Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft eine Armatur für fluide Medien, insbesondere mit einer Absperr-, Regel- oder Ventilfunktion, mit einem Armaturengehäuse und einem Anschlussteil für ein Rohr aus Metall und/oder Kunststoff. Die Erfindung betrifft weiter eine Verbindungsanordnung zum Verbinden einer Armatur für fluide Medien mit einem Rohr aus Metall und/oder Kunststoff und ein Verfahren zur Herstellung einer fluiddichten Verbindung zwischen einer Armatur und einem Rohr aus Metall und/oder Kunststoff.
Stand der Technik
[0002] Armaturen wie z.B. Absperrhahnen, Sicherheits-, Regel- und Stellventile oder Pumpen für fluide, also flüssige oder gasförmige Medien bedürfen einer dichten und dauerhaften Verbindung mit den daran angeschlossenen Rohren.
Herkömmlich werden zu diesem Zweck zusätzliche Verbindungselemente, sogenannte Fittings, eingesetzt, welche die Verbindung zwischen dem Anschlussstutzen der Armatur und einem Rohrende schaffen. Weil solche Fittings für jede gewünschte Kombination von Rohr und Armatur-Anschlussstutzen verfügbar sein müssen, werden jeweils eine grosse Anzahl unterschiedlicher Fittings beschafft und gelagert. Dies bedeutet einen hohen Aufwand und erzeugt erhebliche Kosten. Beim Herstellen der Verbindung müssen zudem eigentlich zwei Verbindungen, nämlich sowohl eine Verbindung zwischen dem Fitting und dem Anschlussstück als auch eine Verbindung zwischen dem Fitting und dem Rohr, hergestellt werden.
[0003] Die EPO 343 395 B1 (Nussbaum/Viegener) zeigt eine Armatur mit einem Anschlussstutzen, in welchen ein Rohr einschiebbar ist.
Der Anschlussstutzen weist auf seiner Aussenseite einen Ringwulst und auf seiner Innenseite eine in diesen hineinragende Ringnut auf, in welche ein Dichtring eingelegt wird. Mittels einer Zange wird der Anschlussstutzen bei dem Ringwulst auf das Rohr aufgepresst, so dass unter Verformung des Anschlussstutzens und des Rohrs eine dichte sowie dreh-, zug- und druckfeste Verbindung geschaffen wird.
[0004] Die DE 20 023 023 U1 (Kemper) beschreibt eine Armatur für fluide Medien, deren Armaturengehäuse kraftschlüssig wirkende Steckverbindungsanschlüsse für Rohre aufweist. Die Einzelteile der Anschlüsse sind in das Armaturengehäuse integriert.
Auf ihrer Innenseite umfassen die Steckverbindungsanschlüsse einen Dichtring zur Abdichtung des Rohrs gegenüber der Armatur.
[0005] Bei diesen bekannten Armaturen mit integrierten Anschlüssen für Rohre werden zur Abdichtung der Rohre gegenüber den Armaturen Dichtringe eingesetzt. Diese Dichtringe bilden in der Regel aber die schwächste Komponente der Verbindung, bestimmen also letztlich deren Lebensdauer.
Darstellung der Erfindung
[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, eine dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörende Armatur zu schaffen, welche den Aufwand zur Herstellung einer Verbindung verringert und deren Verbindungen mit den angeschlossenen Rohren eine lange Lebensdauer besitzen.
[0007] Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert.
Gemäss der Erfindung ist der Anschlussteil in das Armaturengehäuse integriert und so ausgebildet, dass die Armatur mit dem auf oder in den Anschlussteil geschobenen Rohr durch axiales Aufschieben einer das Rohr umschliessenden Hülse fluiddicht verbindbar ist.
[0008] Eine derartige Verbindungsanordnung benötigt kein Dichtelement wie z.B. einen Dichtungsring, die Abdichtung erfolgt direkt zwischen dem Anschlussteil und dem Rohr. Durch das axiale Aufschieben der Hülse wird ein Element der Verbindungsanordnung verpresst. Durch die dadurch erfolgende Verformung ergeben sich elastische Rückstellkräfte, welche die Abdichtung bewirken. Es wird im Rahmen der Verbindungsanordnung kein zusätzliches Element, wie ein Fitting, eingesetzt.
Dadurch wird sowohl die Lebensdauer der Verbindung erhöht als auch deren Herstellung vereinfacht.
[0009] Herkömmliche Verbindungen mit Dichtring scheinen oft dicht zu sein, obwohl sie irrtümlich nicht verpresst wurden. Bei einer ersten Überprüfung nach Fertigstellen der Installationen, der sogenannten Druckprobe, werden also keine Mängel festgestellt. Erst später beginnen solche unverpressten Verbindungen zu lecken und bleiben oft längere Zeit unentdeckt, was zu erheblichen Schäden führen kann. Demgegenüber ergibt sich für die erfindungsgemässe Verbindungsanordnung der Vorteil, dass eine irrtümlich nicht verpresste Verbindung mit Sicherheit undicht ist, weil ohne Verpressung keinerlei Abdichtung besteht.
Mängel werden also schon bei der ersten Kontrolle entdeckt.
[0010] Die Erfindung erstreckt sich auf alle Armaturen, die fluiddicht mit einem Rohr verbunden werden müssen, z.B. Spindel- oder Membranventile, Kugel- und Reiberhahnen, Schieber, Klappen oder Pumpen. Die Armaturen können manuell oder elektrisch gesteuert sein. Die fluiden Medien umfassen insbesondere Trinkwasser und Gas, die erfindungsgemässe Verbindungsanordnung ist aber auch anwendbar in der Vakuum-, Hochdruck-, Hochtemperatur- und Kältetechnik.
[0011] Die Hülse besteht mit Vorteil aus Metall, insbesondere aus Messing (gegebenenfalls vernickelt oder verchromt) oder aus Edelstahl. Vorteilhaft sind aber auch Hülsen aus einem Verbund aus Metall und Kunststoff, z.B. vernickeltes Messing mit einer Polyamid-Umhüllung, oder einem Verbund aus Metall und einem Elastomer wie z.B. Gummi, Kautschuk oder EPDM.
Metalle, eingeschlossen Sintermetalle, weisen eine hohe Festigkeit und Dauerhaftigkeit auf, was besonders bei hohem Druck und/oder hoher Temperatur des fluiden Mediums entscheidend ist. Die Elastizität der metallischen Stoffe bleibt überdies über einen langen Zeitraum unverändert erhalten. Kunststoffe oder Elastomere sind korrosionsresistent, werden aber auch z.B. deshalb mit Vorteil verwendet, weil sie eine bessere Haftung an dem darunterliegenden Element, z.B. dem Rohr, aufweisen, weil sie die einfache Anbringung einer Beschriftung erlauben, oder aus ästhetischen Gründen. Kunststoffe sind zudem einfach und rationell bearbeitbar. Durch die Wahl einer Kombination aus einem metallischen und einem nicht-metallischen Material können die jeweiligen Vorteile der Stoffe genutzt werden. Bei der Materialwahl ist zu beachten, dass die Hülse keinen Mediumkontakt hat.
Allfällige chemische Reaktionen mit dem Medium sind also nicht zu erwarten. Der Innendurchmesser der Hülse soll den Aussendurchmesser des Rohrs nur geringfügig übersteigen.
[0012] Bevorzugt umfasst der Anschlussteil einen Nippel, welcher so ausgebildet ist, dass das Rohr darauf aufschiebbar ist. Der Innendurchmesser des Rohrs ist kleiner, gleich oder leicht grösser als der Aussendurchmesser des Nippels. Ist der Rohrinnendurchmesser kleiner als der Aussendurchmesser des Nippels, ist beim Aufschieben ein (geringfügiges) Aufweiten des Rohrs notwendig. Dies lässt sich bei einem Kunststoffrohr, besonders bei kleineren Wandstärken, aber problemlos, ohne grossen Kraftaufwand erreichen. Der Nippel unterstützt das Rohr im Bereich der Verbindung und erlaubt dauerhafte Verbindungen auch bei dünnen oder leicht verformbaren Rohren.
Durch die Integration des Nippels in das Armaturengehäuse ergibt sich gleichzeitig eine mechanisch stabile Verbindung zwischen dem auf dem Nippel gehaltenen Rohr und der Armatur.
[0013] Mit Vorteil ist der Nippel aus Kunststoff, insbesondere Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polysulphon (PSU), bevorzugt Polyphenylsulfon (PPSU), aus Metall, insbesondere Metallguss, bevorzugt Rotguss oder Edelstahlguss, oder einer Kombination aus Metall und Kunststoff gefertigt. Kunststoffe sind verhältnismässig einfach zu verarbeiten, und es sind Kunststoffe verfügbar, welche mit den üblichsten fluiden Medien chemisch praktisch nicht reagieren. Besonders PVDF ist praktisch mediumneutral und eignet sich somit auch für chemische Anwendungen. PPSU weist eine hohe Schlagfestigkeit auf, ist sehr dauerhaft, auch bei höheren Temperaturen formbeständig und zeigt eine geringe thermische Ausdehnung.
PSU ist eine Alternative zu PPSU. Der Nippel kann auch aus einem Verbund von Kunststoffen hergestellt werden, indem z.B. ein Nippelkörper aus PPSU mit einer Schicht aus PVDF überzogen wird.
[0014] Ein Nippel kann aber z.B. auch aus Metall aufgebaut und mit einem Kunststoffmantel (z.B. aus einem Polypropylen) umhüllt werden. Dadurch kann die Stabilität des Metalls mit den chemischen Vorteilen des Kunststoffs verbunden werden.
[0015] Der Nippel kann auch ganz aus Metall, z.B. aus Rotguss, bzw. einer Rotguss-Legierung, Edelstahl oder Edelstahlguss, Messing oder Kupfer gefertigt werden. Bei der Auswahl des zu verwendenden Metalls ist insbesondere den zu transportierenden Medien Rechnung zu tragen, weil der Nippel zumindest mit seiner Innenseite in Kontakt zum Medium steht. Wird Trinkwasser transportiert, darf z.B. dessen Qualität nicht beeinträchtigt werden.
Der Werkstoff muss zudem für die Anwendung korrosionsfrei sein und es sollten keine ökologisch bedenklichen Stoffe abgegeben werden. Gussmaterialien wie Rotguss oder Edelstahlguss bieten den Vorteil, dass sie rationell, mit wenig Restmaterial verarbeitet werden können und eine Vielzahl von Formen erlauben. Eine spanabhebende Bearbeitung erfolgt erst in einem letzten Schritt, wenn die Oberflächen des gegossenen Formkörpers endbearbeitet werden.
[0016] Bevorzugt umfasst der Anschlussteil eine Quetschzone, welche so ausgebildet ist, dass sie das Rohr umschliessend aufnehmen und beim Aufschieben der Hülse eine metallische Dichtung mit dem Rohr schaffen kann. Das Material für die Quetschzone kann so gewählt werden, dass sich eine optimale Abdichtung mit dem Material des davon umschlossenen Rohrs ergibt.
Durch die Integration der Quetschzone in das Armaturengehäuse entfällt ein zusätzliches Element wie ein spezieller Quetschring, ausserdem besteht automatisch eine Abdichtung zwischen der Quetschzone und dem Gehäuse. Der Innendurchmesser der Quetschzone ist dem Aussendurchmesser des Rohrs angepasst.
[0017] Eine Armatur mit integriertem Nippel und Quetschzone, bei welcher das zu verbindende Rohr in den radialen Zwischenraum zwischen den Nippel und die Quetschzone eingeschoben wird, wobei die radiale Ausdehnung des Zwischenraums der Wandstärke des Rohrs entspricht, gewährleistet eine maximale Stützung des Rohrs.
Auf diese Weise können auch dünnwandige Rohre stabil und sicher mit der Armatur verbunden werden.
[0018] Wird ein Rohr mit einer gewissen Stabilität, z.B. ein Rohr mit einer Wandstärke von mindestens 2 mm, verwendet, kann bei einer Verbindungsanordnung mit einer am Armaturengehäuse angeordneten Quetschzone auf einen Nippel verzichtet werden. Das Rohr erfüllt in diesem Fall durch seine Formstabilität gleichzeitig die Abstützfunktion. Ausserdem kann ein Rohr mit beliebigem Rohrinnendurchmesser mit der Armatur verbunden werden, und es müssen nicht innengeglättete Rohre verwendet werden.
[0019] Anstelle einer Quetschzone am Anschlussteil kann die Verbindungsanordnung einen Quetschring umfassen, welcher auf das Rohr aufschiebbar ist und welcher beim Aufschieben der Hülse auf den Quetschring eine metallische Dichtung mit dem Rohr schafft.
Dies erlaubt eine einfache Anpassung des Quetschelements an unterschiedliche Rohre, welche mit derselben Armatur verbunden werden sollen, insbesondere an deren Material und deren Aussendurchmesser.
[0020] Als Material für die Quetschzone oder den Quetschring geeignet ist Metall, insbesondere Metallguss, bevorzugt Rotguss oder Edelstahlguss, alternativ aber auch z.B. Messing. Die Quetschzone oder der Quetschring kann aber auch aus einer Kombination aus Metall und Kunststoff oder einer Kombination aus Metall und einem Elastomer wie Gummi, Kautschuk oder EPDM gebildet sein. Die Zone oder der Ring kann z.B. einen metallischen Kern aufweisen, welcher mit Elementen aus Kunststoff und/oder einem Elastomer ergänzt wird.
Die nichtmetallischen Elemente können als (z.B. hülsen- oder ringförmige) Schichten innerhalb und/oder ausserhalb des Metallkerns ausgeformt sein.
[0021] Der Anschlussteil kann einstückig mit dem Gehäuse der Armatur ausgebildet sein. Dies erlaubt die Herstellung der wesentlichen Teile des Armaturengehäuses sowie des Anschlussteiles in demselben Arbeitsgang, z.B. durch Giessen, Pressen oder Spritzen. Der Nippel kann durch spanabhebende Verfahren bearbeitet werden. Es ergeben sich zudem keine chemischen oder mechanischen Probleme, wie sie an Übergängen zwischen unterschiedlichen Materialien auftreten können.
[0022] Der Anschlussteil kann formschlüssig am Gehäuse der Armatur gehalten, insbesondere eingespritzt oder eingegossen sein. Dies erlaubt die Wahl unterschiedlicher Materialien für den Anschlussteil und das Armaturengehäuse.
Trotzdem werden keine zusätzlichen Befestigungselemente benötigt. Ein metallisches Anschlussteil kann z.B. in ein Armaturengehäuse aus Kunststoff eingegossen sein, oder ein Anschlussteil aus Kunststoff kann in ein metallisches Armaturengehäuse eingespritzt werden.
[0023] Der Anschlussteil kann auch mit dem Gehäuse der Armatur verschweisst sein. Dies empfiehlt sich für die Kombination eines Anschlussteils aus einem ersten Metall mit einem Armaturengehäuse aus einem anderen Metall.
[0024] Alternativ kann der Anschlussteil z.B. mit dem Gehäuse verklebt sein.
[0025] Ein auf den Nippel aufgeschobenes Ende des Rohrs kann aufgeweitet sein. In diesem Fall ist der Rohrinnendurchmesser des unbearbeiteten Rohrs kleiner als der Aussendurchmesser des Nippels.
Durch das Aufweiten wird der Innendurchmesser in einem Endbereich des Rohrs derart vergrössert, dass das Rohr auf den Nippel aufgeschoben werden kann. Dadurch wird der effektive Rohrinnendurchmesser beim Nippel vergrössert und der Durchfluss des Mediums verbessert. Gleichzeitig erübrigt sich ein verdickendes Element (wie ein Quetschring oder eine Quetschzone) auf der Aussenseite des Rohrs. Die Hülse kann über den nicht aufgeweiteten Bereich des Rohrs direkt auf die Aufweitung geschoben werden und bewirkt so eine Abdichtung zwischen dem Rohr und dem Nippel.
[0026] Der Nippel kann so ausgebildet sein, dass das Rohr beim Aufschieben gleichzeitig aufgeweitet wird. Dadurch erübrigt sich das vorgängige Aufweiten und ein Arbeitsschritt kann eingespart werden.
[0027] In diesem Fall wird mit Vorteil ein Kunststoffrohr, insbesondere aus PE-X, eingesetzt.
PE-X zeigt einen Memory-Effekt, d.h., es hat die Tendenz, wieder in seine ursprüngliche Form zurückzukehren. Nach dem Aufschieben des Rohrs auf den Nippel und dem gleichzeitigen Aufweiten führt dieser Effekt dazu, dass sich das Rohr durch seinen Rückstelleffekt dicht um den Nippel schliesst und so eine Abdichtung stattfindet. Eine Hülse kann unterstützend auf das Rohr aufgeschoben werden, ist aber nicht unbedingt notwendig. Anstelle von PE-X können auch andere Materialien verwendet werden, welche einen derartigen Memory-Effekt zeigen.
[0028] Bevorzugt weisen eines oder mehrere Elemente (Nippel, Quetschring oder -zone, Schiebehülse) der erfindungsgemässen Verbindungsanordnung eine oder mehrere Bereiche mit Verzahnungen auf. Einerseits wird dadurch die (insbesondere metallische) Abdichtung zwischen diesem Element und einem benachbarten Element verbessert.
Andererseits wirkt die Verzahnung als axiale Sicherung, so dass das mit der Armatur fluiddicht verbundene Rohr nicht mehr abgezogen werden kann. Die Verzahnung wird durch aus dem Element herausragende Zähne, Vorsprünge oder Zacken gebildet, welche z.B. einen dreieckigen, trapezförmigen, sägezahnartigen oder rechteckigen Querschnitt haben können.
Beim Aufschieben der Schiebehülse dringen die Zacken in das benachbarte (bevorzugt aus einem weicheren Material hergestellte) Element ein, wodurch die Verbindung der Elemente sowie die Abdichtung verbessert werden.
[0029] Bei einem Verfahren zur Herstellung einer fluiddichten Verbindung zwischen einer Armatur und einem Rohr aus Metall und/oder Kunststoff wird das Rohr auf oder in einen mit der Armatur fest verbundenen Anschlussteil geschoben, worauf eine das Rohr umschliessende Hülse entlang des Rohrs zur Armatur hin aufgeschoben wird. Das Aufschieben und dadurch das Verpressen erfolgt mit einer elektrisch, pneumatisch oder manuell, vorzugsweise aber hydraulisch betätigten Zange oder Maschine.
Die auftretenden Kräfte beim Aufschieben der Hülse sind durch die geometrischen und mechanischen Randbedingungen vorgegeben, dies im Gegensatz zum radialen Verpressen, bei welchem die Presskraft kontrolliert werden muss. Die Verpressung erfolgt zudem gleichmässig und allmählich.
[0030] Mit Vorteil wird zwischen dem Rohr und der Hülse ein Quetschelement angeordnet, welches beim Aufschieben der Hülse zusammen mit dem Rohr deformiert wird, so dass die fluiddichte Verbindung geschaffen wird. Das Quetschelement kann als mit der Armatur fest verbundene Quetschzone oder als gesonderter Quetschring ausgebildet sein. Bei Quetschelementen mit einer geringen Wandstärke kann das Aufschieben der Hülse und dadurch das Verpressen mit einer einfachen und kompakten manuell betätigten Zange erfolgen.
Dadurch können auch Engstellen gut erreicht werden.
[0031] Das Rohr kann vor dem Schieben in oder auf den Anschlussteil aufgeweitet werden. Dadurch erübrigt sich ein Quetschelement, weil das aufgeweitete Rohr selbst eine Verdickung bildet und durch die Hülse zusammengedrückt wird.
[0032] Alternativ kann das Rohr auf einen Nippel des Anschlussteils geschoben und gleichzeitig aufgeweitet werden. Diese Verfahrensweise ist besonders dann von Vorteil, wenn das Rohr aus einem Material (z.B.
PE-X) gefertigt ist, welches einen Memory-Effekt aufweist, also nach dem Aufweiten zumindest teilweise wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehrt.
[0033] Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0034] Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen:
<tb>Fig. 1A<sep>eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Armatur mit Nippel, welche mittels Quetschring und Schiebehülse mit einem Rohr verbunden ist, im unverpressten Zustand;
<tb>Fig. 1B<sep>eine schematische Darstellung der Armatur in verpresstem Zustand;
<tb>Fig. 2<sep>eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemässen Armatur mit Nippel und Quetschzone, welche mittels Schiebehülse mit einem Rohr verbunden ist;
<tb>Fig. 3<sep>eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemässen Armatur mit Nippel, welche mittels Schiebehülse mit einem aufgeweiteten Rohr verbunden ist;
<tb>Fig. 4<sep>eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemässen Armatur mit Nippel, welche mit einem aufgeweiteten Rohr mit Rückstelleffekt verbunden ist;
<tb>Fig. 5<sep>eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemässen Armatur ohne Nippel mit Quetschzone, welche mittels Schiebehülse mit einem Rohr verbunden ist;
<tb>Fig. 6A-D<sep>schematische Darstellungen erfindungsgemässer Armaturen mit unterschiedlich angeordneten Verzahnungen.
[0035] Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
[0036] Die Fig. 1A zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Armatur mit Nippel, welche mittels Quetschring und Schiebehülse mit einem Rohr verbunden ist, in unverpresstem Zustand. Die Armatur 101 ist nicht näher dargestellt, die Erfindung ist für alle Armaturen, welche mit einem Rohr fluiddicht verbunden werden sollen, gleichermassen anwendbar. Die Armatur 101 umfasst ein Armaturengehäuse 102 und einen Anschlussteil 103, welcher als Nippel 106 ausgebildet ist. Das Armaturengehäuse 102 und der Anschlussteil 103 sind einstückig aus demselben Material, z.B. Edelstahl, geformt.
Innerhalb des Armaturengehäuses 102 ist ein Funktionselement 109 angeordnet, z.B. ein Absperr- oder Regelventil. Dieses Funktionselement 109 ist lediglich schematisch angedeutet. Seine Funktion ist an sich bekannt. Die Erfindung ist auch auf Armaturen mit einem anderen Funktionselement, z.B. einem Kugelhahn, einem Sicherheits- oder Spindelventil, einem Schieber, einer Klappe oder einer Pumpe, anwendbar. Das Funktionselement 109 kann manuell, elektrisch oder pneumatisch betätigt werden.
[0037] Der Nippel 106 erstreckt sich senkrecht zum Armaturengehäuse 102 und umfasst mehrere radiale Wülste. Das Rohr 104, z.B. ebenfalls aus Edelstahl, ist auf den Nippel 106 aufgeschoben.
Der Innendurchmesser des Rohrs 104 entspricht dem grössten Aussendurchmesser des Nippels 106 bei dessen radialen Wülsten, so dass das Rohr 104 bereits im dargestellten, noch unverpressten Zustand bei den Wülsten unmittelbar auf dem Nippel 106 allseitig aufliegt.
[0038] Auf das Rohr 104 ist ein bezüglich seiner Achse rotationssymmetrischer Quetschring 107 aus Messing aufgeschoben. Dieser weist einen Querschnitt auf, welcher sich in Richtung des Armaturengehäuses 102 ungleichmässig erweitert. Auf das Rohr ist auf der dem Armaturengehäuse 102 abgewandten Seite eine Schiebehülse 105 aus Messing aufgeschoben. Deren kleinster Innendurchmesser ist grösser als der Aussendurchmesser des Rohrs, die Schiebehülse 105 kann also frei entlang des Rohrs verschoben werden.
Die Öffnung der Schiebehülse 105 erweitert sich in Richtung des Armaturengehäuses 102, im dem Armaturengehäuse 102 abgewandten Endbereich 105a der Schiebehülse 105 ist der Querschnitt im Wesentlichen konstant und der Innendurchmesser ist nur geringfügig grösser als der Aussendurchmesser des Rohrs 104. Die Länge der Schiebehülse 105 entspricht ungefähr der Länge des Quetschrings 107.
[0039] Ausgehend von der in der Fig. 1A dargestellten Situation wird nun die Schiebehülse 105 in Richtung des Armaturengehäuses 102 über den Quetschring 107 aufgeschoben. Dies geschieht mit einer manuell oder elektrisch betätigten Zange. Kräfte zwischen der Schiebehülse 105 und dem Quetschring 107 treten erst dann auf, wenn der verengte Endbereich 105a der Schiebehülse mit dem erweiterten Querschnitt des Quetschrings 107 in Kontakt tritt.
Im weiteren Verlauf werden sowohl der Quetschring 107 als auch das darunterliegende Rohr 104 verformt, wobei Material einerseits radial zum Rohr hin und andererseits tendenziell axial in Richtung des Armaturengehäuses 102 verschoben wird. Der Nippel 106 ist so ausgelegt, dass er höchstens geringfügige Verformungen erfährt.
[0040] Der unregelmässige Querschnitt des Quetschrings 107 ist dem Querschnitt des Nippels 106 derart angepasst, dass er beim Aufschieben der Schiebehülse 105 so verformt wird, dass im fertig verpressten Zustand sowohl bei den Wülsten des Nippels 106 als auch bei den dazwischenliegenden engeren Abschnitten ungefähr derselbe Druck auf das Rohr 104 ausgeübt wird.
Dies wird dadurch erreicht, dass der Quetschring 107 an jenen Stellen, welche im verpressten Zustand über den engeren Abschnitten zu liegen kommen, mehr Material aufweist als bei den Stellen, welche über den Wülsten zu liegen kommen.
[0041] Die Fig. 1B zeigt nun die Armatur in verpresstem Zustand. Die Schiebehülse 105 ist ganz bis an das Armaturengehäuse 102 aufgeschoben. Das Rohr 104 schliesst dicht an den Nippel 106 an und folgt dessen Wülsten und engeren Abschnitten. Dadurch ergibt sich neben der fluiddichten Verbindung eine axiale Sicherung des Rohrs 104 auf dem Anschlussteil 103.
[0042] Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemässen Armatur mit Nippel und Quetschzone, welche mittels Schiebehülse mit einem Rohr verbunden ist.
Prinzipiell ist der Aufbau der Armatur 201 derselbe wie der in der Fig. 1 dargestellte, mit dem Unterschied, dass das Armaturengehäuse 202 nun aus Kunststoff hergestellt ist und dass der Anschlussteil 203 koaxial und ausserhalb des Nippels 206 auch eine Quetschzone 208 aus Messing umfasst. Diese Quetschzone 208, welche ihrer Form und Funktion nach dem oben dargestellten Quetschring 107 entspricht, ist mit einem Endteil 208a formschlüssig am Armaturengehäuse 202 gehalten. Dazu ist der Endteil 208a nach innen abgekröpft und zapfenförmig. Gehalten wird er in einer Ringnut 202a des Armaturengehäuses 202. Dies lässt sich durch Einpressen der metallischen Quetschzone 208 bei der Herstellung des Armaturengehäuses 202 erreichen.
[0043] Der radiale Abstand zwischen dem Nippel 206 und der Quetschzone 208 entspricht der Wandstärke des Rohrs 204.
Dieses kann also zwischen den Nippel 206 und die Quetschzone 208 praktisch spielfrei in den Anschlussteil 203 eingeschoben und anschliessend wie oben dargestellt durch Aufschieben der Schiebehülse 205 verpresst werden. Die fest mit dem Armaturengehäuse 202 verbundene Quetschzone 208 führt gegenüber einem losen Quetschring zu einer verbesserten Stabilität der Verbindung und zu einer geringeren Anzahl von Elementen der Verbindungsanordnung, was das Herstellen der Verbindung vereinfacht.
[0044] Die Länge der in der Fig. 2 dargestellten Schiebehülse 205 entspricht - im Gegensatz zu der in der Fig. 1 dargestellten Schiebehülse 105 - nur ungefähr der Hälfte der Länge der Quetschzone 208. Die Länge der Schiebehülse kann dem Einsatzgebiet entsprechend gewählt werden und die Länge der Quetschzone oder des Quetschrings gar übersteigen.
Eine fluiddichte Verbindung kann sowohl mit kurzen als auch mit langen Schiebehülsen hergestellt werden.
[0045] Die Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemässen Armatur mit Nippel, welche mittels Schiebehülse mit einem aufgeweiteten Rohr verbunden ist. Die Armatur 301 mit dem Armaturengehäuse 302 und dem Anschlussteil 302 in Form des Nippels 306 entspricht im Prinzip der Armatur 101 in der Fig. 1.
[0046] Das Kunststoffrohr 304, z.B. aus Polyethylen, ist nun vor dem Aufschieben auf den Nippel 306 aufgeweitet worden, d.h. sowohl der Innen- als auch der Aussendurchmesser eines Abschnitts 304b wurden gegenüber dem ursprünglichen Rohrdurchmesser im Hauptteil 304a des Rohres erweitert.
Die Änderung des Durchmessers erfolgt in einem Übergang 304c, welcher so positioniert ist, dass die Länge des aufgeweiteten Abschnitts 304b des Rohrs 304 der Länge des Nippels 306 entspricht, so dass das Rohr genau bis zum Armaturengehäuse 302 aufgeschoben werden kann.
[0047] Dadurch, dass das Rohr aufgeweitet worden ist, ergibt sich im Abschnitt 304b ein gegenüber dem Hauptteil 304a des Rohrs verdicktes Element, so dass kein Quetschring und keine Quetschzone notwendig sind. Wird die Schiebehülse 305 in Richtung des Armaturengehäuses 302 geschoben, wirken Kräfte zwischen der Schiebehülse 305 und dem Rohr 304, sobald der Übergang 304c zwischen dem Hauptteil 304a und dem aufgeweiteten Abschnitt 304b des Rohrs 304 passiert wird.
[0048] Die Schiebehülse 305 ist mit Vorteil aus PE-X hergestellt oder umfasst einen Abschnitt aus PE-X.
PE-X ist ein Polyethylenmaterial mit einer hohen Dichte, wobei zwischen den einzelnen Polymerketten chemische Bindungen bestehen, so dass sich eine dreidimensionale gitterartige Struktur ergibt. Diese Struktur verleiht dem Material einen sog. Memory-Effekt, d.h. ein Formteil aus dem Material nimmt nach einer erzwungenen Deformation allmählich möglichst wieder seine ursprüngliche Form an. Dadurch ergibt sich beim Aufschieben der Schiebehülse 305 ein zusätzlicher elastischer Rückstelleffekt, welcher die Abdichtung weiter verbessert. Besonders vorteilhaft ist die Kombination einer Schiebehülse aus PE-X mit einem Rohr aus PE-X.
[0049] Die Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemässen Armatur mit Nippel, welche mit einem aufgeweiteten Rohr mit Rückstelleffekt verbunden ist.
Die Armatur 401 umfasst wiederum ein Armaturengehäuse 402, an welches einstückig ein Anschlussteil 403 in der Form eines Nippels 406 anschliesst. Das vordere, dem Armaturengehäuse 402 abgewandte Ende des Nippels 406 ist so geformt, dass ein Rohr 404 aus PE-X beim Aufschieben auf den Nippel 406 gleichzeitig aufgeweitet wird, indem das Rohr an seiner Innenseite durch den Nippel 406, dessen Aussendurchmesser grösser ist als der Innendurchmesser des Rohrs 404, nach aussen gedrückt wird.
[0050] Das Rohr 404 wird nun (bei Umgebungstemperatur) über den Nippel 406 geschoben, wodurch es ausgeweitet wird. Es ergibt sich eine Situation ähnlich derjenigen in Fig. 3. Bei Umgebungstemperatur kehrt nun das Material aufgrund des Memory-Effekts bestmöglich in seine ursprüngliche Form zurück, ein Rohr mit einem Innendurchmesser, der kleiner ist als der Aussendurchmesser des Nippels 406.
Der Nippel 406 verhindert aber eine vollständige Rückkehr. Es ergibt sich die in der Fig. 4 dargestellte Situation, dass sich das Rohr 406 eng an den Nippel 404 anschmiegt, so dass eine fluiddichte Verbindung geschaffen wird. Eine Schiebehülse wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung nicht benötigt.
[0051] Die Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemässen Armatur ohne Nippel mit Quetschzone, welche mittels Schiebehülse mit einem Rohr verbunden ist. Die Armatur 501 umfasst ein Armaturengehäuse 502 und einen Anschlussteil 503, welcher als Quetschzone 508 ausgebildet ist. Die Quetschzone 508 ist einstückig mit dem Armaturengehäuse 502 aus Rotguss ausgeführt.
Ein Rohr 504 aus Metall mit einer Wandstärke von 2 mm wird in den Anschlussteil 503 eingeschoben, wobei der Aussendurchmesser des Rohrs 504 im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Anschlussteils 503 entspricht.
[0052] Das Aufschieben der Schiebehülse 505 führt nun wiederum zu einer Verformung der Quetschzone 508 und geringfügig auch des Rohrs 504. Durch den von der Schiebehülse 505 auf die Quetschzone 508 ausgeübten Druck ergibt sich eine rein metallische Dichtung zwischen der Quetschzone 508 aus Messing und dem metallischen Rohr 504, welche eine fluiddichte Verbindung zwischen der Armatur 501 und dem Rohr 504 gewährleistet.
[0053] Die Fig. 6A-D sind schematische Darstellungen erfindungsgemässer Armaturen mit unterschiedlich angeordneten Verzahnungen.
Die metallische Abdichtung zwischen den einzelnen Elementen der Verbindungsanordnung kann durch Anbringen einer Verzahnung noch verbessert werden, indem die Verzahnung die Kontaktfläche zwischen angrenzenden Elementen vergrössert und als Sperre gegen ein Austreten von Stoff aus dem Rohr wirkt. Gleichzeitig bildet die Verzahnung eine Art Kralle und schafft dadurch eine axiale Sicherung, so dass nach Herstellung der Verbindung das Rohr fest an der Armatur gehalten ist und nicht mehr zurückgezogen werden kann. Die Fig. 6A-D zeigen im Prinzip die bereits in der Fig. 1 dargestellte Verbindungsanordnung mit dem Nippel 106, dem Quetschring 107 und der Schiebehülse 105.
Das im Folgenden über die Anordnung und Ausführung der Verzahnung Gesagte lässt sich aber auf alle anderen dargestellten Ausführungsformen der Erfindung entsprechend übertragen.
[0054] Bei der Fig. 6A sind an der Aussenseite des Nippels 106, jeweils auf der ansteigenden Flanke der radialen Wülste, Verzahnungen 106a angeordnet. Sie sind durch eine Vielzahl von Zacken gebildet, welche einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweisen. Die Verzahnung 106a wirkt beim Aufschieben der Schiebehülse 105 mit der Innenseite des Rohrs 104 zusammen, indem die einzelnen Zähne in das Rohr eingreifen.
[0055] Bei der Fig. 6B ist eine Verzahnung 107a auf der Innenseite des Quetschrings 107, nahe dem der Armatur zugewandten End angeordnet.
Die Zähne der Verzahnung 107a wirken mit der Aussenseite des Rohrs 104 zusammen.
[0056] Bei der Fig. 6C ist eine Verzahnung 107b an der Aussenseite des Quetschrings 107, entlang dessen aufsteigender Flanke, angeordnet. Die Zähne wirken mit der Schiebehülse 105 zusammen.
[0057] Bei der Fig. 6D ist schliesslich eine Verzahnung 105b auf der Innenseite der Schiebehülse 105 angeordnet. Die Zähne weisen einen sägezahnartigen Querschnitt auf, wobei die steile Flanke von der Armatur weg weist. Dadurch wird die axiale Sicherung verbessert, ohne dass das Aufschieben der Schiebehülse 105 auf den Quetschring 107 erschwert wird.
[0058] Beim Nippel 106 kann alternativ ganz auf Wülste verzichtet werden, die Verzahnungen können überdies auch einen anderen, z.B. einen trapezförmigen oder rechteckigen, Querschnitt aufweisen.
Die Anordnung der Verzahnung entlang des Nippels 106, des Quetschrings 107 oder der Schiebehülse 105 sowie die Querschnitte der einzelnen Zacken können anders gewählt werden. Mehrere Verzahnungen an denselben oder verschiedenen Elementen können überdies kombiniert werden. Eine Verzahnung, welche die Abdichtung zwischen zwei Elementen verbessern soll, wird bevorzugt an jenem Element ausgebildet, dessen Material die grössere Härte besitzt. Üblicherweise wird eine Verzahnung also an den metallischen Elementen der Verbindungsanordnung angebracht.
[0059] Bei jeder der dargestellten Ausführungen der Erfindung kann der Anschlussteil einstückig mit dem Armaturengehäuse ausgebildet sein.
Der Anschlussteil kann aber ganz oder teilweise auch aus einem anderen Material als das Armaturengehäuse gefertigt und mit dem Armaturengehäuse fest verbunden, z.B. verschweisst, verklebt oder formschlüssig eingespritzt oder eingegossen, sein.
[0060] Das Material der Schiebehülse kann weitgehend unabhängig von der weiteren Ausführung der Verbindungsanordnung gewählt werden.
Neben Messing und Edelstahl kommen z.B. auch Kunststoffe wie PE-X in Betracht oder Verbundteile aus Metall und Kunststoff.
[0061] Das Anwendungsgebiet der erfindungsgemässen Verbindungsanordnungen erstreckt sich insbesondere auf Kunstoffrohre, Metallrohre und Verbundrohre, wobei Verbundrohre aus mehreren unterschiedlichen Kunststoffen oder aus Kunststoffen und Metallen gefertigt sein können.
[0062] Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Erfindung eine Armatur für fluide Medien, eine Verbindungsanordnung zum Verbinden der Armatur mit einem Rohr sowie ein Verfahren zur Herstellung einer fluiddichten Verbindung zwischen einer Armatur und einem Rohr schafft, welche den Aufwand zur Herstellung einer Verbindung verringern und Verbindungen mit einer langen Lebensdauer ermöglichen.
Technical area
The invention relates to a fitting for fluid media, in particular with a shut-off, regulating or valve function, with a fitting housing and a connection part for a pipe made of metal and / or plastic. The invention further relates to a connection arrangement for connecting a fitting for fluid media with a tube made of metal and / or plastic and a method for producing a fluid-tight connection between a valve and a pipe made of metal and / or plastic.
State of the art
[0002] Fittings such as e.g. Shut-off valves, safety, regulating and control valves or pumps for fluid, ie liquid or gaseous media require a tight and permanent connection with the connected pipes.
Conventionally, for this purpose, additional connecting elements, so-called fittings, used, which provide the connection between the connection piece of the valve and a pipe end. Because such fittings must be available for any desired combination of pipe and fitting fittings, a large number of different fittings are each procured and stored. This means a lot of effort and generates significant costs. When making the connection actually two connections, namely both a connection between the fitting and the fitting as well as a connection between the fitting and the pipe must be made.
EPO 343 395 B1 (Nussbaum / Viegener) shows a fitting with a connecting piece, in which a tube can be inserted.
The connecting piece has on its outer side an annular bead and on its inside a protruding into this annular groove, in which a sealing ring is inserted. By means of a pair of pliers, the connecting piece is pressed onto the pipe at the annular bead, so that a dense and rotational, tension and pressure-resistant connection is created with deformation of the connection piece and the pipe.
DE 20 023 023 U1 (Kemper) describes a fitting for fluid media whose fitting housing has non-positively acting connector connections for pipes. The individual parts of the connections are integrated in the valve body.
On its inside, the connector connections include a sealing ring to seal the pipe from the valve.
In these known fittings with integrated connections for pipes sealing rings are used to seal the pipes with respect to the fittings. These seals usually form the weakest component of the compound, so ultimately determine their life.
Presentation of the invention
The object of the invention is to provide a valve belonging to the aforementioned technical field, which reduces the cost of producing a compound and their compounds have a long life with the connected pipes.
The solution of the problem is defined by the features of claim 1.
According to the invention, the connection part is integrated into the fitting housing and designed such that the fitting can be connected in a fluid-tight manner to the tube pushed onto or into the connection part by axially pushing on a sleeve enclosing the tube.
Such a connection arrangement does not require a sealing element such as e.g. a sealing ring, the seal is made directly between the connector and the pipe. By the axial sliding of the sleeve, an element of the connection arrangement is pressed. As a result of the deformation resulting elastic restoring forces, which cause the seal. There is no additional element, such as a fitting used in the context of the connection arrangement.
This both increases the service life of the connection and simplifies its manufacture.
Conventional joints with sealing ring often appear to be tight, even though they were mistakenly not crimped. In a first check after completion of the installations, the so-called pressure test, so no defects are detected. Only later do such unpressed connections begin to leak and often remain undetected for a long time, which can lead to considerable damage. On the other hand, the connection arrangement according to the invention has the advantage that a connection which has not been pressed by mistake is leaking with certainty because there is no sealing without compression.
Defects are thus already discovered at the first inspection.
The invention extends to all fittings which must be fluid-tightly connected to a pipe, e.g. Spindle or diaphragm valves, ball and slider valves, slides, flaps or pumps. The fittings can be manually or electrically controlled. The fluid media include in particular drinking water and gas, but the inventive connection arrangement is also applicable in vacuum, high pressure, high temperature and refrigeration.
The sleeve is advantageously made of metal, in particular of brass (optionally nickel-plated or chrome-plated) or stainless steel. However, it is also advantageous to use sleeves of a composite of metal and plastic, e.g. nickel-plated brass with a polyamide cladding, or a composite of metal and an elastomer such as e.g. Rubber, rubber or EPDM.
Metals, including sintered metals, have high strength and durability, which is particularly critical at high pressure and / or temperature of the fluid medium. Moreover, the elasticity of the metallic substances remains unchanged over a long period of time. Plastics or elastomers are corrosion resistant, but are also e.g. used with advantage because it has better adhesion to the underlying element, e.g. the tube, because they allow the easy attachment of a label, or for aesthetic reasons. In addition, plastics are easy and rational to process. By choosing a combination of a metallic and a non-metallic material, the respective advantages of the materials can be utilized. When choosing the material, make sure that the sleeve has no medium contact.
Any chemical reactions with the medium are therefore not expected. The inner diameter of the sleeve should only slightly exceed the outer diameter of the tube.
Preferably, the connecting part comprises a nipple, which is designed so that the tube is pushed onto it. The inner diameter of the tube is smaller, equal or slightly larger than the outer diameter of the nipple. If the inner diameter of the pipe is smaller than the outer diameter of the nipple, a (minor) expansion of the pipe is necessary when pushing it on. This can be achieved in a plastic pipe, especially for smaller wall thicknesses, but easily, without much effort. The nipple supports the pipe in the area of the connection and allows permanent connections even with thin or easily deformable pipes.
The integration of the nipple in the fitting housing results in a mechanically stable connection between the tube held on the nipple and the fitting at the same time.
Advantageously, the nipple made of plastic, in particular polyvinylidene fluoride (PVDF), polysulphone (PSU), preferably polyphenylsulfone (PPSU), made of metal, in particular metal casting, preferably gunmetal or cast stainless steel, or a combination of metal and plastic. Plastics are relatively easy to process, and there are plastics available which do not react chemically practically with the most common fluid media. PVDF in particular is practically neutral in terms of medium and is thus also suitable for chemical applications. PPSU has a high impact strength, is very durable, dimensionally stable even at higher temperatures and shows a low thermal expansion.
PSU is an alternative to PPSU. The nipple may also be made of a composite of plastics by e.g. a nipple body of PPSU is coated with a layer of PVDF.
However, a nipple may e.g. also be constructed of metal and with a plastic sheath (for example, a polypropylene) are wrapped. This allows the stability of the metal to be combined with the chemical benefits of the plastic.
The nipple may also be made entirely of metal, e.g. made of gunmetal, or a gunmetal alloy, stainless steel or cast stainless steel, brass or copper are made. When selecting the metal to be used, account must be taken, in particular, of the media to be transported, because the nipple is in contact with the medium at least with its inside. If drinking water is transported, e.g. whose quality is not impaired.
In addition, the material must be corrosion-free for the application and no environmentally hazardous substances should be released. Casting materials such as gunmetal or stainless steel casting have the advantage that they can be processed efficiently, with little residual material and allow a variety of shapes. Machining takes place only in a final step, when the surfaces of the molded body are finished.
Preferably, the connection part comprises a pinch zone, which is designed so that it can receive the tube enclosing and can create a metallic seal with the pipe when sliding the sleeve. The material for the pinch zone may be selected to provide optimum sealing with the material of the enclosed tube.
By integrating the pinch zone in the valve body eliminates an additional element such as a special squeezing ring, also automatically there is a seal between the pinch zone and the housing. The inner diameter of the pinch zone is adapted to the outer diameter of the tube.
A fitting with integrated nipple and pinch zone, wherein the pipe to be joined is inserted into the radial gap between the nipple and the nip, wherein the radial extent of the gap corresponds to the wall thickness of the tube, ensures maximum support of the tube.
In this way, even thin-walled pipes can be stably and securely connected to the valve.
If a tube with a certain stability, e.g. a tube with a wall thickness of at least 2 mm used, can be dispensed with a nipple in a connection arrangement with a valve housing arranged on the crimping. In this case, the tube also fulfills the supporting function by virtue of its dimensional stability. In addition, a pipe with any pipe inside diameter can be connected to the fitting, and non-internally smoothed pipes need not be used.
Instead of a pinch zone on the connection part, the connection arrangement may comprise a crimp ring, which is pushed onto the tube and which creates a metallic seal with the tube when pushing the sleeve on the crimp ring.
This allows a simple adaptation of the crimping element to different tubes, which are to be connected to the same fitting, in particular to the material and the outer diameter.
Metal, in particular cast metal, preferably red brass or cast stainless steel, but alternatively also, for example, is suitable as the material for the pinch zone or the pinch ring. Brass. However, the crush zone or the crimp ring can also be formed from a combination of metal and plastic or a combination of metal and an elastomer such as rubber, rubber or EPDM. The zone or ring may e.g. have a metallic core, which is supplemented with elements made of plastic and / or an elastomer.
The non-metallic elements may be formed as (e.g., sleeve or annular) layers within and / or outside the metal core.
The connecting part may be formed integrally with the housing of the fitting. This allows the production of the essential parts of the valve body and the connecting part in the same operation, e.g. by pouring, pressing or spraying. The nipple can be machined by machining. There are also no chemical or mechanical problems, as they can occur at transitions between different materials.
The connector can be positively held on the housing of the valve, in particular injected or cast. This allows the choice of different materials for the connection part and the valve body.
Nevertheless, no additional fasteners are needed. A metallic connector may e.g. be poured into a valve body made of plastic, or a connector made of plastic can be injected into a metallic fitting housing.
The connection part can also be welded to the housing of the fitting. This is recommended for the combination of a connection part of a first metal with a fitting housing made of another metal.
Alternatively, the connection part may be e.g. be glued to the housing.
An end of the tube pushed onto the nipple can be widened. In this case, the pipe inside diameter of the unprocessed pipe is smaller than the outside diameter of the nipple.
By expanding the inner diameter is increased in an end region of the tube so that the tube can be pushed onto the nipple. This increases the effective tube inside diameter of the nipple and improves the flow of the medium. At the same time, a thickening element (such as a squeeze ring or a pinch zone) on the outside of the tube is unnecessary. The sleeve can be slid over the unexpanded portion of the tube directly onto the expansion, thus providing a seal between the tube and the nipple.
The nipple can be designed so that the tube is expanded simultaneously when pushed. This eliminates the previous expansion and one step can be saved.
In this case, a plastic pipe, in particular made of PE-X, is used with advantage.
PE-X shows a memory effect, that is, it tends to return to its original shape. After pushing the tube onto the nipple and simultaneously expanding it, this effect causes the tube to close tightly around the nipple due to its restoring effect, thus sealing itself. A sleeve can be pushed onto the pipe to support it, but is not absolutely necessary. Instead of PE-X other materials can be used which show such a memory effect.
Preferably, one or more elements (nipple, crimp ring or zone, sliding sleeve) of the inventive connection arrangement on one or more areas with teeth on. On the one hand, this improves the (in particular metallic) seal between this element and an adjacent element.
On the other hand, the toothing acts as an axial securing, so that the fluid-tightly connected to the valve pipe can not be removed. The toothing is formed by teeth protruding from the element, protrusions or serrations, which are e.g. may have a triangular, trapezoidal, sawtooth or rectangular cross-section.
When sliding the sliding sleeve, the prongs penetrate into the adjacent (preferably made of a softer material) element, whereby the connection of the elements and the seal can be improved.
In a method for producing a fluid-tight connection between a fitting and a pipe made of metal and / or plastic, the tube is pushed onto or into a fitting firmly connected to the fitting, whereupon a sleeve enclosing the tube along the pipe to the valve is postponed. The pushing on and thereby the pressing takes place with an electric, pneumatic or manual, but preferably hydraulically operated, pliers or machine.
The forces occurring when sliding the sleeve are given by the geometric and mechanical boundary conditions, this in contrast to the radial compression, in which the pressing force must be controlled. The compression is also uniform and gradual.
Advantageously, a squeezing element is arranged between the tube and the sleeve, which is deformed when sliding the sleeve together with the tube, so that the fluid-tight connection is created. The squeezing element can be designed as a squeezing zone fixedly connected to the fitting or as a separate squeezing ring. In crimping elements with a small wall thickness, the sliding of the sleeve and thereby the compression can be done with a simple and compact manually operated pliers.
This also bottlenecks can be achieved well.
The tube can be widened before sliding into or onto the connecting part. This eliminates a squeeze because the expanded tube itself forms a thickening and is compressed by the sleeve.
Alternatively, the tube can be pushed onto a nipple of the connection part and expanded at the same time. This procedure is particularly advantageous when the tube is made of a material (e.g.
PE-X) is made, which has a memory effect, so after the expansion at least partially returns to its original shape.
From the following detailed description and the totality of the claims, there are further advantageous embodiments and feature combinations of the invention.
Brief description of the drawings
The drawings used to explain the embodiment show:
<Tb> FIG. 1A <sep> is a schematic representation of an inventive fitting with nipple, which is connected by means of squeezing ring and sliding sleeve with a tube in the unpressed state;
<Tb> FIG. 1B <sep> is a schematic representation of the valve in a compressed state;
<Tb> FIG. 2 <sep> is a schematic representation of another inventive fitting with nipple and pinch zone, which is connected by means of sliding sleeve with a tube;
<Tb> FIG. 3 <sep> is a schematic representation of another inventive fitting with nipple, which is connected by means of sliding sleeve with a widened tube;
<Tb> FIG. 4 <sep> is a schematic representation of another fitting according to the invention with nipple, which is connected to a widened tube with restoring effect;
<Tb> FIG. 5 <sep> is a schematic representation of another inventive fitting without nipple with pinch zone, which is connected by sliding sleeve with a pipe;
<Tb> FIG. 6A-D <sep> schematic representations of valves according to the invention with differently arranged teeth.
Basically, the same parts are provided with the same reference numerals in the figures.
Ways to carry out the invention
Fig. 1A shows a schematic representation of an inventive fitting with nipple, which is connected by means of squeezing ring and sliding sleeve with a tube, in the unpressed state. The fitting 101 is not shown in detail, the invention is equally applicable to all fittings which are to be fluid-tightly connected to a pipe. The fitting 101 comprises a fitting housing 102 and a connection part 103, which is designed as a nipple 106. The fitting body 102 and the fitting 103 are integrally formed of the same material, e.g. Stainless steel, shaped.
Within the fitting housing 102, a functional element 109 is arranged, e.g. a shut-off or control valve. This functional element 109 is indicated only schematically. Its function is known per se. The invention is also applicable to fittings with another functional element, e.g. a ball valve, a safety or spindle valve, a slide, a flap or a pump applicable. The functional element 109 can be operated manually, electrically or pneumatically.
The nipple 106 extends perpendicular to the valve body 102 and includes a plurality of radial beads. The tube 104, e.g. also made of stainless steel, is pushed onto the nipple 106.
The inner diameter of the tube 104 corresponds to the largest outer diameter of the nipple 106 at its radial beads, so that the tube 104 rests already on the nipple 106 on all sides in the illustrated, still unpressed state in the beads.
On the tube 104 with respect to its axis rotationally symmetrical crimping ring 107 is pushed out of brass. This has a cross section which widens unevenly in the direction of the valve body 102. On the pipe facing away from the valve body 102 side a sliding sleeve 105 is pushed from brass. Their smallest inner diameter is larger than the outer diameter of the tube, the sliding sleeve 105 can thus be moved freely along the tube.
The opening of the sliding sleeve 105 expands in the direction of the fitting housing 102, in the valve housing 102 remote end portion 105a of the sliding sleeve 105, the cross section is substantially constant and the inner diameter is only slightly larger than the outer diameter of the tube 104. The length of the sliding sleeve 105 corresponds approximately the length of the crimp ring 107.
Starting from the situation shown in FIG. 1A, the sliding sleeve 105 is now pushed in the direction of the valve body 102 via the crimp ring 107. This is done with a manually or electrically operated pliers. Forces between the sliding sleeve 105 and the crimp ring 107 only occur when the narrowed end portion 105a of the sliding sleeve comes into contact with the expanded cross section of the crimping ring 107.
In the course of both the crimp ring 107 and the underlying tube 104 are deformed, wherein material on the one hand radially towards the pipe and on the other hand tends to be axially displaced in the direction of the valve body 102. The nipple 106 is designed so that it undergoes at most minor deformations.
The irregular cross-section of the crimping ring 107 is adapted to the cross-section of the nipple 106 so that it is deformed when sliding the sliding sleeve 105 so that in the finished compressed state, both at the beads of the nipple 106 and at the intermediate narrower sections about the same Pressure is exerted on the tube 104.
This is achieved in that the crimp ring 107 has more material at those points which come to rest in the pressed state over the narrower sections than at the points which come to rest over the beads.
FIG. 1B now shows the valve in a compressed state. The sliding sleeve 105 is pushed all the way to the valve housing 102. The tube 104 is close to the nipple 106 and follows its beads and narrower sections. This results in addition to the fluid-tight connection an axial securing of the tube 104 on the connecting part 103rd
2 shows a schematic representation of another inventive fitting with nipple and pinch zone, which is connected by means of sliding sleeve with a pipe.
In principle, the structure of the armature 201 is the same as that shown in FIG. 1, with the difference that the fitting housing 202 is now made of plastic and that the connecting part 203 coaxially and outside the nipple 206 also includes a pinching zone 208 made of brass. This squeezing zone 208, which corresponds in shape and function to the crimping ring 107 shown above, is held with an end portion 208a in a form-fitting manner on the fitting housing 202. For this purpose, the end portion 208a is bent inwardly and peg-shaped. It is maintained in an annular groove 202a of the fitting housing 202. This can be achieved by pressing the metallic pinching zone 208 during the production of the fitting housing 202.
The radial distance between the nipple 206 and the nip 208 corresponds to the wall thickness of the tube 204th
This can therefore be inserted between the nipple 206 and the pinch zone 208 practically free of play in the connection part 203 and then pressed as shown above by pushing the sliding sleeve 205. The pinch zone 208 integral with the fitting housing 202 leads to improved pinch retention, improved connection stability, and fewer elements of the connection assembly, which simplifies the connection.
The length of the sliding sleeve 205 shown in FIG. 2 corresponds - in contrast to the sliding sleeve 105 shown in FIG. 1 - only about half the length of the crush zone 208. The length of the sliding sleeve can be selected according to the application and even exceed the length of the squeeze zone or the squeeze ring.
A fluid-tight connection can be made both with short and with long sliding sleeves.
Fig. 3 shows a schematic representation of another inventive fitting with nipple, which is connected by sliding sleeve with a widened tube. The fitting 301 with the fitting housing 302 and the connecting part 302 in the form of the nipple 306 corresponds in principle to the fitting 101 in FIG. 1.
The plastic tube 304, e.g. made of polyethylene, has now been widened to nipple 306 prior to sliding, i. both the inside and outside diameters of a portion 304b have been widened from the original tube diameter in the body 304a of the tube.
The change in diameter occurs in a transition 304c, which is positioned so that the length of the flared portion 304b of the tube 304 corresponds to the length of the nipple 306, so that the tube can be slid exactly to the fitting housing 302.
Characterized in that the tube has been widened, resulting in the section 304b opposite the main part 304a of the tube thickened element, so that no squeeze ring and no crushing zone are necessary. If the sliding sleeve 305 is pushed in the direction of the fitting housing 302, forces will act between the sliding sleeve 305 and the pipe 304 as soon as the transition 304c between the main part 304a and the widened portion 304b of the pipe 304 is passed.
The sliding sleeve 305 is advantageously made of PE-X or comprises a section of PE-X.
PE-X is a high-density polyethylene material with chemical bonds between the individual polymer chains, resulting in a three-dimensional lattice-like structure. This structure gives the material a so-called memory effect, i. a molded part made of the material gradually assumes its original shape after a forced deformation. This results in pushing the sliding sleeve 305, an additional elastic recovery effect, which further improves the seal. Particularly advantageous is the combination of a sliding sleeve made of PE-X with a tube made of PE-X.
Fig. 4 is a schematic representation of another inventive fitting with nipple, which is connected to a widened tube with restoring effect.
The fitting 401 in turn comprises a fitting housing 402, to which integrally a connection part 403 in the form of a nipple 406 connects. The front, the valve body 402 remote from the end of the nipple 406 is shaped so that a tube 404 made of PE-X when pushed onto the nipple 406 is simultaneously expanded by the tube on its inside by the nipple 406, whose outer diameter is greater than that Inner diameter of the tube 404, is pressed to the outside.
The tube 404 is now pushed (at ambient temperature) over the nipple 406, whereby it is expanded. The result is a situation similar to that in Fig. 3. At ambient temperature now returns the material due to the memory effect as possible in its original shape, a tube with an inner diameter which is smaller than the outer diameter of the nipple 406th
The nipple 406 prevents but a complete return. The situation shown in FIG. 4 is that the tube 406 fits snugly against the nipple 404, so that a fluid-tight connection is created. A sliding sleeve is not needed in this embodiment of the invention.
Fig. 5 shows a schematic representation of another inventive fitting without nipple with pinch zone, which is connected by sliding sleeve with a pipe. The fitting 501 comprises a fitting housing 502 and a connection part 503, which is designed as a pinch zone 508. The pinch zone 508 is made in one piece with the fitting housing 502 made of gunmetal.
A tube 504 made of metal with a wall thickness of 2 mm is inserted into the connecting part 503, wherein the outer diameter of the tube 504 substantially corresponds to the inner diameter of the connecting part 503.
The sliding of the sliding sleeve 505 now leads in turn to a deformation of the pinch zone 508 and slightly of the tube 504. By the force exerted by the sliding sleeve 505 on the squeezing 508 pressure results in a purely metallic seal between the squeezing zone 508 of brass and the metallic tube 504, which ensures a fluid-tight connection between the fitting 501 and the tube 504.
FIGS. 6A-D are schematic representations of fittings according to the invention with differently arranged toothings.
The metallic seal between the individual elements of the connection arrangement can be improved by attaching a toothing by the toothing increases the contact area between adjacent elements and acts as a barrier against leakage of material from the pipe. At the same time, the toothing forms a kind of claw and thereby creates an axial securing, so that after production of the compound, the tube is firmly held on the valve and can not be withdrawn. FIGS. 6A-D show, in principle, the connection arrangement already shown in FIG. 1 with the nipple 106, the pinch ring 107 and the sliding sleeve 105.
However, what has been said below about the arrangement and design of the toothing can be correspondingly transferred to all the other embodiments of the invention shown.
In FIG. 6A, toothings 106a are arranged on the outside of the nipple 106, in each case on the rising flank of the radial beads. They are formed by a plurality of prongs, which have a substantially triangular cross-section. The toothing 106a cooperates with the inside of the tube 104 when sliding the sliding sleeve 105, in that the individual teeth engage in the tube.
In FIG. 6B, a toothing 107a is arranged on the inside of the crimping ring 107, near the end facing the fitting.
The teeth of the toothing 107 a cooperate with the outside of the tube 104.
In FIG. 6C, a toothing 107b is arranged on the outside of the pinch ring 107, along its ascending flank. The teeth interact with the sliding sleeve 105.
Finally, in FIG. 6D, a toothing 105b is arranged on the inside of the sliding sleeve 105. The teeth have a sawtooth-like cross section with the steep flank facing away from the fitting. As a result, the axial securing is improved without the sliding of the sliding sleeve 105 onto the squeezing ring 107 being made more difficult.
The nipple 106 may alternatively be dispensed with entirely beads, the teeth may also be another, e.g. have a trapezoidal or rectangular, cross-section.
The arrangement of the toothing along the nipple 106, the pinch ring 107 or the sliding sleeve 105 and the cross sections of the individual prongs can be chosen differently. Moreover, multiple gears on the same or different elements can be combined. A toothing, which is intended to improve the seal between two elements, is preferably formed on that element whose material has the greater hardness. Usually, a toothing is thus attached to the metallic elements of the connection arrangement.
In each of the illustrated embodiments of the invention, the connecting part may be formed integrally with the fitting housing.
However, the connection part can be wholly or partly made of a different material than the valve body and firmly connected to the valve body, e.g. welded, glued or positively injected or poured, be.
The material of the sliding sleeve can be selected largely independently of the further embodiment of the connection arrangement.
In addition to brass and stainless steel come e.g. also plastics such as PE-X or composite metal and plastic parts.
The field of application of the inventive connection arrangements extends in particular to plastic pipes, metal pipes and composite pipes, wherein composite pipes can be made of several different plastics or of plastics and metals.
In summary, it should be noted that the invention provides a fitting for fluid media, a connection arrangement for connecting the fitting to a pipe and a method for producing a fluid-tight connection between a fitting and a pipe, which reduce the effort to make a connection and Allow connections with a long life.