DE10022515A1

DE10022515A1 - Verbindung für medienführende Teile

Info

Publication number: DE10022515A1
Application number: DE10022515A
Authority: DE
Inventors: Harry Jost
Original assignee: NEUMO ARMATURENFABRIK APPBAU M
Current assignee: NEUMO ARMATURENFABRIK APPBAU M
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2001-11-15
Also published as: DK1196703T3; AU7051101A; WO2001086177A1; NO20020099L; NO20020099D0; DE50101498D1; ATE259951T1; US6832762B2; EP1196703B1; IL147542A0; US20020180162A1; IL147542A; EP1196703A1

Abstract

Bei einer Verbindung für medienführende Teile weisen die Teile (12, 13) feinbearbeitete, zueinander genau komplementäre Dichtflächen (20, 25) auf, die zur Bildung einer spaltfreien Dichtung unmittelbar aufeinander gepreßt sind. Die Kontaktfläche (44) zwischen den Dichtflächen ist auf einen schmalen, an den Medienraum (19) unmittelbar angrenzenden Bereich beschränkt. Die spaltfreie, totraumfreie Dichtung kann beispielsweise in keimarmen oder sterilen Prozessen eingesetzt werden.

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK

Die Erfindung betrifft eine Verbindung für medienführende Teile nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Den gestiegenen Anforderungen an Hygiene und Produktqualität - wie z. B. Reduzierung von Konservierungsstoffen in kosme tischen Produkten und Nahrungsmitteln, Steigerung der Halt barkeit von Milchprodukten und Getränken sowie in der pharma zeutischen Industrie oder anderen Industrien, in denen die GMP (Good Manufacturing Practice) -Voraussetzungen gefordert werden - zu genügen, erfordert entsprechende Anlagen, Kompo nenten und Bauteile, die die Anforderungen an Keimarbeit und Sterilität erfüllen.

Dabei hat sich gezeigt, daß vor allem die Abdichtung der Bauteile o. dgl. ein neuralgischer Punkt solcher Prozesse ist. Aufgrund von Alterungserscheinungen, äußeren Einflüssen, wie Temperatur, Angriff durch aggressive Medien, werden die Dichtungen oft derart in Mitleidenschaft gezogen, daß am Dichtbereich zwischen den Bauteilen Toträume, Spalte o. dgl. entstehen, die potentielle Kontaminationsquellen sind so, daß sich dort Keime, Bakterien oder ähnliches anlagern können. So ist insbesondere die Art der Dichtung kritisch. Während einerseits eine Profildichtung diskutiert wird, favorisieren andere Anwender eine Abdichtung mittels O-Ring.

AUFGABE UND LÖSUNG

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine lösbare Verbindung für medienführende Teile zu schaffen, die sich von herkömmlichen Dichtungen dadurch abhebt, daß sie eine bessere Dichtwirkung besitzt und somit vor allem den stetig steigenden Anforderun gen bei keimarmen oder sterilen Prozessen gerecht wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran sprüche 2 bis 13.

Die Erfindung schlägt vor, daß die medienführenden Teile feinbearbeitete, zueinander genau komplementäre Dichtflächen aufweisen, die zur Bildung einer spaltfreien Dichtung unmit telbar aufeinander gepreßt sind. Dabei ist die Kontaktfläche zwischen den Dichtflächen auf einen schmalen, an den Medien raum unmittelbar angrenzenden Bereich beschränkt. Im Gegen satz zu herkömmlichen Dichtungen kommt die erfindungsgemäße Verbindung also ohne zusätzliches Dichtelement, wie Dichtring o. dgl. aus. Vorzugsweise ist sie eine reine "Metall auf Metall-Dichtung" aus gleichem Grundwerkstoff, deren Dichtwir kung durch die charakteristisch ausgebildeten Dichtflächen an beiden Teilen zustande kommt, wenn die Teile gegeneinander gespannt werden. Eine Oberflächenbehandlung oder Beschichtung ist nicht zwingend notwendig, aber möglich. Dabei wirken die zueinander komplementären Dichtflächen wie ein Stempel und eine Matritze, die ineinandergreifen. Im Gegensatz zu her kömmlichen Dichtungen, bei denen sich aufgrund der Material stärke des Dichtelementes stets ein Spalt zum Medienraum hin bildet, ist die Dichtung beim erfindungsgemäßen Verfahren spaltfrei. Insbesondere diese Dichtspalte an herkömmlichen Dichtungen sind potentielle Kontaminationsquellen, da sich das Dichtelement durch den Spalt in den Medienraum hineinver formen kann und dort einen wulstartigen Vorsprung bildet, an dem sich beispielsweise beim Entleeren von medienführenden Rohrleitungen Rückstände in Form von Pfützen bilden können, die ein idealer Nährboden für Bakterien oder Keime sind. Dieses Problem ist durch die spaltlose Dichtung der erfin dungsgemäßen Verbindung gelöst. Generell sind die Dichtele mente herkömmlicher Dichtungen Fremdkörper, die sich ganz anders verhalten, als die restlichen medienführenden Teile. Sie sind beispielsweise permanent dem Medium, beispielsweise Gasen oder Flüssigkeiten, ausgesetzt und können dadurch angegriffen werden oder aufquellen, was zu einer Verminderung der Dichtwirkung führt. Auch sind sie ständig Temperaturwech seln ausgesetzt, beispielsweise wenn die Anlage dampfsterili siert wird. Beispielsweise sind herkömmliche Dichtringe nur bis ca. 135° in keimarmen oder sterilen Prozessen zugelassen. Beim erfindunggemäßen Verfahren hingegen wird die Dichtung durch die medienführenden Teile selbst gebildet, ein Aufquel len o. dgl. ist somit nicht möglich.

Ein weiterer Vorteil der Verbindung, die keine Elastomer- Dichtungen benötigt, ist, daß bei einer Wärme-Sterilisation die Dichtung nicht als Isolator wirkt und die Sterilisations wärme in kürzester Zeit alle notwendigen Bereiche durch Wärmeleitung erreicht.

Als medienführende Teile im Sinne der Anmeldung werden alle mit Medien, wie Flüssigkeiten oder Gasen in Kontakt stehende oder medientransportierende Vorrichtungen, wie Rohre, Behäl ter, Formstücke, Ventile o. dgl., verstanden. Als Verbindun gen für medienführende Teile werden demnach Verbindungen zwischen Rohren, Behältern o. dgl. verstanden. Diese Verbin dungen können Schraub-, Flansch-, Klemmverbindungen o. dgl. sein.

Die Kontaktfläche zwischen den Dichtflächen der Teile be schränkt sich auf einem Bereich, dessen Abmessung im Ver gleich zur Nennweite der Verbindung sehr gering ist. Die Nennweite ist dabei der Innendurchmessers des Medienraums der Verbindung in Millimeter, der durch die Medienraumwandung begrenzt ist. Die Breite der Kontaktfläche kann ein Fünf tausendstel bis ein Fünfzigstel, vorzugsweise ein Tausendstel bis ein Zweihundertfünfzigstel der Nennweite der Verbindung betragen, also beispielsweise 0,01 mm bis 1 mm, vorzugsweise 0,05 mm bis 0,2 mm. Dieser Bereich grenzt unmittelbar an den Medienraum an, die Dichtwirkung der Dichtung beginnt also direkt am Übergang zwischen Kontaktfläche und Medienraum.

Aufgrund der geringen Abmessung der Kontaktfläche kann der spezifische Dichtdruck beim Verpressen der Teile nahe der Streckgrenze (0,2%-Dehngrenze) des Materials der Teile liegen. Der Kontaktdruck kann beispielsweise 20% bis 80% des Wertes der Streckgrenze betragen, beispielsweise ca. 30 bis 140 Newton pro mm². Der spezifische Dichtdruck wird lediglich durch den Druck begrenzt, bei dem ein Kaltver schweißen der beiden Teile stattfindet, und die Teile nicht mehr voneinander lösbar sind. Gewisse plastische Verformun gen, z. B. in Teilen der Oberflächen, sind dagegen möglich.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung können die Dichtflächen eine Führung aufweisen, die quer zum Medienraum, also bei spielsweise in radialer Richtung, wirksam ist. Als Führung, insbesondere in radialer Richtung, dienen vorzugsweise die profilierten Dichtflächen der Teile. Dazu weisen die Quer schnitte der Dichtflächen bevorzugt ein zueinander komplemen tär gekrümmtes Profil auf. Die Profile können beispielsweise als eine Art Wulst und Nut ausgebildet sein. Bevorzugt weisen die Dichtflächen jedoch zwei komplementäre, beim Spannen der Teile ineinandergreifende S-förmige Profile auf. Die Dicht flächen können somit eine Art Ringkalotten-Dichtung bilden.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung können die Dichtflächen so gestaltet sein, daß der spezifische Dichtdruck von der Schnittlinie der Dichtfuge mit der Wandung des Medienraums aus abnimmt. Dadurch kann verhindert werden, daß die Dichtfu ge an dieser Schnittlinie "aufschnäbelt" und es zur Bildung eines Spaltes kommt, in dem sich Keime oder Bakterien sammeln könnten. Die Dichtfuge ist also stets direkt an ihrer Schnittlinie mit dem Medienraum dicht. Die Dichtflächen sind dabei als eine Art Dichtlippe und eine dazu komplementäre Halb-Ausnehmung ausgebildet.

An die Kontaktfläche, die durch die beiden Dichtflächen gebildet wird, können Flächenabschnitte beider Teile angren zen, die von der Kontaktfläche freigeschnitten sind, also beim Spannen der Teile nicht auf Anschlag liegen. Diese können aber als Reserve-Kontaktflächen dienen, wenn die Kontaktfläche sich unter dem Dichtdruck in Richtung von dem Medienraum weg vergrößert. Dementsprechend sollte sich der Freischnitt von der Kontaktfläche weg allmählich vergrößern. Diese Flächenabschnitte sind vorzugsweise ebenfalls komple mentär zueinander ausgebildet. Sie können in zwei planpa rallele Flächen übergehen, bevorzugt sind sie jedoch eben falls gekrümmt und bilden vorzugsweise einen Ringspalt. Die Spaltbreite des Ringspaltes kann beispielsweise ein Fünf tausendstel bis ein Fünfhundertstel, insbesondere drei Fünftausendstel bis sieben Fünftausendstel der Nennweite der Verbindung betragen.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung können quer im Abstand von den Dichtflächen Führungsabschnitte zur Vorzentrierung der beiden Teile vorgesehen sein. Die Führungsabschnitte können beispielsweise axial verlaufende Führungsflächen sein. An die beiden Führungsabschnitte, insbesondere am Übergang der Führungsabschnitte in die Flächenbereiche, die die Reservekontaktflächen bilden und an einem dazu gegenüber liegenden Ende können diese Führungsabschnitte Einführschrä gen aufweisen, die zum Zusammenführen der beiden Teile dienen. Die Einführschrägen können beispielsweise durch Anfasungen gebildet werden. Zwischen den beiden Führungsab schnitten besteht vorzugsweise ein Führungsspalt, beispiels weise eine axiale Trennfuge, die es erlaubt, daß sich die beiden Teile beim Gegeneinanderpressen der Dichtflächen zueinander paßgenau ausrichten können.

Besonders bevorzugt ist die Abmessung der Kontaktfläche, insbesondere die an den Medienraum angrenzende Dichtlippe mit ihrer komplementär ausgebildeten Halbausnehmung, derart bemessen, daß die Dichtfase am Übergang zur Medienraumwandung mit dieser vorsprungsfrei fluchtet. Durch die spaltfreie Dichtung zwischen fluchtenden Wandabschnitten ist eine lösbare Verbindung möglich, deren Dichtfuge im Medienraum kaum sichtbar oder fühlbar ist. Außer idealen Verhältnissen für geringen Leitungswiderstand ist auch eine rückstands freie Reinigung und Entleerung möglich.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen den Teilen in Spannrichtung ein Spalt ausgebildet. Der Spalt ist insbe sondere so groß, daß bei einem Anspannen der Verbindung bis zum Schließen des Spaltes der Dichtdruck durch elastische Verformung der Teile aufgebaut wird. Die Spaltbreite kann dabei ca. ein Fünftausendstel bis ein Hundertstel, vorzugs weise ein Hundertstel bis drei Hundertstel der Nennweite der Verbindung betragen. Dazu kann zwischen der Dichtfläche und einer die Verspannung der Teile bewirkenden Spanneinrichtung, beispielsweise Spannschrauben, Klemmen o. dgl., ein Abschnitt der Teile, beispielsweise ein ring- oder rohrförmiger Vor sprung vorgesehen sein, der elastisch verformbar ist. Die Voreinstellung des Kontaktdruckes wird also im wesentlichen durch die Größe des Spaltes, die Länge des Vorsprunges, den Elastizitätsmodul des Materials und die Biegsamkeit der Teile bestimmt.

Die spaltfreie Dichtung kann zur Verbindung zweier Rohr- bzw. Behälterteile eingesetzt werden. Sie kann jedoch auch zur Abdichtung von Ventil-Bauteilen, beispielsweise zur Abdich tung eines Ventilmetallbalges eingesetzt werden.

Die Teile, die die Verbindung und die Dichtflächen bilden, können aus einem harten Material, z. B. rostfreiem Stahl, bestehen. Es sind aber auch andere Materialien geeignet, aus denen auch die gesamten Teile hergestellt sein können, z. B. Kunststoffe oder Keramik.

Die Erfindung umfaßt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 12. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die Dichtflächen durch Profilfeindrehen mittels zueinander komplementärer Profilschneiden hergestellt werden können. Dabei können auch die Reservedichtflächen gleichzeitig mit den gleichen Profil schneiden hergestellt werden. Als Drehverfahren kann bei spielsweise das Plandrehen verwendet werden, bei dem eine senkrecht zur Drehachse des Werkstückes liegende Fläche bearbeitet werden kann.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausfüh rungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführun gen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht durch die Verbindung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein erstes Teil der Verbindung;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit X von Fig. 2;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein zweites Teil der Verbindung;

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Z von Fig. 4 und

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Darstellung der Einzelheiten X von Fig. 1 und Z von Fig. 3 bei zusammengefügten Teilen der Verbindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die Fig. 1 zeigt eine Verschraubung 11, wie sie insbesondere zur lösbaren Verbindung zweier Rohre eingesetzt Wird. Die Verschraubung 11 besteht aus drei Teilen: einem Gewindestut zen 12, einem Bundstutzen 13 und einer Spanneinrichtung 50 in Form einer Überwurfmutter 14. Gewindestutzen 12, Bundstutzen 13 und Überwurfmutter 14 sind vorzugsweise aus rostfreiem Stahl, beispielsweise aus einem Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl hergestellt. Es können beispielsweise austenitische Chrom- Nickel-Molybdän-Stähle der Werkstoffnummern 1.4404 oder 1.4435 mit einer 0,2%-Dehngrenze (RP_0,2) bei 50°C von 182 n/mm² eingesetzt werden. Die gängigen Nennweiten derartiger Verbindungen 11 liegen im Bereich von 6 mm bis 100 mm (DN 6 bis DN 100). Die Verbindungen sind üblicherweise für Be triebsdrücke von bis zu 60 bar ausgelegt. In Abhängigkeit von den Durchmessern können sie auch für wesentlich höhere Drücke angelegt werden. Die Oberflächen der Verbindung sind für Cleaning-In-Place (CIP) -Reinigung und die Sterilisation-In- Place (SIP) -Sterilisierung geeignet.

Der Gewindestutzen 12 besteht aus einem Rohrabschnitt 15, an dem sich ein im Durchmesser größerer Gewindeabschnitt 16 anschließt. Der Rohrabschnitt 15 wird an ein Rohr (nicht dargestellt) angeschweißt. Als Schweißverfahren hat sich dabei insbesondere das Orbitalschweißen als für sterile oder keimarme Prozesse geeignet erwiesen. Der Übergang zwischen Gewindeabschnitt 16 und Rohrabschnitt 15 ist konisch gerundet ausgebildet. Der Gewindeabschnitt 16 weist ein Außengewinde 17 auf, das vom Übergang zwischen Rohrabschnitt 15 und Gewindeabschnitt 16 bis zum Ende des Gewindeabschnittes 16 reicht. Am gewindeabschnittseitigen Ende des Gewindestutzens 12 ist ein radial umlaufender Einschnitt 18 ausgebildet, der zum Medienraum 19, also dem Rohrinneren, hin weist. Am Fuß des Einschnittes 18 sind die Dichtflächen 20 und die Reserve dichtflächen 21 des Gewindestutzens ausgebildet (Fig. 6).

Der Bundstutzen 13 weist ebenfalls einen Rohrabschnitt 22 und darüber hinaus einen Flanschabschnitt 23 auf. Der Rohrab schnitt 23 des Bundstutzens wird ebenfalls an ein Rohr (nicht dargestellt) angeschweißt. Der Flanschabschnitt 23 ist eine stufenförmige Erweiterung an der Außenfläche des Rohrab schnittes 22. Der Flanschabschnitt 23 weist am flanschseiti gen Ende des Bundstutzens einen radial umlaufenden, ringför migen Vorsprung 24 auf. An der Stirnseite des Vorsprunges 24 ist die Dichtfläche 25 und die Reserve-Dichtfläche 26 des Bundstutzens ausgebildet.

Die Spanneinrichtung 50 zur Verbindung der Teile ist im Ausführungsbeispiel eine Überwurfmutter 14. Sie dient zur Verspannung von Gewinde und Bundstutzen 12, 13. Sie weist einen Gewindeabschnitt 27 mit einem Innengewinde 28, sowie einen Anschlagbund 29 zur Fixierung der Überwurfmutter 14 am Bundstutzen 13 auf. Das Innengewinde 28 hat eine Hartmetall beschichtung, um das Fressen beim Verschrauben der Überwurf mutter 14 mit dem Gewindestutzen 12 zu verhindern. Statt der Gewinde-Spanneinrichtung können auch Flansche mit Spannbol zen, Spannklammern, hydraulische Spanneinrichtungen o. dgl. verwendet werden.

In Fig. 2 und 5 ist der Bundstutzen 13 separat dargestellt. Der Vorsprung 24 des Bundstutzens 13 weist eine profilierte Stirnfläche auf, an der die Dichtfläche 25 und die Reserve dichtfläche des Bundstutzens 13 ausgebildet sind (Fig. 3).

Die Dichtfläche 25 hat ein gekrümmtes Profil nach Art einer S-Form. Dabei grenzt an die Medienraumwandung 30 zunächst eine Art Halb-Ausnehmung 31 an, die in eine wulstartige Erhöhung 32 übergeht. Die Erhöhung 32 wiederum geht an ihrer dem Medienraum 19 abgewandten Seite in eine nutartige Vertie fung 33 über. An die nutartige Vertiefung 33 grenzt die Reserve-Dichtfläche 26 an. Die Reserve-Dichtfläche 26 ist eine halbkreisförmige Erhöhung, die an ihrem dem Medienraum 19 abgewandten Ende in eine plan ausgebildete Einlaufschräge 34 übergeht. Die Abmessung der Reservedichtfläche 26 ist ca. 5- bis 10-mal größer als die Abmessung der Dichtfläche 25. An die Einlaufschräge 34 grenzt ein zur Medienraumwandung 35 axial gelegener Führungsabschnitt 36 des Vorsprungs 24 an, der in einen Radialabschnitt 37 des Flanschabschnittes 23 des Bundstutzens 13 übergeht.

In der Fig. 4 ist der Gewindestutzen 12 separat dargestellt. Am Fuß des Einschnitts 18 sind zu der Dichtfläche 25 bzw. Reservedichtfläche 26 des Bundstutzens 13 komplementäre Dicht- bzw. Reserve-Dichtflächen 20, 21 des Gewindestutzens 12 ausgebildet (Fig. 5). Die Dichtfläche 20 hat ebenfalls ein S-förmiges Profil. Dabei grenzt an die Medienraumwandung 30 zunächst eine zur Halbausnehmung 31 des Bundstutzens 13 komplementäre Dichtlippe 37 an, die in eine nutartige Vertie fung 38, die zur wulstartigen Erhöhung 32 des Bundstutzens komplementär ist, übergeht. Die nutartige Vertiefung 38 geht an ihrem dem Medienraum 19 abgewandten Ende in eine zur nutartigen Vertiefung 33 am Bundstutzen komplementäre wulst artige Erhöhung 39 über. An die wulstförmige Erhöhung 39 grenzt die Reserve-Dichtfläche 21 an. Die Reserve-Dichtfläche 21 ist eine halbkreisförmige Vertiefung, die an ihrem dem Medienraum abgewandten Ende in eine plan ausgebildete Ein laufschräge 40 übergeht. Die Abmessung der Reserve-Dicht fläche 21 am Gewindestutzen 12 ist ebenfalls ca. 5- bis 10- mal größer als die Abmessung der Dichtfläche 20 am Gewinde stutzen 12. An die Einlaufschräge 40 grenzt ein axial zur Medienraumwandung 30 gelegener Führungsabschnitt 41 des Einschnitts 18 an. Der Führungsabschnitt 41 geht an seinem der Reservedichtfläche 21 gegenüberliegenden Ende durch eine weitere Einlaufschräge 42 in einen Radialabschnitt 43 des Gewindeabschnittes 16 des Gewindestutzens 12 über.

Die Dichtflächen 20, 25 sowie die Reserve-Dichtflächen 21, 26 am Bund- bzw. Gewindestutzen 12, 13 werden durch einen Feindrehvorgang, beispielsweise durch Fein-Plandrehen, hergestellt. Dabei kann als spanabhebendes Werkzeug ein Wendeplättchen, beispielsweise aus Hartmetall, eingesetzt werden, das Schneiden mit der Kontur der S-förmigen Dicht fläche 20, 25 und der halbkreisförmigen Reserve-Dichtfläche 21, 26 besitzt und diese Kontur in die Stirnfläche des Vorsprungs 24 des Bundstutzens 13 und in den Fuß des Ein schnitts 18 des Gewindestutzens 12 schneidet. Die zueinander komplementär profilierten Schneidplatten werden durch Profil- Schleifscheiben geformt.

Die Fig. 6 zeigt in den Einschnitt 18 des Gewindestutzens 12 eingreifenden Vorsprung 24 des Bundstutzens 13, wenn der Bundstutzen 13 und der Gewindestutzen 12 zusammengeführt werden. Dabei bildet sich eine unmittelbar an die Medienraum wandung 30 angrenzende Kontaktfläche 44 zwischen den Dicht flächen 20, 24 des Gewinde- bzw. Bundstutzens 13. Die Kon taktfläche 44 beginnt unmittelbar an der Schnittlinie zwischen der durch die beiden Dichtflächen 20, 25 gebildeten Dichtfuge 45 mit der Medienraumwandung 30. Dabei liegt die Dichtlippe 37 des Gewindestutzens 12 mit der komplementären Halb-Ausnehmung 31 des Bundstutzens 13 auf Anschlag. Auf Anschlag liegen ebenfalls die wulstartige Erhöhung 32 des Bundstutzens 13 und die dazu komplementäre nutartige Vertie fung 38 des Gewindestutzens 12 und bildet somit den zweiten Abschnitt der Kontaktfläche 44. Die nutartige Vertiefung 33 des Bundstutzens 13 und die wulstartige Erhöhung 39 des Gewindestutzens 12 liegen hingegen nicht vollständig auf Anschlag, sondern sind an ihren medienseitig abgewandten Flanken vom Medienraum 19 hinweg zunehmend beabstandet und bilden somit auch Reserve-Dichtflächen. Die Abmessung der Kontaktfläche 44 beträgt, beispielsweise bei einer Nennweite von 50 mm, ca. 0,1 mm.

Die halbkreisförmigen Reserve-Dichtflächen 21, 26 liegen nicht auf Anschlag, sondern bilden zwischen sich einen Ringspalt 46. Die Spaltbreite des Ringspaltes 46 beträgt beim beschriebenen Ausführungsbeispiel ca. 0,05 mm.

An den Ringspalt 46 schließt axial zur Medienraumwandung 30 gelegen, eine Trennfuge 47 an, die durch die beiden Führungs abschnitte 35, 41 des Gewinde- bzw. Bundstutzens 12, 13 gebildet wird. Die Spaltbreite der Trennfuge 47 liegt im Bereich der des Ringspaltes 46 oder etwas darunter.

An die Trennfuge 47 grenzt ein zur Medienraumwandung 30 senkrecht bzw. radial zum Rohr verlaufender Spalt 48 an, der zum Anspannen von Gewinde- und Bundstutzen 12, 13 dient. Die Spaltbreite dieses Spaltes 48 beträgt beispielsweise bei der Nennweite DN50 ca. 0,1 mm. Die Breiten des Vorsprungs 24 des Bundstutzens 13 und des Einschnittes 18 des Gewindestutzens 12 betragen, beispielsweise bei einer Nennweite von 50 mm, ca. 3 mm.

Nachfolgend wird ein weiteres Ausführungsbeispiel erläutert, das in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Die erfindungs gemäße Verbindung kann beispielsweise zur Abdichtung von Ventilen eingesetzt werden. In der Steriltechnik werden beispielsweise die Ventilkolbenstangen von Kolbenventilen durch einen Faltenbalg zum Reaktionsgefäß hin weitgehend totraumfrei abgedichtet. Als Werkstoffe solcher Faltenbälge können Metalle oder auch Teflon (PTFE) eingesetzt werden. Der Faltenbalg wieder ist seinerseits an einem Sitz zur Ventil kolbenstange hin und am Gehäuse zur Umgebung hin abgedichtet. Bei Metallfaltenbälgen kann die Abdichtung am Sitz und am Gehäuse durch die erfindungsgemäße Verbindung mittels zweier komplementärer Dichtflächen, also einer profilierten Dicht fläche an der Ventilkolbenstange bzw. einer profilierten Dichtfläche am Deckel des Gehäuses, vorgenommen werden. Auch die Abdichtung des Ventilkörpers im Ventilsitz kann entspre chend der Erfindung vorgenommen werden, wodurch sich ein gänzlich aus einem Werkstoff, z. B. rostfreiem Stahl aufgebau tes Rohrleitungssystem herstellen läßt.

FUNKTIONSBESCHREIBUNG

Bei der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Verschraubung 11 wird zunächst der Bundstutzen 13 auf den Gewindestutzen 12 gesteckt. Dabei wird der Vorsprung 24 an seinem Führungsab schnitt 35 vom Führungsabschnitt 41 des Gewindestutzens 12 geführt und in radialer Richtung vorzentriert. Beim weiteren Zusammenführen von Bund- und Gewindestutzen 12, 13 greifen die komplementär zueinander ausgebildeten, profilierten Dichtflächen 20, 25 ineinander, was eine weitere radiale Zentrierung bewirkt. Dadurch werden Beschädigungen der feinbearbeiteten Dichtflächen vermieden. Bund- und Gewinde stutzen 12, 13 werden so lange zusammengeführt, bis die Dichtflächen 20, 25 an der Stirnseite des Vorsprunges 24 des Bundstutzens 13 und am Fuß des Einschnittes 18 des Gewinde stutzens 12 auf Anschlag liegen. Die Dichtflächen 20, 25 bilden eine Kontaktfläche 44, die die Abdichtung zum Medien raum 19 hin bewirkt. Die Trennfuge 47 zwischen den Führungs abschnitten 35, 41 bewirkt, daß die beiden Dichtflächen 20, 25 sich paßgenau zueinander ausrichten können. Bei Beschädi gungen oder Verformungen im vorderen Bereich der Dichtfuge 45 kann die Kontaktfläche 44 in radialer Richtung, weg vom Medienraum 19 wandern, sie kann sich also selbst nachstellen. Dazu trägt es bei, wenn die Dichtflächen so profiliert sind, daß sie sich zuerst im an den Medienraum angrenzenden Bereich kontaktieren, dort die Pressung also am größten ist.

Es kann sich auch eine Kontaktfläche zwischen den Reserve- Dichtflächen 21, 26 ausbilden. Sind die Dichtflächen 20, 25 auf Anschlag und haben sich ausgerichtet, kann mit dem Anspannen der Teile begonnen werden. Dazu wird das Innen gewinde 28 der Überwurfmutter 14 auf das Außengewinde 17 des Gewindestutzens 12 geschraubt. Die Vorspannung wird dadurch eingestellt, daß der Spalt 28 zwischen den Radialabschnitten 36, 43 von Bund- und Gewindestutzen 13, 12 geschlossen wird. Dabei kann sich der Vorsprung 24 elastisch verformen. Die Dichtflächen 20, 25 sind so zueinander ausgerichtet, daß der maximale Kontaktdruck am Kontaktbereich zwischen Dichtlippe 37 und Halbausnehmung 31, also unmittelbar am Übergang zur Medienraumwandung 30, auftritt. Der Kontaktdruck liegt im beschriebenen Ausführungsbeispiel bei ca. 140 N/mm². Infolge des hohen Kontakt- bzw. Dichtdruckes und der bzgl. der Oberfläche und der radialen Ausrichtung hochgenauen und feinen Bearbeitung der Dichtflächen bildet sich eine insbe sondere im an den Medienraum angrenzenden Bereich der Dicht fuge eine spaltfreie, also eigentlich fugenlose Verbindung. In Bezug auf die Rundheit der Teile kann eine gewisse Selbst einstellung infolge der Profilierung der Dichtflächen erfol gen.

Claims

1. Lösbare Verbindung für medienführende Teile (12, 13), insbesondere für Aspektikanwendungen, mit einer einer Medienraumwandung (30) benachbarten Dichtung, die die Verbindung abdichtet, wenn die Teile (12, 13) gegenein ander verspannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (12, 13) feinbearbeitete, zueinander genau komple mentäre Dichtflächen (20, 25) aufweisen, die zur Bildung einer spaltfreien Dichtung unmittelbar aufeinander gepreßt sind, wobei die Kontaktfläche (44) zwischen den Dichtflächen (20, 25) auf einen schmalen, an den Medien raum (19) unmittelbar angrenzenden Bereich beschränkt ist.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Kontaktfläche (44) ein Fünftausendstel bis ein Fünfzigstel, vorzugsweise ein Tausendstel bis ein Zweihunderfünfzigstel der Nennweite der Verbindung, insbesondere zwischen 0,01 mm bis 1 mm, bevorzugt 0,05 mm bis 0,2 mm, beträgt.

3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Kontaktfläche (44) mit einem spezifischen Dichtdruck von ca. 20% bis 80% der Streckgrenze (R_P0,2) des Materials der Teile (12, 13), vorzugsweise zwischen 30 und 140 N./.mm² belastet ist.

4. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen (20, 25) eine gegenseitige Führung quer zur Medienraumwandung (30) aufweisen.

5. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Dicht flächen (20, 25) ein zueinander komplementäres, vorzugs weise S-förmig gekrümmtes Profil aufweist.

6. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen (20, 25) so gestaltet sind, daß der spezifische Dichtdruck von der Schnittlinie der Dichtfuge (45) mit der Medienraumwan dung (30) aus abnimmt, wobei vorzugsweise an die Kon taktfläche (44) als Reserve-Dichtflächen (21, 26) zur Verfügung stehende Flächenabschnitte an beide Teile angrenzen, die ebenfalls eine zueinander komplementäre Gestalt, insbesondere eine Krümmung, aufweisen, wobei vorzugsweise im Bereich der Reserve-Dichtflächen (21, 26) ein Ringspalt (46) in der Größenordnung von einem Fünftausendstel bis einem Fünfhundertstel, vorzugsweise drei Fünftausendstel bis sieben Fünftausendstel der Nennweite der Verbindung vorgesehen ist.

7. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Teilen (12, 13) quer im Abstand von den Dichtflächen (20, 25) Führungs abschnitte (35, 41) zur Vor-Zentrierung der beiden Teile vorgesehen sind, wobei an die Führungsabschnitte Ein führschrägen (34, 40, 42) zum Zusammenführen der beiden Teile angrenzen und zwischen den Führungsabschnitten (35, 41) eine Trennfuge (47) ausgebildet ist, durch die sich die beiden Teile vor dem Gegeneinanderpressen der Dichtflächen (20, 25) zueinander ausrichten.

8. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (44) so gestaltet ist, daß die Medienraumwandungen (30) beider Teile (12, 13) an der Dichtfuge (45) vorsprungsfrei fluchten.

9. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Medienraumwandung (30) angrenzende Kontaktfläche (44) in einem Bereich der Dichtfuge (45) liegt, in der die Dichtfläche (20) eines der Teile eine auf das andere Teil zu vorspringende Dichtlippe (37) aufweist, die in einer entsprechenden Halb-Ausnehmung (31) an der Dichtfläche (25) des anderen Teils aufgenommen ist.

10. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtdruck durch eine anschlagbegrenzte Spanneinrichtung (50) vorgegeben ist.

11. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Teilen in Spannrichtung Anschlagflächen mit einem Spalt (48) zwischen sich vorgesehen sind, dessen Spaltbreite so groß ist, daß bei einem Anspannen der Verbindung bis zum Schließen des Spaltes (48) der Dichtdruck durch elas tische Verformung der Teile aufgebaut wird, wobei die Spaltbreite vorzugsweise ca. ein Fünftausendstel bis ein Hundertstel, vorzugsweise ein Hundertstel bis drei Hundertstel der Nennweite der Verbindung beträgt.

12. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer die Verspan nung der Teile bewirkenden Spanneinrichtung (50) und den Dichtflächen (20, 25) zumindest ein einer elastischen Verformung unterliegender Abschnitt der Teile zwischen geschaltet ist, wobei der Abschnitt insbesondere durch wenigstens einen ring- bzw. rohrförmigen Vorsprung (24) zwischen Spanneinrichtung (50) und Dichtfläche (20, 25) gebildet ist.

13. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (12, 13) aus einem harten Werkstoff, insbesondere Metallen, wie rostfreiem Stahl, bestehen.

14. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen (20, 25) durch Profil-Feindrehen mittels zueinander komplementärer Profilschneiden hergestellt werden, wobei vorzugsweise auch die Reserve- Dichtflächen (21, 26) gleichzeitig mit den gleichen Profilschneiden hergestellt werden.