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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schneidringverschraubung zum
Anschluß einer Druckmittel-Rohrleitung,
insbesondere nach DIN 2353 bzw. ISO 8434-1, bestehend aus einem
Anschlußstutzen,
einer mit dem Anschlußstutzen
verschraubbaren Überwurfmutter
und einem zwischen dem Anschlußstutzen
und der Überwurfmutter
angeordneten, metallischen Schneidring zum Einschneiden mit mindestens
einer Schneidkante in die Rohrleitung, wobei der Schneidring mindestens
eine umfangsgemäße Dichtfläche zur
direkten, metallisch dichtenden Anlage an einer Gegendichtfläche aufweist.
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Eine
derartige lösbare
Schneidringverschraubung ist zunächst
Gegenstand der Normen DIN 2353 und ISO 8434-1. Sie wird unter Verwendung
eines Schneidringes mit ein oder zwei Schneidkanten zum Anschluß von Druckmedien
führenden Rohrleitungen
in vielen Bereichen eingesetzt. Dabei wird der die Schneidkante(n)
aufweisende Abschnitt des Schneidringes in einen Innenkonus des
Anschlußstutzens
eingepreßt,
wo durch eine radiale Verformung nach innen zum Einschneiden der Schneidkante(n)
in die Rohrleitung erfolgt. Dabei bildet der Schneidring eine äußere Dichtfläche zur
direkten, metallisch dichtenden Anlage in dem eine Gegendichtfläche bildenden
Innenkonus des Anschlußstutzens.
Eine weitere metallische Dichtung kann in einem Konusbereich zwischen
dem Schneidring und der Überwurfmutter
vorgesehen sein. Schließlich handelt
es sich auch bei der Verbindung zwischen dem Schneidring und der
Rohrleitung um eine metallische Abdichtung.
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Durch
ständig
steigende Belastungen in Hydraulikanlagen sowie auch im Hinblick
auf bestimmte Umweltauflagen stößt eine
normale, normgemäße Schneidringverschraubung
bezüglich
der Dichtigkeit oftmals an ihre Grenzen. Es sind deshalb bereits zahlreiche
Vorschläge
zum Erreichen einer besseren und dauerhafteren Dichtigkeit bekannt.
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So
beschreibt beispielsweise die
DE 43 22 425 A1 eine solche Rohrverschraubung,
bei der der Schneidring in seinem mit dem Innenkonus des Anschlußstutzens
zusammenwirkenden Bereich einen zusätzlichen, elastischen Dichtring
aufweist, der insbesondere aufgeclipst ist.
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Aus
der
DE 195 19 016
A1 ist es bekannt, als zusätzliche Umfangsdichtung eine
elastische Dichtmasse so einzubringen, daß sie den Ringspalt im Bereich
vor und hinter einem einschneidbedingten Schneidaufwurf der Rohrleitung
ausfüllt.
Dies wird durch Verpressen der Dichtmasse beim Anziehen erreicht.
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Die
DE 195 12 464 A1 beschreibt
eine Rohrverschraubung, bei der axial zwischen der Rohrleitung und
einer Anlagefläche im
Anschlußstutzen
eine Axialdichtung angeordnet wird. Diese spezielle Dichtung besteht
aus einem formstabilen Abstandhalter und einem elastischen Dichtring.
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Schließlich ist
es aus der
DE 197
09 464 A1 bekannt, einen speziellen Schneidring zu verwenden,
der am Übergang
zwischen seinem Außenkonus
und einer zur Anzugsbegrenzung vorgesehenen Anschlagfläche eine
elastomere Dichtung innerhalb einer Ringnut aufweist.
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Durch
zusätzliche
elastische Dichtungen kann zwar bei vielen Anwendungen eine Dichtungsverbesserung
erreicht werden, allerdings führt
dies zu einem höheren
Aufwand bezüglich
Herstellung und Montage. Zudem können
elastische Dichtungsmaterialien – je nach Anordnung – beim für den Einschneidvorgang
notwendigen Verpressen zu einem Wegfließen neigen, so daß sie vielfach
doch keine echte Dichtungsverbesserung bewirken können.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungsgemäßen Schneidringverschraubung
die Dauerdichtigkeit auch für
extreme Einsatzsituationen sowie auch mit besonders einfachen und
kostengünstigen
Mitteln zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird dies
dadurch erreicht, daß im
Bereich der metallischen Dichtfläche
eine Rillung aus mehreren umlaufenden, nutartigen, derart feinen
(sozusagen "mikrofeinen") Rillen gebildet
ist, daß im
montierten, gegen die Gegendichtfläche verpreßten Zustand feine, kapillarartige
Ringkammern zwischen der Dicht- und der Gegendichtfläche gebildet
werden.
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Erfindungsgemäß handelt
es sich somit im Bereich der metallischen Dichtfläche sozusagen
um eine "Kapillar-Rillung", wobei sich die
sehr feinen, kapillarartigen Ringkammern bei Druckbeaufschlagung gegebenenfalls
mit Druckmittel füllen
und hierdurch druckausgleichend wirken können. Die mikrofeine Kapillar-Rillung
bildet praktisch eine Art Labyrinthdichtung. Zudem wird durch die
Rillen auch die eigentliche wirksame metallische Dichtfläche reduziert, so
daß – bei einer
bestimmten Anzugskraft – die
Flächenpressung
erhöht
wird. Insgesamt wird hierdurch eine deutlich bessere Dichtwirkung
erreicht. Im Vergleich zu zusätzlichen
elastischen Dichtungen ist die erfindungsgemäße Lösung sehr kostengünstig, und es
werden die bei elastischen Dichtungsmaterialien auftretenden Fließprobleme
vermieden.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der
folgenden Beschreibung enthalten.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand von zwei in der Zeichnung veranschaulichten,
bevorzugten Ausführungsbeispielen
genauer erläutert
werden. Dabei zeigen:
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1 einen
Halb-Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Schneidringverschraubung
in einer ersten Ausführungsform,
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2 einen
vergrößerten Halb-Axialschnitt des
Schneidrings der Ausführung
nach 1,
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3 eine
stark vergrößerte Detailansicht des
Bereichs X in 2,
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4 einen
Teil-Axialschnitt durch die Verschraubung nach 1 in
einem Zustand während der
Montage vor dem Kraftanzug der Überwurfmutter,
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5 eine
Darstellung analog zu 4 im montierten Zustand nach
dem Kraftanzug,
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6 eine
Ansicht entsprechend 5 einer zweiten Ausführungform
der erfindungsgemäßen Schneidringverschraubung
und
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7 eine
stark vergrößerte Ansicht
des Schneidrings im Bereich X gemäß 6.
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In
den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets
mit den gleichen Bezugszeichen versehen und brauchen daher auch
jeweils nur einmal beschrieben zu werden.
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Eine
erfindungsgemäße Schneidringverschraubung 1 besteht
aus einem Grundkörper 2 mit mindestens
einem ein Außengewinde
aufweisenden Anschlußstutzen 4 sowie
aus einer auf den Anschlußstutzen 4 aufgeschraubten
bzw. aufschraubbaren Überwurfmutter 6.
Bei dem Grundkörper 2 kann
es sich – wie
in 1 dargestellt – beispielsweise um eine Art
Adapter handeln, der auf seiner dem Anschlußstutzen 4 gegenüberliegenden
Seite einen Gewindeanschluß 8 zum
Einschrauben in ein beliebiges Aggregat aufweist. Allerdings kann
der Anschlußstutzen 4 auch
unmittelbar an einem Aggregat ausgebildet sein. Der Anschlußstutzen 4 besitzt
eine Aufnahmeöffnung 10 für ein Ende
einer – insbesondere
aus Stahl oder einem anderen Metall bestehenden – Rohrleitung 12.
Die Aufnahmeöffnung 10 ist zweckmäßig durch
eine Bohrung gebildet, die über eine
radiale Ringstufe 14 in einen im Durchmesser reduzierten,
sich weiter in den Grundkörper 2 erstreckenden
und vorzugsweise mit dem Innendurchmesser der Rohrleitung 12 etwa
fluchtenden Kanal 16 übergeht.
Dabei bildet die Ringstufe 14 einen Anschlag für das Ende
der Rohrleitung 12. Hierdurch wird die Rohrleitung 12 bei
der Schneidringmontage axial abgestützt.
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Zwischen
dem Anschlußstutzen 4 und
einem radial nach innen weisenden Ringbund 18 der Überwurfmutter 6 ist
ein die Rohrleitung 12 umschließender, metallischer Schneidring 20 angeordnet.
Der Ringbund 18 besitzt bzw. umschließt eine Durchführöffnung 22 für die Rohrleitung 12.
Der Schneidring 20 besteht aus einem im Zwischenraum zwischen
dem Anschlußstutzen 4 und
der Überwurfmutter 6 bzw. dem
Ringbund 18 angeordneten Basisringteil 24 und einem
sich von diesem in Richtung des Anschlußstutzens 4 erstreckenden,
in der Ringstärke
reduzierten, rohrstückartigen
Schneidkantenabschnitt 26. Hierzu wird insbesondere auf 2 verwiesen.
Die Aufnahmeöffnung 10 des
Anschlußstutzens 4 erweitert
sich in ihrem der Überwurfmutter 6 zugekehrten
Endbereich über
einen Innenkonus 28 (s. auch 4 bis 6).
In diesen Innenkonus 28 greift der Schneidring 20 mit
dem Schneidkantenabschnitt 26 ein und wirkt hierbei mit
dem Innenkonus 28 derart zusammen, daß durch axiales Verspannen
beim Anziehen der Überwurfmutter 6 der
Schneidring 20 im Bereich des Schneidkantenabschnittes 26 radial
nach innen verformt (gestaucht) wird und dadurch mit vorzugsweise
zwei axial beabstandeten, radial nach innen weisenden, ringförmigen Schneidkanten 30 unter Kerbwirkung
insbesondere formschlüssig
in das Material der Rohrleitung 12 eindringt. Dieser montierte, eingeschnittene
Zustand ist jeweils in 1, 5 und 6 dargestellt.
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In
bevorzugter Ausgestaltung besitzt der Basisringteil 24 des
Schneidrings 20 auf seiner dem Schneidkantenabschnitt 26 axial
abgekehrten Seite einen sich endseitig konisch verjüngenden
Außenkonus 32,
der an einem entsprechenden Innenkonus 34 des Ringbundes 18 der Überwurfmutter 6 anliegt. Hierdurch
wird auch in diesem Bereich eine Keilwirkung zum radialen Verpressen
des Schneidrings 20 gegen den Außenumfang 36 der Rohrleitung 12 sowie
auch eine Selbstzentrierung erreicht.
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Der
Schneidring 20 bewirkt eine metallische Abdichtung durch
unmittelbares Zusammenwirken mit dem Anschlußstutzen 4 und der
Rohrleitung 12, wozu einerseits die Schneidkante(n) 30 unmittelbar in
die Rohrleitung 12 einschneidet. Andererseits bildet der
Schneidkantenabschnitt 26 außenseitig eine Dichtfläche 40 zur
direkten, metallischen Anlage in dem als Gegendichtfläche 42 fungierenden
Innenkonus 28 des Anschlußstutzens 4 (bei allen
Ausführungen
nach 1 bis 7). Weiterhin kann auch die radial
innere Umfangsfläche
des Schneidrings 20 als metallische Dichtfläche 44 ausgebildet
sein, die dann mit dem eine Gegendichtfläche 46 bildenden Außenumfang 36 der
Rohrleitung 12 zusammenwirkt (6 und 7).
Darüber
hinaus bildet grundsätzlich
auch der rückwärtige Außenkonus 32 des Schneidrings 20 eine
metallische Dichtfläche 48 (2),
die mit dem als Gegendichtfläche 50 (5) wirkenden
Innenkonus 34 metallisch dichtend zusammenwirkt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
daß im Bereich
mindestens einer der Dichtflächen,
und zwar insbesondere zumindest der Dichtfläche 40 des Schneidkantenabschnittes 26,
eine Rillung 52 aus mehreren umlaufenden, nutartigen, derart
feinen Rillen 54 gebildet ist, daß im montierten, gegen die
zugehörige
Gegendichtfläche,
insbesondere die durch den Innenkonus 28 gebildete Gegendichtfläche 42, verpreßten Zustand
feine, kapillarartige Ringkammern 56 gebildet werden (s.
insbesondere 3).
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Bei
der Ausführungsform
nach 6 und 7 ist zusätzlich auch im Bereich der
Dichtfläche 44 eine
entsprechende Rillung 52 gebildet, so daß im Zusammenwirken
mit der Gegendichtfläche 46 wiederum
entsprechende Ringkammern 56 gebildet werden (7).
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Darüber hinaus
könnte
eine entsprechende Rillung auch im Bereich der rückwärtigen Dichtfläche 48 (Außenkonus 32)
im Zusammenwirken mit der Gegendichtfläche 50 (Innenkonus 34)
gebildet sein. Dies ist jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt.
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Es
sei noch erwähnt,
daß bei
der Ausführungsform
nach 1 bis 5 im inneren Ringspaltbereich
zwischen dem Schneidring 20 und der Rohrleitung 12 – anstatt
einer erfindungsgemäßen Rillung – ein elastischer
Dichtring 58 angeordnet ist, und zwar vorzugsweise in einer
inneren Ringnut des Schneidrings 20 im Bereich seines Basisringteils 24.
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Es
sei noch erwähnt,
daß die
Rillen 54 der bzw. jeder Rillung 52 in Umfangsrichtung
und damit im wesentlichen kreisförmig
verlaufen und axial derart voneinander beabstandet sind, daß jeweils
zwischen den Rillen 52 spitzenlose, d.h. praktisch "abgeflachte", zylindrische oder
konusförmige
Dichtflächenabschnitte 62 verbleiben
(s. insbesondere 3 und 7). Dies
bedeutet, daß zahnartige Spitzen
vermieden werden, so daß bewußt keine Kerbwirkung
im Bereich der zugehörigen
Gegendichtfläche 42 bzw. 46 auftritt.
Allerdings reduziert sich hierdurch die verbleibende, wirksame Dichtfläche 40 bzw. 44,
so daß eine
Erhöhung
der Flächenpressung
und damit eine Verbesserung der Dichtwirkung erreicht wird.
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Wie
sich weiterhin vor allem aus 3 und 7 ergibt,
weisen die Rillen 54 – im
Axialschnitt des Schneidrings 20 gesehen – jeweils
einen gerundeten Rillengrund 64 auf. Ausgehend von diesem
Rillengrund 64 haben die Rillen 54 einen sich über V-förmige Flanken 66 erweiternden Öffnungsquerschnitt.
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Erfindungsgemäß ist die
Rillung 52 sehr fein, d.h. praktisch "mikrofein" ausgebildet. Um dies zu verdeutlichen,
werden im folgenden noch einige bevorzugte Größen angegeben (vgl. hierzu 3 und 7),
die aber je nach Verschraubungstyp und -größe (Nennweite) variieren können.
Rillen-Anzahl
der/jeder Rillung: 2 bis 10, insbesondere etwa 3 bis 6
Rillen-Mittenabstand
A (axial): 0,1 bis 0,6 mm, insbesondere etwa 0,2 bis 0,4 mm
Rillen-Tiefe
T (radial): 0,01 bis 0,2 mm, insbesondere etwa 0, 05 bis 0, 15 mm
Rillen-Breite
B (axial): 0,05 bis 0,4 mm, insbesondere etwa 0, 1 bis 0, 25 mm
Axiale
Breite C der verbleibenden Dichtflächenabschnitte 62: 0,01 bis
0,3 mm, insbesondere etwa 0,05 bis 0,25 mm
Flankenwinkel α zwischen
den Rillenflanken 66: 45° bis
90°, insbesondere
etwa 60°
Radius
r des Rillengrundes 64: 0,02 bis 0,07 mm, insbesondere 0,03 bis
0,05 mm
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern umfaßt
auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen.
Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch
1 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 weggelassen bzw. durch mindestens
ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt
werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein erster
Formulierungsversuch für
eine Erfindung zu verstehen.