckflächen lb, 2b und dem Rohr 3 ge¬ bildeten Zwischenraum sitzt ein Profilring 4, der über etwa konische Gegenflächen 4a und 4b mit den entspre-

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chenden Druckflächen des Verschraubungskörpers 1 und der Überwurfmutter 2 korrespondiert. Außerdem weist der Profilring 4 an seinem im Verschraubungskörper 1 steckenden Bereich zwei nach innen ragende Schneidkan¬ ten 4c auf, wobei sich an die äußere Schneidkante ein etwa axial gerichteter Fortsatz 4d anschließt. Dieser Fortsatz liegt zunächst nur außen in seinem vorderen Bereich an der gegenüberliegenden Druckfläche lb des Verschraubungskörpers 1 an, wogegen er innen gegenüber den Schneidkanten radial zurücksteht, also gegenüber dem Rohr 3 beabstandet ist. An seinem Ende 4e läuft der Fortsatz unter zunehmender Distanzierung vom Rohr 3 weg, damit dieses Ende beim Festziehen der Verschrau¬ bung nicht als Schneidkante fungiert.

Darüber hinaus ist der Profilring 4 mit einem reibungs- mindernden Element in Form einer Beschichtung 5 gro߬ flächig überzogen. Dabei kann jedoch zweckmäßig minde¬ stens der vordere gerundete Bereich 4e von der Be¬ schichtung ausgenommen sein.

Schließlich erkennt man in Figur 1 noch, daß die Konus¬ winkel der Druckflächen lb und 2b jeweils um den Diffe¬ renzwinkel a2 bzw. al größer sind als die Konuswinkel an den Gegenflächen 4a und 4b.

Wird nun die Überwurfmutter 2 festgezogen, so verhin¬ dert der metallische, unbeschichtete Bereich 4e, wel¬ cher durch die Winkeldifferenz a2 zuerst auf den Innen- konuε des Verschraubungskörpers, also auf die Druckflä¬ che lb gepreßt wird, daß das Beschichtungsmaterial 5 in den abzudichtenden freien Zwickelbereich, der von dem

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strömenden Medium erreicht wird, vorfließen kann. Am Übergang des Profilringes 4 von der Gegenfläche 4a in einen axial anschließenden zylindrischen oder weniger konischen Bereich kommt es nun zu einer starken Anpre߬ kraft an die Druckfläche lb, so daß das Beschichtungs¬ material eingekammert wird und nicht wegfließen kann und die erwünschte Reibungsreduzierung garantiert. Beim weiteren Anziehen der Überwurfmutter graben sich die Schneidkanten 4c in die Rohrwandung ein, während der Fortsatz 4e allmählich immer mehr an die Rohrwand ge¬ drückt wird.

Der Endzustand ist in Figur 2 dargestellt. Man erkennt dort, daß die beiden Schneidkanten 4c voll in das Rohr 3 eingreifen, wogegen der Fortsatz 4e aufgrund seiner gerundeten Ausbildung nur eine Eindrückung an der Rohr¬ außenseite hervorruft, ohne die Passivschicht oder einen speziell aufgebrachten Schutzüberzug des Rohres zu zerstören.

Außerdem kommt es auch am anderen Ende des Profilringes durch die auf die Gegenfläche 4b ausgeübte Kraft zu einem Andrücken des dortigen Endes an die Rohrwand, ohne daß diese merklich verformt wird. Die Verformung des durchgehärteten Profilringes 4 ist durch die Win¬ keldifferenz al möglich. Das Rohr wird dadurch gegen Radialbelastung und Schwingungen abgestützt.

Liegt der Profilring 4 mit seiner äußeren Anschlagflä¬ che 4f an dem Verschraubungskörper 1 an und sind die Winkeldifferenzen al und a2 durch Verformung des Pro¬ filringes nahezu aufgehoben, so ist praktisch kein wei¬ terer Anzug der Überwurfmutter 2 möglich und der Anwen-

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der merkt, daß jetzt die Verbindung richtig montiert ist. Der Fortsatz 4e bewirkt dann eine metallische Ab¬ dichtung gegenüber dem in der Leitung 3 fließenden Medium und schützt insbesondere die von den Schneidkan¬ ten 4c aufgeschnittenen Bereiche der Rohrwand vor Korrosion. Durch die Rückstellkraft an den Druck- und Gegenflächen ergibt sich außerdem ein Sicherungseffekt gegen Lockern durch Vibrationen, ähnlich einer federn¬ den Unterlagscheibe.

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine alternative Bauform. Dabei wurden - auch für die weiteren Figuren - für gleiche Teile dieselben oder einander entsprechende Be¬ zugszeichen verwendet wie in den vorangegangenen Figu¬ ren. Geändert ist die Form des Profilringes 14. Er weist in seinem mittleren Bereich eine sich von der Innenseite her erstreckende, in Umfangsrichtung umlau¬ fende, radiale Ausnehmung 14g auf, so daß er angenähert die Form zweier winklig zueinander angeordneter Schen¬ kel bekommt. Dadurch verbessert sich seine Elastizität axial wie auch radial. Insbesondere vermag das in der Überwurfmutter 2 befindliche Ende des Profilringes eine Schwenkbewegung etwa um den Punkt 16 auszuführen und sich großflächig in die Rohrwandung einzudrücken.

Des weiteren unterscheidet sich der Profilring 14 dadurch, daß er nicht mehr großflächig beschichtet ist sondern separate, durch Aufstecken aufgebrachte Elemen¬ te 15a und 15b trägt, die die Gleit- und Dichteigen¬ schaften verbessern. Beide Elemente sind ringförmig ausgebildet und bestehen aus Elastomer, so daß sie elastisch auf dem Profilring verrastet werden können.

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Das vordere Element 15a sitzt in einer Ringnut des Pro¬ filringes, deren Tiefe aber geringer ist als die Dicke des Elementes, so daß es radial nach außen vorsteht. Das hintere Element 15b umfaßt nicht nur die Gegenflä¬ che 14b des Stützringes sondern auch einen Teil der innenzylindrischen Fläche. Es kommt also nicht nur mit der Druckfläche 2b der Überwurfmutter sondern auch mit der Außenseite des Rohres 3 in Kontakt.

Durch den abgewinkelten Verlauf der Gegenfläche 14b, derart, daß sie wesentlich flacher ausläuft als es dem Konuswinkel der Druckfläche 2b entspricht, wird das zu¬ vor beschriebene Einschwenken um den Punkt 16 begün¬ stigt, wobei das in dem Element 15b steckende Ende des Profilringes unter weitestgehender Verdrängung des Ele¬ mentes 15b die Rohrwand eindrückt. Man sieht dies in Figur 4, wo der Zustand bei fest angezogener Verschrau¬ bung dargestellt ist.

Im übrigen bewirkt auch hier der Fortsatz 14d eine vor¬ zugsweise metallische Abdichtung an derjenigen Seite des Stützringes, die dem Rohrende zugewandt, also dem darin strömenden Medium ausgesetzt ist.

Die Figuren 5 und 6 zeigen einen Profilring 24 mit Fortsatz 24d, der an seinem in der Überwurfmutter steckenden Ende einzelne Rastnasen oder einen in Um¬ fangsrichtung umlaufenden Rastring 24h trägt. Außerdem ist die Überwurfmutter 2 mit einer größeren Bohrung als bei den zuvor beschriebenen Bauformen versehen, wobei in der Bohrung ein radial nach innen ragender Anschlag- ring 2c angeordnet ist. Dieser Anschlagring korrespon¬ diert mit den Rastnasen bzw. dem Rastring 24h des Pro-

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filringes derart, daß er beim Festziehen der Überwurf¬ mutter 2 die Rastnasen etwas nach innen drückt und über sie hinwegschnappt. Dieser Zustand ist in Figur 6 dar¬ gestellt.

Man erhält dadurch eine Art Rastverbindung zwischen der Überwurfmutter und dem Profilring, also eine unverlier¬ bare Halterung der Überwurfmutter bei einem eventuellen nachträglichen Lösen der Verschraubung. Vor allem aber ergibt sich als weiterer Vorteil die Möglichkeit, nach dem Anziehen der Verschraubung an dem aus der Überwurf¬ mutter 2 hinten heraus schauenden Ende des Profilringes den Spannweg der Überwurfmutter zu erkennen. Der Anwen¬ der weiß also, ob er die Verschraubung schon fest genug angezogen hat bzw. wie weit er die Überwurfmutter noch anziehen muß.

Die Bauform nach Figur 7 unterscheidet sich von den bisher besprochenen Alternativen vor allem dadurch, daß der Profilring 34 anstelle oder zusätzlich zu den direkt angeformten Schneidkanten separate Schneidele¬ mente 34c aufweist. Bei diesen Schneidelementen kann es sich um einen in Umfangsrichtung umlaufenden Ring, ähn¬ lich einer Tellerfeder, handeln, ebenso aber auch um mehrere in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Einzel- elemente. Sie sind radial nach außen durch eine Schul¬ ter 34d des Profilringes abgestützt, die zugleich als Gleitfläche für die Bewegung der Schneidelemente beim Ein- und Ausfedern fungiert. Die Schulter 34d kann leicht hinterschnitten sein, so daß die Schneidelemente 34c in ihr verrasten. Selbstverständlich können auch mehrere Schneidelemente in Axialrichtung hintereinander geschaltet werden.

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Die Funktion ist folgende: Solange die Schraubverbin¬ dung nicht angezogen ist, stehen die Schneidelemente 34c schräg nach hinten heraus, so daß der Profilring 34 mühelos auf das Rohr 3 aufgeschoben werden kann. Beim Anziehen der Überwurfmutter 2 werden die Schneidelemen¬ te 34c entgegen ihrer Eigenfederung immer mehr in die radiale Lage gedrückt, so daß sie schließlich ähnlich wie die zuvor beschriebenen Schneidkanten in das Rohr¬ material eindringen. Gleichzeitig wird der vordere Be¬ reich des Profilringes und zusätzlich auch der mittlere Bereich gegen die Rohrwand gepreßt, ohne daß es zu einem Einschneiden kommt.

Zur Verstärkung der Kraftumlenkung an den Schneidele¬ menten 34c und zur Reduzierung des Anzugsmomentes emp¬ fiehlt es sich bei Verwendung eines ringförmigen Schneidelementes, dieses mit einer Vielzahl nebeneinan¬ derliegender Radialschlitze zu versehen.

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