DE1750220B2 - Rohrkupplung - Google Patents

Description

wobei .S', in Millimetern ausgedrückt, der halbe Einschiebeweg und Spannweg und der halbe Ausbreiteweg des Dichtungsringes ist.

6. Rohrkupplung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die halbe Länge b einer Geraden, die die der Kupplungsachse naheliegende innere Ecke der Stirnfläche des Dichtungsringes mit der Außenecke der gegenüberliegenden Stirnfläche verbindet und durch den Wendepunkt der Mittelachse des Dichtungsringes geht, in Millimetern ausgedrückt, gleich der Dicke e des Dichtungsringes in Millimetern multipliziert mit einem Koeffizienten ist, der zwischen den Werten 3 und 6 liegt, wenn der Winkel q, den diese Gerade mit der Kupplungsachse bildet, zwischen 15 und 45° liegt, wobei die Länge 1 des Dichtungsringes sich aus der Formel

1 = 2 b cos φ

bestimmt.

/. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfförmigen Flächen (20, 27) der Kupplungεstücke (1, 2) und die Gerade, die die der Kupplungsachse naheliegende innere Kante (36) der Stirnfläche (33) des Dichtungsringes (30) mit der äußeren Kante (37) der gegenüberliegenden Stirnfläche (34) verbindet, zueinander parallel sind.

8. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausrundungen und den diesen Ausrundungen benachbarten scharfen Kanten jeweils eine zylindrische Fläche ausgebildet ist, deren Zylinderachse parallel zur Kupplungsachse verläuft.

9. Rohrkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ausrundungen (22, 25) benachbarten scharfen Kanten (23, 26) von den die Stirnflächen (33, 34) des Dichtungsringes (30) enthaltenden Ebenen einen Abstand haben, der zwischen -„ und -,-,- Ii

tungsringes (30) enthaltenden Ebenen und den radialen Ringflächen (19, 24) der Kupplungsstücke zwischen —^^- und ₇ _ Hegt, so daß auf diese Weise zwei Einschiebeoberflächen in den Ausrundungen der Kupplungsstücke gebildet werden.

11. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (33, 34) des Dichtungsringes (30) um einen Winkel von 0 bis 30° zum Dichtungsring (30) nach außen oder innen geneigt sind.

12. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien der Ausrundungen (22, 25) gleich der halben Dicke des Dichtungsringes (30) sind.

13. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gerade, die die der Kupplungsachse naheliegende Innenkante (36) der Stirnfläche (33) des Dichtungsringes (30) mit der Außenkante (37) der gegenüberliegenden Stirnfläche (34) des n^; i/t flachgedrückten Dichtungsringes verbindet, in die Mittelachse des parallel zu den Kegelstumpfflächen (20, 27) der Kupplungsstücke (1, 2) flachgedrückten Dichtungsringes übergeht.

(wobei e die Dicke des Dichtungsringes ist), so daß zwei Ringflächen (49, 50) zum Einschieben des Dichtungsringes in die Ausrundungen gebildet werden.

10. Rohrkupplung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den die Stirnflächen (33, 34) des Dich-Die Erfindung betrifft eine Rohrkupplung mit zwei axial gegeneinander verspannbaren Kupplungsteilen, die auf ihren einander gegenüberliegenden Stirnseiter, zusammenwirkende, sich jeweils nur über einen Teil der radialen Dicke des betreffenden Kupplungsteils erstreckende, parallele Kegelstumpfflächen aufweisen, an deren Enden sich im wesentlichen koaxiale, innen- bzw. außenliegende Ringflächen anschließen, wobei diese Anschlüsse beim einspringenden Winkel zwischen der betreffenden Kegelstumpffläche und der einen Ringfläche als Kante mit einer Ausrundung sowie beim vorspringenden Winkel zwischen der betreffenden Kegelstumpffläche und der anderen Ringfläche als freie Kante ausgebildet sind und wobei die jeweils einander gegenüberliegenden Ringflächen der beiden Kupplungsteile bei verspannter Kupplung einen Abstandsspalt zwischen sich belassen, und mit einem kegelstumpfförmigen, zwischen den Kegelstumpfflächen der Kupplungsteile angeordneten, verformbaren, flachen Metalldichtring mit äquidistanten Mantelflächen, dessen diagonal gegenüberliegende Kanten in die Ausrundungen eingreifen und sich deren Form mit einem Fließvorgang im Metalldichtring anpassen, während seine Seitenflächen an den Kegelstumpf flächen der Kupplungsteile anliegen.

Eine derartige Rohrkupplung ist in der USA.-Patentscr-ift 2 992 840 beschrieben. Bei ihr verlaufen die Kegelstumpfflächen der Kupplungsteile stumpfwinklig zur Kupplungsachse und die daran anschließenden Ringflächen zunächst parallel und dann senkrecht zur Kupplungsachse. Die Mantelflächen des ungespannten Metallringes verlaufen mit

geringerer Neigung, aber immer noch stumpfwinklig zur Kupplungsachse und haben eine gerade Erzeugende, so daß sich ein rechteckiger Ringquerschnitt ergibt und der Ring langer ist als die Kegelstumpf-

flächen der Kupplungsteile. Durch diese Ausbildung Restelastizität des Dichtungsringes, die es erlaubt,

und Anordnung ergibt sich beim Zusammenspannen die beiden Kupplungsteile auf einfache Weise zu

der Kupplungsteile eine über die Elastizitätsgrenze trennen und den Dichtungsring ohne großen Kraft-

des Werkstoffes hinausgehende plastische Verfor- aufwand herauszunehmen.

mung unter Verkürzung des Dichtungsringes und 5 Beim Zusammenspannen der erfindungsgemäßen

Anpassung seiner schmalen Rechteckseiten in einem Kupplung wird eine hermetische Abdichtung da-

Fließvorgang an die ausgerundeten Kanten zwischen durch erreicht, daß zunächst der Dichtungsring bis

den Kegelstumpf- und Ringflächen jedes Kupplungs- über seine Elastizitätsgrenze hinaus verformt und

teiles. zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen

Solche Dichtungsringe bewirken zwar eine gute io der Kupplungsteile zusammengepreßt wird, daß er Abdichtung, sie haben jedoch eine Reihe von Nach- dann zwischen den einandei gegenüberliegenden teilen. Beispielsweise wird der Dichtungsring nicht kegeligen Flächen der Kupplungsteile eingekeilt wird in allen Stellungen auf den Kupplungsstücken fest- und daß schließlich scharfe Kanten der Kupplungsgehalten. Es hat einen sehr großen Außendurch- teile in den Dichtungsring eindringen. Das Profil des messer, so daß die Rohrkupplungen sehr sperrig 15 Dichtungsringes wird so verformt, daß die Krümsind. Tritt während des Zusammenspannens der mungen verschwinden, und bei der dadurch in zwei Kupplungsteile ein Über- oder Unterdruck auf, Längsrichtung auftretenden beträchtlichen Vergrößeso ist die Abdichtung unvollkommen. Es fehlt eine rung ergibt sich ein Fließvorgang. Infolge dieser selbsttätige koaxiale Ausrichtung beim Zusammen- Längung müssen die Enden des Dichtungsringes in fügen ohne radiales Spiel. Besonders ungünstig ist, ao die Ausrundungen eindringen, wobei sie zugleich in daß der Dichtungsring beim Auseinandernehmen ihrem ausladenden Teil zwischen den Kanten der der Rohrkupplung keine Elastizität mehr besitzt, weil Kegelstumpfflächen zusammengequetscht werden, der Fließvorgang von einem Zerquetschen der Dich- Diese doppelte Wirkung führt dazu, daß sich an tung in ihrer Masse begleitet wird, was zu einem beiden Enden durch den Fließvorgang ein die ent- »Ankleben« der Dichtung an ihren Anlageflächen 35 sprechende Ausrundung füllender Wulst und ein führt und folglich enorme Schwierigkeiten bei der weiterer Wulst bildet, der sich zwischen den gegen-Demontage verursacht. Sowohl das Auseinander- überliegenden Stirnseiten der entsprechenden radialen nehmen der Rohrkupplung als auch das Heraus- Ringfläc^en befindet. Es ergibt sich, daß die erfinziehen des Dichtungsringes ist dann umständlich und dungsgemäße Kupplung sowohl sehr hohen als auch zeitraubend; es müssen sehr große Kräfte angesvandt 30 sehr niedrigen Innendrücken in der Leitung gut werden, die zu einer Zerstörung der Kupplung füh- standhält. Außerdem kann sie hohe wie niedrige ren können, weil der verformte und zerquetschte Temperaturen, Schwingungen, Biegungen usw. sicher Dichtungsring praktisch eine »Kaliverschweißung« aushaken,
erfahren hat. Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen, die

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile des 35 zur Erläuterung und nicht zur Abgrenzung der ErStandes der Technik zu vermeiden und mit ein- findung dienende Ausführungsbeispiele zeigen, näher fachen, wirtschaftlichen Mitteln eine Rohrkupplung beschrieben. Es zeigt

zu schaffen, die unter den härtesten Temperatur- und Fig. 1 die Hälfte eines Diametralschnittes durch

Druckbedingungen vollkommen dicht ist, und zwar eine Kupplung nach dem Zusammenspannen der-

selbst beim Auftreten starker Stöße und Schwingun- 40 selben,

gen, wie sie namentlich in der Luft- und Raumfahrt Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, auftreten können. Ferner soll die Rohrkupplung in der die verschiedenen Teile der Kupplung, jedoch praktisch beliebig oft montierbar und demontierbar vor dem Zusammenspannen der Kupplungsteile darsein, gestellt sind.

Bei einer Rohrkupplung der eingangs genannten 45 Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Dich-

Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Kegel- tungsringes,

stumpfflächen der Kupplungsteile spitzwinklig zur Fig. 4 einen Diametralschnitt durch den Dich-

Kupplungsachse und die daran anschließenden tungsring,

Ringflächen im wesentlichen senkrecht zur Kupp- Fig. 5 einen Diametralschnitt durch eine andere

lungsachse verlaufen, daß die freien Kanten der 50 Ausführungsform des Dichtungsringes,

Ringflächen und die Übergänge von den Kegel- F i g. 6 einen Diametralschnitt durch eine weitere

stumpfflächen in die Ausrundungen scharfkantig Ausführungsform des Dichtungsringes,

ausgebildet sind und daß die Mantelflächen des F i g. 7 in einer vergrößerten Darstellung einen

Melalldichtringes eine S-förmig gekrümmte Erzeu- Schnitt durch den Dichtungsring und die ihm be-

gende haben, wobei die dem Aufnahmekupplungs- 55 nachbarten Teile der Kupplungsstücke, wobei dieser

teil näher liegende Hälfte nach außen konkav und Zeichnung die zwischen dem Dichtungsring und den

die dem Einführungskupplungsteil näher liegende Kupplungsstücken bestehenden, die Dimensionierung

Hälfte nach innen konkav ist, während die konvexe betreffenden Bezugsgrößen entnommen werden

Seite jeder Hälfte zur zugeordneten Kegelstumpf- können,

fläche gerichtet ist. 60 F i g. 8 in einer der F i g. 7 entsprechenden Dar-

Ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen stellung die Krümmungsradien, nach denen die Teile

Rohrkupplung liegt in der Selbstausrichtung, welche teilweise ineinandergeschoben worden sind,

bei der Montage eine Registerhaltung bzw. eine F i g. 9 in einer den F i g. 7 und 8 entsprechenden

Wartung erübrigt Im Vergleich zu den bekannten Darstellung die Teile, nachdem die Kupplungsstücke

Rohrkupplungen ist der Platzbedarf der erfindungs- 65 zur Erzielung einer vollkommenen Abdichtung ganz

gemäßen Rohrkupplung erheblich geringer. Beson- zusammengespannt worden sind;

ders günstig ist die trotz Fließvorganges nach dem Fig. 10 und 11 zeigen schematische Teilschnitte

Zusammenspannen der Kupplungsteile vorhandene durch den abgewickelten Dichtungsring und einen

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Teil der Kupplungsstückc. wobei diese Zeichnungen dung mit Kupplungsstückcn verwendet, die zucin-

dcn Bewegungsablauf beim Ineinanderschieben, ander parallele Kegelstumpf ringflächen aufweisen.

Ausbreiten und Zusammenpressen des DiclHungs- Die Vcrschncidungskantcn der zweifach gckrümm-

ringes darstellen; ten Seitenflächen mit den Stirnflächen des Ringes 30

F i g. 12 und 13 zeigen in vergrößerter Darstellung 5 sind mit 35, 36, 37 und 38 bezeichnet.

Schnitte durch den Dichtungsring und die Kupp- In der in Fi g. 7 dargestellten Stellung ist der Nci-

lungsstücke, wobei diese Figuren Varianten der gungswin :cl des Dichtungsringes zur Achse der

Halterung des Dichtungsringes und der Tiefe der Kupplung durch eine gerade Linie definiert, die, im

die:-.'jm zugeordneten Kehlen zeigen. Querschnitt betrachtet, die Innenkante 36 mit der

In den Zeichnungen weist die Kupplung Kupp- io Außenkante 37 des Ringes verbindet. Diese Linie

lungsstückc 1 und 2 auf, die jeweils eine Innen- verläuft parallel zu den Kegclstumpfringflächcn 20

fläche 3 und 4 besitzen. Das Aufri.ihmckupplimgs- und 27 der Kupplungsstücke.

teil 1 ist mit einem Außengewinde 5 versehen, dem Wenn der Dichtungsring sich zwischen den Kuppein Scchskant-Elcmcnt 6 folgt, an das sich eine lungsslückcn befindet und noch kein Druck von außen zylindrische Verlängerung 7 über eine Hohl- 15 Hand oder mechanisch auf den Dichtungsring auskehle 8 anschließt. geübt worden ist, um ihn in die Ausrundungen 22

Das Einführungskupplungstcil 2 weist eine Schul- und 25 einzutreiben, befindet sich die Kante 35 des

lcr 9 auf, die über eine Hohlkehle 11 an eine zylin- Dichtungsringes in Höhe der scharfen Kante 23 des

drische Verlängerung 10 angeschlossen ist. Aufnahmekupplungsteils 1, und die Kante 38 des

Die Kupplung weist einen Sechs'kantgewindering 10 Ringes befindet sich in Höhe der scharfen Kante 26

12 auf, mit dem die zwei Kupplungsstücke 1 und 2 des Einführungskupplungsteils 2.

gegeneinander gespannt werden können. Die Stirnfläche 33, die scharfen Kanten 35 und 36

"hin Anschlagring 13 begrenzt die Rücklaufbcwc- des Dichtungsringes und die scharfe Kante 23 des

gung des Gewinderinges 12. Aufnahmekupplungstcils 1 liegen auf der Achse X-X'.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel haben die »5 Die Stirnfläche 34, die Kanten 37 und 38 und die

Verlängerungen der Kupplungsstücke den gleichen scharfe Kante 26 des Einführungskupplungstcils 2

Innen- und Außendurchmesser wie die anzuschlic- liegen auf der Achse Y-Y'.

ßendcn Rohre 14 und 15. Die Kupplungsstücke sind Gemäß F i g. 8 wird der Dichtungsring in allen

mit ihrem Rohr durch eine Bogenschwcißnaht 16 Stellungen des Aufnahmckupplungsteils 1 durch

bzw. 17 oder auch auf irgendeine andere Weise ver- 30 einen von Hand oder mechanisch ausgeübten Druck

bi.iidcn. auf die Stirnfläche 34 des Dichtungsringes sicher an

Das Aufnahmekupplungsteil 1 weist eine radiale Ort und Stelle gehalten; hierbei wird die Kante 35

Ringflächc 18 (Fig. 2) auf, an die sich über eine des Dichtungsringes in die Ausruiiduiig 22 ciiigeiiic-

scharfe Kante 21 eine kegelstumpfförmige fläche 20 bcn und erfährt dabei eine leichte Verformung. Die

anschließt, wobei im Anschluß an diese kegel- 35 Einschicbebcwegimg des Ringes 30 wird dadurch

slumpfförmige Fläche 20 wiederum eine scharfe begrenzt, daß die Erzeugende der Fläche 32 des

Kante 23, dann eine Ausrundung und dann wiederum Dichtungsringes 30 mit der kcgclstumpfförmigen

eine radiale Ringfläche 24 angeordnet ist. Fläche 20 des MufTenslückcs 1 in Berührung

Desgleichen weist das Einführungskupplungstcil 2 kommt.

eine radiale Ringfläche 29 auf, an die sich über eine 4° Desgleichen kann man den Dichtungsring ir allen

scharfe Kante 28 eine parallel zur Kegelstumpf- Stellungen des F.inführungskupplungstciles 2 durch

fläche 20 des Aufnahmekupplungstcils 1 verlaufende einen von Hand oder mechanisch auf die Stirnseite

Kegclstumpffkichc 27 anschließt, wobei im Anschluß 33 des Dichtungsringes ausgeübten Druck in diesem

an diese Kegelstumpf fläche 27 wiederum eine scharfe Einführungskupplungstcil zum Halten bringen; da-

Kante 26 und dann eine Ausrundung 25 und wieder- 45 bei wird die Kante 38 des Dichtungsringes in die

um eine radiale Ringfläche 19 vorgesehen ist. Ausrundung 25 eingetrieben und erfährt eine leichte

Der als Ganzes mit 30 bezeichnete Dichtungsring Verformung. Die Einschiebebewegung des Dichder Kupplung besteht aus einem weicheren metal- tungsringes 30 in das Einführungskupplungsteil 2 Iischen Material als die Kupplungsstückc 1 und 2. wird dadurch begrenzt, daß die Erzeugende dei Die Kupplungsstücke und der Dichtungsring können 50 Innenseite 31 des Dichtungsringes mit der Kegelaus dem gleichen Metall (beispielsweise" einer Leicht- stumpf fläche 27 des Einführungskupplungsteiles 2 ir metallegierung) bestehen, wobei man in diesem Falle Berührung kommt.

den Dichtungsring jedoch beispielsweise einer Glüh- Nachdem der Dichtungsring 30 auf die eine odei

behandlung unterzieht, um ihn weicher zu machen. andere der oben beschriebenen Weisen im Auf-

Das Verhältnis der Härte des Metalls der Kupp- 55 nahmekupplungsteil 1 oder auf dem Einführungs

lungsstücke zur Härte des Metalls des Dichtungs- kupplungsteil 2 befestigt worden ist, kann man ent

ringes bestimmt sich sich aus dem jeweiligen An- weder das Einführungskupplungsteil 2 oder das Auf

wendungsfall. nahmekupplungsteil 1 vor den Ring 30 bringen

Gemäß der in Fig. 4 dargestellten Ausführung*- dann braucht man nur noch von Hand oder mecha

form und den in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ab- 60 nisch einen Druck auf das entsprechende Kupplungs

Wandlungen derselben hat der Dichtungsring 30 die stück auszuüben, um die beiden Kupplungsstücke ]

Gestalt eines Ringes, dessen innere und äußere Quer- und 2 mit dem Dichtungsring 30 fest zum Eingrif

Schnittsbegrenzungslinien (Erzeugende) Doppelkur- zu bringen.

ven sind. Der Ring 30 ist durch die Innenfläche 31, Auf diese Weise werden die drei Teile 1, 2 und 3(

die Außenfläche 32 und die Stirnflächen 33 und 34 65 ohne radiales Spiel koaxial ausgerichtet,

begrenzt. Der Dichtungsring 30 und die Kupplungsstücke "

Im Querschnitt betrachtet, hat der Ring 30 daher und 2 sind derart gestaltet, daß, wenn man die Kupp

die Gestalt einer Doppelkurve und wird in Verbin- lung zusammenspannt, der Dichtungsring flach

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gedrückt und derart zusammengepreßt wird, daß sprach 3 gekennzeichnete Gleichung zum Ausdruck seine Neigung im wesentlichen gleich der Neigung gebracht.

der Kegelstumpfllächen 20 und 27 der Kuppliings- Gemäß Fig. 8 bestimmen sich die Krünimungs-

stücke wird und daß dieser Dichtungsring nachein- radicn R und R' der Außen- und Innenflächen des ander drei DichtungsefTekte erzeugt; auf diese Weise 5 Dichtungsringes nach der im Anspruch 4 gckennwerdcn alle Probleme der Fluidumsabdichtung unter zeichneten Formel.

der Wirkung der fortschreitenden Zusammcnspan- Es sei noch erwähnt, daß die Länge / des Dich-

nung bis zur Blockierung gelöst. tungsringes (Fig. 4 bis 6) und die halbe Länge ft

Der erste Dichtungseffekt ergibt sich unter der die im Anspruch 6 gekennzeichnete Beziehung zuWirkung der gleichzeitigen Annäherung der Kegel- io einander haben.

stumpfringflädten 20 und 27 der Kiipplungsstiicke 1 Gemäß Fig. 0, die einen Radialschnitt durch den

und 2; aus dieser Annäherung ergibt sich zunächst Dichtungsring bei maximaler Zusammcnspannung ein Kriechen oder eine Verformung der Kanten 35 der Kiipplungsstiicke und vollkommener Abdichtung und 38 des Dichtungsringes in die Ausrundungen 22 zeigt, wird der zweite Dichtungseffckt durch die und 25 hinein und dann eine Einwirkung der Kegel- 15 Schwer- und Druckkraft der Innenflächen 31' und stumpfringfiächen 20 und 27 auf die Punkte 39 und 32' des zwischen den Kcgelstiimpfringflächen 20 und 40 (Fig. 7), durch die die Länge der Mittelachse 27 der Kupplungsstücke flachgedrückten Dicht?jngsdcs Querschnittes des Dichtungsringes 30 vergrößert ringes erzielt.

wird, während gleichzeitig durch die Annäherung Der dritte Dichtungseffekt wird gleichzeitig mit

der Flächen 19 und 24 eine Verkürzung dieser 20 dem zweiten Dichtungseffekt dadurch erzielt, daß axialen Länge hervorgerufen wird; der Dichtungs- das Metall des Dichtungsringes durch die scharfen ring erfährt daher gleichzeitig zwei Beanspruchungen, Kanten 21 und 28 ebenso wie durch die Kanten 23 deren einander entgegengesetzte Wirkungen den und 26 der Kupplungsstücke gleichsam gewalzt Effekt der Zusammendrückung des Dichtungsringes wird, ins Kriechen kommt und dabei diese Kanten vervielfältigen. 25 in das Metall eindringen. Diese Eindringung wird

Diese zwei Beanspruchungen übersteigen die noch durch die Vergrößerung der Dicke des Dich-Elastizitätsgrenze des Dichtungsringes, so daß die tungsringes vom Wert e auf den Wert c' unter der Kanten 35 und 38 in die Ausrundungen 22 und 25 Wirkung der beim Zusammenspannen der Kupphincin verformt werden, während gleichzeitig die lurgsstücke erzeugten Druckkräfte erleichtert. Stirnflächen 33 und 34 und die Kanten 36 und 37 30 Der so durch die Zusammenspannkraft verformte gestaucht und auf den Stirnflächen 24 und 19 zum Dichtungsring füllt den zwischen den einander gcgen-Kriechen oder Fließen gebracht werden. iiberlicgcndcn Kegelstumpfringflächen vorhandenen

Die Kontinuität der die Zusammendrückung des Raum aus, bildet Verwölbimccn 45 und 46 und füllt Dichtungsringes bewirkenden Kraft vviid durch die infolge des Kriechens der Stirnflächen 33 und 34 des permanente Berührung der Kegelstumpfringflächen 35 Dichtungsringes die Ausrundungen 22 und 25 im 20 und 27 mit der Innenseite und der Außenseite wesentlichen aus.

des Dichtungsringes an den Punkten 39 und 40 wäh- Mit anderen Worten, wenn die Kupplungsstücke

rend der Zusammenspannung erreicht (Fig. 7). und der Dichtungsring ihre Endstcllung (Fig. 9) cin-

Damit der Dichtungsring mit den Ausrundungen nehmen, ist die Länge des zusammengedrückten 22 und 25 zum Eingriff gebracht werden kann, be- 40 Dichtungsringes, gemessen zwischen den Punkten ρ vor er verformt wird, um in seine Dichtungsstellung und p', d. h. die Länge einer die Mittelachse des geführt zu werden, erhalten gemäß Fig. 8 die Kupp- Querschnittes des Dichtungsringes zwischen den Spilungsstücke in Höhe ihr«.; Kanten 23 und 26 je nach tenflächen 3V und 32' bildenden Linie 47, die in der vorgesehenen Einpassung einen Durchmesser, einer die Achse des Dichtungsringes enthaltenden der etwas kleiner, gleich oder größer ist als der 45 Ebene liegt, kürzer als die Linie 48, welche die Ecken Durchmesser des Dichtungsringes 30 in Höhe der 36' und 37' eines ohne Druckbeanspruchung und Kanten 35 und 38. Fließvorgänge frei abgewickelten Dichtungsringes

In der Praxis entspricht die gewählte Einpassung verbindet.

des Dichtungsringes in oder auf die Kupplungs- Tatsächlich bewirkt beim Auseinandernehmen der

stücke den Standardeinpassungen und ist abhängig 50 Rohrkupplung die bleibende Elastizität des Dichvon dem zur Herstellung der Kupplungsstücke und tungsringes eine Vergrößerung der Länge desselben, des Dichtungsringes verwendeten Metall. was zur Folge hat, daß die Kupplungsstücke sich

Bei den Kupplungen, bei denen der Neigungs- voneinander entfernen. Gleichzeitig ist der Dichwinkel (Winkel φ in Fig. 7) kleiner als 15° ist, kön- tungsring bestrebt, wieder eine, wenn auch nur leicht nen die Kupplungsstücke nur unter sehr großen 55 zweifach gekrümmte Gestalt anzunehmen, wa· /ur Schwierigkeiten wieder voneinander getrennt werden, Folge hat, daß die Vorwölbungen 45 und 46 außer wenn man die Rohrstücke der Leitungen wieder von- Eingriff mit den Kanten 28 und 21 kommen, so daß einander trennen will. Das Abziehen des Dichtungs- die Kupplungsstücke mühelos voneinander entfernt ringes von den Kupplungsstücken ist — wenn dies werden können und sich der Dichtungsring von allein erwünscht ist — sehr leicht, wenn dieser Winkel ψ 6o von den Kupplungsstücken löst, bei der Rohrkupplung etwa 30° beträgt. Die von den Ausrundungen 22 und 25 gebildeten

Gemäß F i g. 7 bestimmt sich der Radius der Mit- Ringfalze kommen beim Zusammenspannen der felachse der inneren und äußeren Krümmung des Kupplung mit den entsprechenden Bereichen in BeDichtungsringes nach der im Anspruch 2 gekenn- rührung, so daß die Spannkraft ausschließlich auf zeichneten Formel. 65 den Dichtungsring 30 wirkt.

Die Beziehung zwischen den Abmessungen des Zu diesem Zweck sind die verschiedenen Elemente

Dichtungsringes und den Kegelstumpfflächen der derart bemessen, daß die einander gegenüberliegen-Cupplungsstücke 1 und 2 wird durch die im An- den Stirnflächen 18, 19 und 24, 29 der Kupplungs-

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Π 12

stücke i:r. Abstand voneinander bleiben, während daß der Punkt O der Symmetriepunkt des Quer-

dic Kegelstumpfringflächcn mit den Seitenflächen 31' schnittes des Dichtungsringes 30 ist,

und 32' des nachgedrückten Dichtungsringes in Be- daß die halbe Länge der Achse zwischen der Ecke

rührung kommen. 36 und dem Symmetriepunl.t O — oder zwischen

Gemäß den Fig. 7 und 8 wird die Zusammen- 5 der Ecke 37 und dem Symniclriepunkt O — durch

Spannkraft des Muffenstückcs 1 an der Stelle 39 der den Anspruch 6 bestimmt ist, wobei φ der Neigungs-

Außenseitc 32 des Dichtungsringes 30 aufgebracht. winkel der Kegelstumpfringflächcn 20 und 27 zur

Die Stelle 39 liegt auf einer Geraden W-W, die Kupplungsachse ist,

rechtwinklig zu der die Kanten 36 und 37 des Dich- daß jede der scharfen Kanten 23 und 26 von ihrer tungsringes verbindenden Geraden und durch den io zugehörigen Ausrundung durch eine zylindrische Ursprungspunkt A' der Krümmungsradien Rm, R" Fläche getrennt sein kann, die parallel zu, Kupp- und R'" verläuft, wobei der Abstand zum Punkt A' lungsachse verläuft; auch die Abstände dieser schargleich dem Krümmungsradius R'" ist. fen Kanten zu den Achsen X-X' und Y-Y' können

Desgleichen wird die Spannkraft des Einschiebe- verschieden sein und liegen vorzugsweise in dem im

Stückes 2 an der Stelle 40 auf die Innenseite des 15 Anspruch 9 gekennzeichneten Dereich, wobei auf

Dichtungsringes 30 ausgeübt. Dieser Punkt 40 hegt diese Weise zwei Einschicberingflächcn 49 und 50

auf einer Geraden Z-Z\ die rechtwinklig zu der die des Dichtungsringes gebildet werden (s. Fig. 12 und

Ecken 36 und 37 des Dichtungsringes verbindenden 13). In den in den Fig. 12 und 13 dargestellten

Geraden und durch den Ursprungspunkt A derKrüm- Schnitten liegen die Mittelpunkte der Radien r und /

mungsradien Rm, R und R' verläuft, wobei der Ab- 20 auf parallel zur Kupplungsachse verlaufenden Linien,

stand zum Punkt A gleich dem Krümmungsradius R' die durch den Schnittpunkt zwischen den Stirnflächen

ist. 33 und 34 des Dichtungsringes mit der Mittelachse

Der halbe Einschiebeweg (Fig. 10 und 11) des des Radius Rm verlaufen, welcher auf diesen Stirn-Dichtungsringes auf das Muffenstück 1 wird be- _{flächcn dje ha},_{be Dickc} e _{des Dicht ri} querstimmt durch den geraden, parallel zur Kupplungs- 35 2 ·> ^bM
achse verlaufenden und zwischen dem Punkt 41 auf schnittes vor dessen Ausbreitung bestimmt. In dieder Kegelstumpfringfläche 20 und dem Punkt 39 auf scm Fall liegen auch die scharfen Kanten 23 und 26 der Außenseite 32 des Dichtungsringes liegenden nicht mehr auf den Achsen X-X' und 7-1",
Abschnitt (F i g. 7). daß die Tiefe der Kerben oder anders ausgedrückt,

Der halbe Einschiebeweg des Dichtungsringes auf 30 der Abstand zwischen der Achse X-X' und der Stirn-

das Einschiebestück 2 wird bestimmt durch den ge- fläche 24 einerseits und andererseits zwischen der

raden, parallel zur Kupplungsachse verlaufenden und Achse Y-Y' und der Stirnfläche 19, vorzugsweise in

zwischen dem Punkt 42 auf der Krgelstumpfring- dem im Anspruch 10 gekennzeichneten Bereich

fläche 27 und dem Punkt 40 auf der Innenseite 31 liegt, so daß auf diese Weise zwei Einschiebt! ing-

des Dichtungsringes liegenden Abschnitt (Fig. 7). 35 flächen 49' und 50' definiert werden (s. Fig. 12

Der halbe Weg der Ausbreitung und Einspannung und 13),

des Dichtungsringes unter der Wirkung der Kegel- daß die Stirnflächen 33 und 34 des Dichtungsstumpfringfläche 20 an der Stelle 30 wird bestimmt ringes 30 entsprechend Anspruch 11 unter einem durch den geraden, parallel zur Kupplungsachse ver- Winkel λ zur Außenseite des Dichtungsringes gelaufenden und zwischen dem Punkt 39 und dem 4" neigt sein können, wobei dieser Winkel \ zwischen Punkt 43 auf der Seite 32' des flachgelegten Dich- 0 und 30° liegt; der Scheitel dieses Winkels λ liegt tungsringes liegenden Abschnitt. dann gemäß F i g. 5 jeweils in den Ecken 35 bzw. 38,

Der halbe Weg der Ausbreitung und Einspannung daß die Stirnflächen 33 und 34 des Dichtungsdes Dichtuncsringcs unter der Wirkung der Kegel- ringes 30 entsprechend Anspruch 11 unter einem slumpfringfläche 27 an der Stelle 40 wird bestimmt 45 Winkel « zur Innenseite des Dichtungsringes hin gedurch den geraden, parallel zur Kupplungsachse ver- neigt sein können, wobei dieser Winkel \ zwischen laufenden und und zwischen dem Punkt 40 und dem 0 und 30° liegt; der Scheitel dieses Winkels liegt gePunkt 44 auf der Seite 31' des flachen Dichtungs- maß F i g. 6 jeweils in den Ecken 35 bzw. 38,
rinecs liegenden Abschnitt. daß die Radien r und r' der Ausrundungen 22 und

Der halbe Weg der Einschiebung, Flachdrückung 50 _{25 vorzu sweise leich der halben Dicke} ' _des

und Zusammenspannung der Kupplung bestimmt 00 ₂

sich aus der im Anspruch 5 gekennzeichneten Dichtungsringes sind (Anspruch 12),

Formel. daß die die Ecken 36 und 37 des nicht fiach-

Zu den Fig. 4 bis 13 ist noch insbesondere fol- gedrückten Dichtungsringes verbindende Achse sich

gendes zu bemerken: 55 "¹^ der Achse 47 des flachgedrückten Dichtungs-

daß die Achse AOA' die Symmetrieachse des hai- ringes vereinigt.

haben Dichtungsquerschnittes und im wesentlichen Selbstverständlich können der Dichtungsring und

gleich 2Rm ist, die Kupplungsstücke auch aus Kunststoff bestehen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnun?en

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Rohrkupplung mit zwei axial gegeneinander verspannbaren Kupplungsteilen, die auf ihren einander gegenüberliegenden Stirnseiten zusammenwirkende, sich jeweils nur über einen Teil der radialen Dicke des betreffenden Kupplungsteils erstreckende, parallele Kegelstumpfflächen aufweisen, an deren Enden sich im wesentlichen koaxiale, innen- bzw. außenliegende Ringflächen anschließen, wobei diese Anschlüsse beim einspringenden Winkel zwischen der betreffenden Kegelstumpffläche und der einen Ririgfläche als Kante mit einer Ausrundung sowie beim vorspringenden Winkel zwischen der betreffenden Kegelstumpffläche und der anderen Ringflächc als freie Kante ausgebildet sind und wobei die jeweils einander gegenüberliegenden Ringflächen der beiden Kupplungsteile bei verspannter Kupplung einen Abstandsspalt zwischen sich belassen, und mti einem kegelstumpfförmigen, zwischen den Kegelstumpfflächen der Kupplungsteile angeordneten, verformbaren, flachen Metandichtring mit äquidistanten Mantelflächen, dessen diagonal gegenüberliegende Kanten in die Ausrundungen eingreifen und beim Verspannen der Kupplungen sich deren Form mit einem Fließvorgang im Metalldichtring anpassen, während seine Seitenflächen an den Kegelstumpfflächen der Kupplungsteile anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelstumpfflächen (20, 27) der Kupplungsteile (1, 2) spitzwinklig zur Kupplungsachse und die daran anschließenden Ringflächen (18, 24, 29, 19) im wesentlichen senkrecht zur Kupplungsachse verlaufen, daß die freien Kanten (21, 28) der Ringflächen (18, 29) und die Übergänge (23, 26) von den Kegelstumpfflächen (20, 27) in die Ausrundungen (22. 25) scharfkantig ausgebildet sind und daß die Mantelflächen des Metallringer. (30) eine S-förmig gekrümmte Erzeugende haben, wobei die dem Aufnahmekupplungsteil (1) näher liegende Hälfte nach außen konkav und die dem Einführungskupplungsteil (2) näher liegende Hälfte nach innen konkav ist, während die konvexe Seite (39, 40) jeder Hälfte zur zugeordneten Kegelstumpffläche (20, 27) gerichtet ist.

2. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der inneren und äußeren Krümmung der Mittelachse des Metalldichtungsringes bestimmt ist durch die Formel

Rm

sin (9 = Rm — cos Θ

Rm =

b cos Θ - C

3. Rohrkupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die folgende Gleichung die Beziehung zwischen den kennzeichnenden Abmessungen des Dichtungsringes (30) und den kegelstumpfförmigen Flächen der Kupplungsstücke (1 und 2) ausdrückt:

Am

wobei die in diesen Formeln verwendeten Bezeichnungen die folgende Bedeutung haben:

Rm ist, in Millimetern ausgedrückt, der Radius, dessen Mittelpunkt A auf der Achse X-X' liegt, welche eine Verlängerung der Stirnfläche (33) des Dichtungsringes (30) ist; Rm ist, in Millimetern ausgedrückt, auch gleich dem Radius, der von dem auf der Achse Y-Y' liegenden Mittelpunkt A' ausgeht, wobei diese Achse Y-Y' eine Verlängerung der Stirnfläche (34) des Dichtungsringes (30) ist;

b ist, in Millimetern ausgedrückt, die halbe Länge einer die Ecken (36 und 37) des Dichtungsringes (30) verbindenden und durch den Wendepunkt O der Mittelachse des Dichtungsringes hindurchgehenden Geraden;

c ist, in Millimetern ausgedrückt, die halbe

Dicke ^ des Dichtungsringes (30) und ist außerdem, in Millimetern ausgedrückt, gleich den Radien r und / der Ausrundungen (22 und 25), deren Mittelpunkte jeweils auf den Achsen X-X' bzw. Y-Y' liegen;

Θ ist, in Grad ausgedrückt, der Ergänzungswinkel zu 90° des Winkels 7), d. h. Θ — 90° - φ, wobei der Winkel φ, in Grad ausgedrückt, der Winkel zwischen der die Ecken (36,37) des Dichtungsringes (30) verbindenden Geraden und einer zur Achse der Rohrkupplung parallelen Geraden ist:

e ist, in Millimetern ausgedrückt, die Dicke des Dichtungsringes (30;.

4. Rohrkupplung nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsradien R und R' der Innen- und Außenflächen des Dichtungsringes (30) die folgende Größe haben:

R= Rm — - und R' = Rm H ,

2 2

wobei ~ , in Millimetern ausgedrückt, die halbe

Dicke des Dichtungsringes und R und R', in Millimetern ausgedrückt, der äußere und innere Krümmungsradius des halben Querschnittes des Dichtungsringes sind; infolge der Symmetrie haben die Krümmungsradien R" und R'" dei Innen- und Außenseite der anderen Querschnittshälfte des Dichtungsringes, deren Mittelpunkt Ä auf der Achse Y-Y' liegt, den Wert

R" ~ Rm- — und R"' = Rm + ■—,
2 2

wobei R" und R'", in Millimetern ausgedrückt die inneren und äußeren Krümmungsradien de; halben Querschnittes des Dichtungsringes sind.

5. Rohrkupplung nach den Ansprüchen 1, 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der halbe Weg der Einschiebung, Flachdrückung und Fest-

spannung der Kupplung sich nach der folgenden Formel bestimmt:

G = e tg Θ —

2 cos (-)

wobei G, in Millimetern ausgedrückt, dieser halbe Einschiebe-. Flachdrück- und Festspannweg der Rohrkupplung ist, e, in Millimetern ausgedrückt, die Dicke des Dichtungsringes (30) ist und f-), in Grad ausgedrückt, der Ergänzungswinkel des Winkels q zu 90° ist; der halbe Einschiebeweg ebenso wie der halbe Flachdrückweg und Spannweg des Dichtungsringes hat dann die Größe