DE19511063A1 - Rohr mit einem Anschlußabschnitt für eine Rohrverbindung und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents
Rohr mit einem Anschlußabschnitt für eine Rohrverbindung und Verfahren zur Herstellung desselbenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Rohr mit einem zumindest an einem
seiner beiden Enden durch Verformung des Rohrendes angebrachten
Verbindungsabschnitt, der zwei als Kegelflächen gestaltete und
gegeneinander gerichtete Spannflächen aufweist, wobei der Ver
bindungsabschnitt zur Aufnahme mit seiner ersten Spannfläche in
einer nach der Norm für Schneidringe (DIN 3861, Stand Mai 1994,
Bohrungsform W) für verschiedene Rohraußendurchmesser gestalte
ten Kegelbohrung, wobei diese Bestandteil eines Verbindungskör
pers oder einer Anschlußbohrung eines sonstigen Körpers ist und
zur Abstützung mit seiner zweiten Spannfläche gegen eine einen
Kegelwinkel von 90° aufweisende und als Bohrung gestaltete Ke
gelfläche einer zum Verbindungskörper passenden Überwurfmutter
oder zur Anschlußbohrung passenden Überwurfschraube, die über
das Rohr schiebbar ist, bestimmt ist.
Ferner betrifft die Erfindung eine Rohrverbindung und ein Ver
fahren zur Herstellung eines Rohres mit einem Verbindungsab
schnitt.
Ein Rohr für eine Rohrverbindung mit einem aus dem Rohrmaterial
geformten Verbindungsabschnitt nach den Konturen eines genormten
Schneidringes ist in der DD 2 40 059 A1 beschrieben, wobei jedoch
der Kegelwinkel der ersten Spannfläche kleiner bemessen ist als
der der Kegelbohrung des Verschraubungsstutzens, der sie zuge
ordnet ist. Dadurch soll eine linienartige Berührung der ersten
Spannfläche am kleinsten Durchmesser der Kegelbohrung entstehen,
um die Dichtwirkung zu erhöhen. Die zweite, mit der Überwurfmut
ter zusammenarbeitende Spannfläche ist angedrückt und das davon
ausgehende, nach vorne zum Rohrende auslaufende Kegelstück ist
mit der ersten Spannfläche diesem angeformt. Von Nachteil hier
bei ist, daß aufgrund der hohen axialen Verschraubungskräfte
sich hohe Flächenpressungen ergeben, welche zu Setzerscheinungen
führen können, die die hohen Dichtigkeitsanforderungen nicht
dauerhaft erfüllen. Die linienartige Abstützung des Rohres im
Stutzen führt bei über das Rohr eingeleiteten Biegewechselbela
stungen ebenfalls zu Setzungen und als Folge zu Undichtigkeiten.
Ferner sind in der US 48 71 199 eine Rohrverbindung und ein
Verfahren zur Herstellung derselben beschrieben, bei der die
Kegelbohrung einen Kegelwinkel von 30° bis 40° aufweist. Die
damit zusammenarbeitende Fläche der Mutter verläuft vorzugsweise
rechtwinklig zur Längsachse der Mutter, sie kann jedoch auch als
Schulter ausgebildet sein, die unter einem Winkel von 45° zur
Achse verläuft. Der Verbindungsabschnitt des Rohres wird durch
axiales Stauchen desselben in einem mehrteiligen Werkzeug herge
stellt. Dabei erfolgt eine Verformung derart, daß sich das Rohr
im Bereich des Verbindungsabschnittes in Falten legt. Die Falten
sollen dabei ausgeprägt erhalten bleiben, denn bei der späteren
Montage sollen die Falten durch Anziehen der Mutter weiter ver
formt werden. Diese Falten sollen einen federnden Ausgleich
bewirken, um auch bei hohen Innendruckspitzen dicht zu bleiben.
Von Nachteil bei einer solchen Ausbildung ist, daß bei dem an
stehenden Innendruck und insbesondere beim Auftreten von
Schwingungen ein Setzen der Verbindung eintreten kann, da der
elastische Federweg nicht ausreicht, so daß diese undicht wird
und nachgezogen werden muß.
Mit der DIN 2353, Stand Juni 1991, sind lötlose Rohrverschrau
bungen mit Schneidringen festgelegt, bei denen für verschiedene
Bauformen die Abmaße für mehrere Baureihen bestimmt sind. Die
Ausbildung der zugehörigen Überwurfmuttern ist in DIN 3870,
Stand Mai 1985, und die der Gewindezapfen in DIN 3853, Stand
November 1982, beschrieben. Die zugehörigen Schneidringe sind in
DIN 3861, Stand Mai 1994, oder Dichtkegel in DIN 3865, Stand Mai
1994, definiert. Die Überwurfmuttern oder Überwurfschrauben und
Verbindungskörper berücksichtigen dabei, daß auch im angezogenen
Zustand der Verbindung ein entsprechender axialer Freiraum zwi
schen Mutter und Verbindungskörper verbleibt, um ein Nachziehen
zu ermöglichen. Entsprechend sind der Dichtkegel bzw. der
Schneidring axial länger ausgebildet als es die Tiefe der Boh
rungen von Verbindungskörper und der Überwurfmutter erfordern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rohr für eine
Rohrverbindung mit einem Verbindungsabschnitt, eine Rohrverbin
dung und ein Verfahren zur Herstellung des Verbindungsabschnit
tes des Rohres zu schaffen, die gewährleisteten, daß eine dichte
Verbindung auch bei hohen Drücken und schwingender Beanspruchung
gegeben ist und erhalten bleibt, und darüber hinaus kostengün
stig herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Rohr gelöst, bei
dem der Verbindungsabschnitt durch Stauchen des Rohres in einem
mindestens zwei relativ zueinander in Richtung der Rohrachse
verstellbare Teilwerkzeuge aufweisenden Werkzeug unter Erhöhung
der Preßkraft bis zur Erreichung eines vorgegebenen Stauchweges
hergestellt ist, dessen erstes Teilwerkzeug eine entsprechend
der Kegelbohrung gestaltete erste kegelige Preßfläche als Be
standteil einer Bohrung und eine Anschlagfläche für die Anlage
der Stirnfläche des Rohres und dessen zweites Teilwerkzeug eine
zweite als Bohrung gestaltete kegelige Preßfläche aufweist,
welche einen Kegelwinkel von 90° besitzt, wobei die freie und
dem Stauchvorgang zu unterwerfende Rohrlänge, mit der das Rohr
über den kleinsten Durchmesser der zweiten kegeligen Preßfläche
zur Anschlagfläche vorsteht, der Länge eines nach DIN 3865,
Stand Mai 1994 genormten Dichtkegels, die sich aus der Differenz
der Längen L₃ und L₁ für die Ausführungsform A, Bild 1 zuzüglich
der sich aus DIN 3861, Stand Mai 1994, Bohrungsform W, ergeben
den Länge der kegeligen Bohrung ergibt, sowie zuzüglich der Län
ge eines gegebenenfalls vorgesehenen Rohrüberstandes, der kürzer
ist als der sich an die genormte Kegelbohrung anschließende
zylindrische Bohrungsabschnitt, und zuzüglich des Stauchweges,
welcher minimal 6 mm und maximal 8,5 mm beträgt, entspricht, und
daß der Relativweg, den die Teilwerkzeuge zueinander in Richtung
der Rohrachse bei der Herstellung ausgeführt haben, dem Stauch
weg entspricht, und wobei der Stauchweg zum größten verwendeten
Rohraußendurchmesser hin den Maximalwert annimmt.
Eine erfindungsgemäße Rohrverbindung zur Lösung dieser Aufgabe
ist gekennzeichnet durch die Verwendung des vorgenannten Rohres
mit einem Verbindungsabschnitt eines Verbindungskörpers, mit
einer von einer Stirnfläche desselben ausgehend sich verjüngen
den Kegelbohrung, an deren kleinsten Durchmesser sich eine erste
kreiszylindrische Bohrung, die eine Bohrungsform W nach
DIN 3861, Stand Mai 1994, aufweist, anschließt und mit einem auf der
von der ersten Stirnfläche ausgehenden Außenfläche angebrachten
Gewindeabschnitt und einer auf den Gewindeabschnitt aufschraub
baren Mutter mit einer zum Gewindeabschnitt des Verbindungskör
pers passenden Gewindebohrung, einer daran anschließenden und
sich entgegengesetzt zur Kegelbohrung des Verbindungskörpers
verjüngenden Kegelfläche und mit einer Bohrung, durch die das
Rohr hindurchgeführt ist.
Bei diesen Ausbildungen ist gewährleistet, daß der Verbindungs
abschnitt bei der Montage oder auch bei Wiederholmontagen nicht
verformt wird und bei den auftretenden Innendrücken und bei
schwingender Beanspruchung ein Lösen der Verbindung und damit
ein Undichtwerden derselben nicht eintreten kann. Der Verbin
dungsabschnitt ist dabei Bestandteil eines Verschraubungs
systems, bei dem Stutzen, Überwurfmutter und Rohr abgestimmte
Federkonstanten besitzen. Weder die Montagekräfte noch die Bela
stungskräfte durch Druckimpulse und Schwingungen bewirken ein
Setzen oder gar Lösen der Verbindung. Damit wird ein sicheres
Einspannen erzielt. Die axiale Spannkraft ist größenmäßig so
bemessen, daß ein sicheres und dichtes Einspannen unter Berück
sichtigung des maximalen Betriebsdruckes erhalten bleibt. Nach
den DIN-Vorschriften sind Baureihen genormt, welche jeweils nach
bestimmten maximal zulässigen Betriebsdrücken ausgelegt sind.
Es wurde festgestellt, daß die Herstellung eines Rohres mit
einem Verbindungsabschnitt, der eine sichere Halterung gewährt,
mit einem vorgegebenen Stauchweg von 6 mm bis 8,5 mm erreicht
werden kann, wobei der Stauchweg für den gesamten Durchmesserbe
reich der genormten Baureihen Anwendung finden kann. Dabei wird
eine Verformung in einem Maße erreicht, daß kein Setzen des
Verbindungsabschnittes eintritt, wenn eine Montage oder Wieder
holmontage durchgeführt wird. Dabei ist der Stauchweg in engen
Grenzen von 2,5 mm vom Rohraußendurchmesser abhängig zu bemes
sen; der Stauchweg steigt mit steigendem Durchmesser. Das Mate
rial des Rohres und die Wanddicke sind dabei ohne Bedeutung. Sie
sind lediglich von Bedeutung für die Preßkraft.
Bei Einhaltung des vorgegebenen Stauchweges wird erreicht, daß
bei der maximal zu erzielenden Spannkraft bei der Montage keine
weitere axiale Verformung des Verbindungsabschnittes eintritt.
Die Auslegung der Kegelbohrung des Verbindungskörpers und der
Mutter mit 24° bzw. 90° entspricht der bei Schneidringverschrau
bungen üblichen Ausbildung nach DIN 3861 bzw. 3870. Aus diesen
folgen auch die Toleranzen für die Bemessung der Kegelwinkel. So
beträgt die Toleranz für den Kegelwinkel der Kegelbohrung des
Verbindungskörpers ± 30 min. und für den Kegelwinkel der Kegel
fläche der Mutter ± 20 min.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß
die Kegelfläche der Mutter in die Bohrung mit einer Kurvenfläche
übergeht. Hierdurch wird die Kerbbeanspruchung verringert.
Neben der Möglichkeit, den Verbindungsabschnitt unmittelbar an
der Rohrendfläche beginnen zu lassen, ist es auch möglich, eine
Anordnung vorzusehen, bei der der ersten Spannfläche, die der
Kegelbohrung zugehörig ist, ein kreiszylindrischer Rohrabschnitt
vorgeschaltet ist. Dieser sitzt im montierten Zustand in einer
der Kegelbohrung nachgeschalteten kreiszylindrischen Bohrung des
Verbindungskörpers ein.
Dabei ist es möglich, daß zwischen der ersten Spannfläche und
der Außenfläche des Rohrabschnittes eine Stufe vorgesehen ist.
Der durch die Stufe gebildete Freiraum kann zur Aufnahme einer
Dichtung dienen.
Zur Anzugsbegrenzung ist vorgesehen, daß der größte Durchmesser
der der Kegelbohrung zugehörigen ersten Spannfläche des Verbin
dungsabschnittes in einer ringförmigen Anlageschulter endet.
Diese kommt bei Erreichen des maximalen Anzugswegs gegen die
Stirnfläche des Verbindungskörpers zur Anlage.
Eine verbesserte Abdichtung kann in Konkretisierung der Erfin
dung auch dadurch erzielt werden, daß zwischen dem Verbindungs
abschnitt und/oder den daran beidseitig anschließenden Rohrab
schnitten und den zugehörigen Bereichen des Verbindungskörpers
und der Mutter ein einen flüssigen oder pastösen Ausgangszustand
aufweisendes Dichtmittel angeordnet ist. Ferner ist es auch
möglich, die Feindichtung noch dadurch zu verbessern, daß zwi
schen der Stirnfläche des der ersten Spannfläche vorgeordneten
Rohrabschnittes und der Ringschulter der Bohrung des Verbin
dungskörpers eine Dichtung in Form einer Scheibe angeordnet ist.
Ferner kann zur Erzielung einer verbesserten Feindichtung vor
gesehen sein, daß außen auf dem Verbindungsabschnitt des Rohres
eine Dichtung aufsitzt, die einen zwischen der Stirnfläche des
Verbindungskörpers und der Anlageschulter des Verbindungsab
schnittes eingespannten Dichtansatz aufweist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Rohres mit
einem Verbindungsabschnitt, der eine erste kegelige Spannfläche
und eine zu dieser entgegengerichtet verlaufende zweite kegelige
Spannfläche aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr
in einem mehrteiligen Werkzeug, das zumindest die Kontur in Form
von kegeligen Preßflächen zur Bildung der ersten und zweiten
Spannfläche aufweist, mit einem Überstand des Rohres über den
kleinsten Durchmesser der zweiten kegeligen Preßfläche zur An
schlagfläche eingespannt wird, der der Länge eines nach DIN 3865,
Stand Mai 1994 genormten Dichtkegels, die sich aus der
Differenz der Längen L₃ und L₁ für die Ausführungsform A, Bild 1
zuzüglich der sich aus DIN 3861, Stand Mai 1994, Bohrungsform W,
ergebenden Länge der kegeligen Bohrung ergibt, sowie zuzüglich
der Länge eines gegebenenfalls vorzusehenden Rohrüberstandes,
der kürzer ist als der sich an die genormte Kegelbohrung an
schließende zylindrische Bohrungsabschnitt und zuzüglich eines
Stauchweges, welcher minimal 6 mm und maximal 8,5 mm beträgt,
entspricht, und die Teilwerkzeuge mit steigender Preßkraft be
aufschlagt werden, bis ein Relativweg zwischen beiden zurückge
legt ist, der dem Stauchweg entspricht, wobei zum größten ver
wendeten Rohraußendurchmesser hin ein Stauchweg vorgegeben wird,
der den Maximalwert annimmt.
Bei dünnwandigen Rohren kann es ferner sinnvoll sein, das Rohr
in der Bohrung bei der Verformung zu stützen.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorge
schlagen, daß auf mindestens eine der Spannflächen des Verbin
dungsabschnittes und/oder mindestens einen der an den Verbin
dungsabschnitt beidseitig anschließenden Rohrabschnitte ein
Dichtmittel in flüssiger oder pastöser Form aufgetragen oder dem
zu verformenden Rohr ein Dichtungselement zugeordnet und mit
verformt wird.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Rohrverbindung nach der
Erfindung und eines Werkzeuges sowie der Herstellungsablauf der
Verformung des Rohres zur Erzeugung eines Verbindungsabschnittes
sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und anhand dersel
ben erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Rohrverbindung,
bei der der Verbindungsabschnitt des Rohres un
mittelbar von einer Rohrendfläche ausgeht,
Fig. 2 eine Ausführungsform der Rohrverbindung, bei der
dem Verbindungsabschnitt des Rohres ein kreiszy
lindrischer Rohrabschnitt vorgeschaltet ist,
Fig. 3 eine gegenüber Fig. 2 abgewandelte Ausführungs
form mit einer Schulter zur Begrenzung des An
zugsweges bei Erreichen/Überschreiten der maximal
zulässigen Spannkraft,
Fig. 4 eine Ausführungsform ähnlich Fig. 3, wobei je
doch in einem Freiraum zwischen der Spannfläche
des Verbindungsabschnittes und der Kegelbohrung
eine Dichtung eingelegt ist,
Fig. 5 eine gegenüber Fig. 4 abgewandelte Ausführungs
form, bei der auf Teilbereiche des Verbindungs
abschnittes und der daran anschließenden Rohr
abschnitte ein flüssiges oder pastöses Dichtmit
tel aufgetragen ist,
Fig. 6 eine Ausführungsform, bei der zwischen der Rohr
endfläche und der Stufe des Verbindungskörpers
eine Dichtscheibe eingesetzt ist,
Fig. 7 eine Ausführungsform im Halblängsschnitt, mit
einer ein verkürztes Gewinde aufweisenden Mutter
und einer Dichtung zwischen Verbindungskörper und
Mutter,
Fig. 8 eine Ausführungsform entsprechend Fig. 3, wobei
auf der Außenfläche des Verbindungsabschnittes
eine Dichtung aufsitzt, und daneben einen Quer
schnitt durch die ringförmige Dichtung als Ein
zelteil,
Fig. 9 eine Ausführungsform mit einem vor der Verformung
eingelegten Dichtelement,
Fig. 10 ein Werkzeug zur Herstellung der Rohrverbindung,
und zwar in der oberen Hälfte vor der Verformung
des Rohres und in der unteren Hälfte nach der
Verformung des Rohres und
Fig. 11 eine abgewandelte Ausführungsform des Werkzeuges
nach Fig. 9 mit einer zusätzlichen Stützung des
Rohres in der Bohrung, ebenfalls in der oberen
Hälfte vor der Verformung und in der unteren
Hälfte nach Beendigung der Verformung des Rohres
zur Erstellung des Befestigungsabschnittes.
Fig. 1 zeigt eine montierte Rohrverbindung mit dem Verbindungs
körper 1, der darauf aufgeschraubten Mutter 2 und dem zwischen
beiden unter Zuhilfenahme des Verbindungsabschnittes 4 aufgenom
menen Rohr 3.
Von der Stirnfläche 5 des Verbindungskörpers 1 geht eine auf der
Längsachse 31 der im Halbschnitt dargestellten Rohrverbindung
zentrierte Kegelbohrung 6 aus, die sich von der Stirnfläche 5
nach innen verjüngt. Die Kegelbohrung 6 geht an ihrem kleinsten
Durchmesser in eine kreiszylindrische Bohrung 7 über, die mit
einer Ringschulter 8 in der hierzu im Durchmesser verringerten
Durchgangsbohrung 9 endet. Auf der Außenfläche des Verbindungs
körpers 1 ist ein Gewindeabschnitt 10 vorgesehen, der von der
Stirnfläche 5 ausgeht. Die Kegelbohrung 6 des Verbindungskörpers
1 weist einen Kegelwinkel A auf, der 24° beträgt. Der zulässige
Toleranzbereich liegt bei ± 30 min.
Die auf den Verbindungskörper 1 aufgeschraubte Mutter 2 besitzt
eine Bohrung 11, die mit einem Gewinde 12 versehen ist, welches
passend zum Gewinde 10 des Verbindungskörpers 1 ausgebildet ist.
An die Bohrung 11 schließt sich eine Kegelfläche 13 an, deren
Kegelwinkel mit B bezeichnet ist und mit 90° mit einer Toleranz
von ± 20 min. bemessen ist. Die Kegelfläche 13 verläuft entge
gengesetzt zur Kegelbohrung 6 des Verbindungskörpers 1. Die
Kegelfläche 13 geht mit einer Kurvenfläche 14 in die Bohrung 15
über. Die Mutter 2 kann auf der Außenfläche mit Schlüsselflächen
versehen sein, um sie festziehen zu können. Desgleichen kann
auch der Verbindungskörper 1 mit einer Schlüsselfläche versehen
sein, die sich an das Gewinde 10 anschließt. Bei einer Ausbil
dung als Geradverschraubung sind zwei der vorgenannten Anschlüs
se in Form der Kegelbohrung vorgesehen, die über die Durchgangs
bohrung 9 miteinander verbunden und einander entgegengerichtet
sind. Die Längen der Gewindeabschnitte 10, 12 sind so bemessen,
daß bei Festanzug eine Überdeckung mit einer Gewindeganganzahl
erreicht wird, die nach der maximal zulässigen axialen Spann
kraft für den Anzug der Verbindung ausgelegt ist.
Zwischen der Kegelbohrung 6 und der Kegelfläche 13 ist das Rohr
3 mit seinem Verbindungsabschnitt 4 aufgenommen. Der Verbin
dungsabschnitt 4 ist durch Herausformen aus dem normalen Rohr
durchmesser durch axiales Stauchen entstanden. Der Verbindungs
abschnitt 4 weist eine erste Spannfläche 16 auf, die gegengleich
zur Kegelbohrung 6 ausgebildet ist und mit dieser in Flächen
kontakt ist. Die kegelige erste Spannfläche 16 geht unmittelbar
von der Stirnfläche 17 des Rohres 3 aus. Die erste Spannfläche
16 endet in einer Anlageschulter 18, die radial nach außen ver
läuft und zur Anzugsbegrenzung der Mutter 2 und damit des Ver
bindungsabschnittes 4 dient. Der Anzug wird dadurch begrenzt,
daß die Anlageschulter 18 an der Stirnfläche 5 des Verbindungs
körpers 1 zur Anlage kommt. Im Anschluß an die Anlageschulter 18
ergibt sich ein freiliegender Abschnitt, der in einen auf die
normale Wandung des Rohres 3 zu verlaufenden Abschnitt übergeht
und auf dessen Außenfläche die zweite Spannfläche 19 angebracht
ist, die als kegelige Fläche gestaltet ist und deren Kegelwinkel
90° beträgt. Hieran schließt sich der Rohrabschnitt 20 des Roh
res 3 an, welcher durch die Bohrung 15 der Mutter 2 nach außen
hindurchgeführt ist.
Bei der Ausführungsform der Rohrverbindung gemäß Fig. 2 ist der
ersten Spannfläche 16 des Verbindungsabschnittes 4 ein kreiszy
lindrischer Rohrabschnitt 21 vorgeschaltet, der mit seiner Au
ßenfläche in der kreiszylindrischen Bohrung 7 des Verbindungs
körpers 1 einsitzt und dessen Stirnfläche 17a vor der Ringschul
ter 8 endet. Auch bei dieser Lösung ist ein flächiger Kontakt
zwischen der Kegelbohrung 6 und der ersten Spannfläche 16 sowie
der Kegelfläche 13 der Mutter 2 und der zweiten Spannfläche 19
des Verbindungsabschnittes 4 des Rohres 3 gegeben. Der Verbin
dungsabschnitt 4 weist jedoch keine Anschlagfläche zum Anlaufen
an die Stirnfläche 5 des Verbindungskörpers 1 auf.
Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, die im wesentlichen der
gemäß Fig. 2 entspricht. Es ist ebenfalls ein zylindrischer
Rohrabschnitt 21 der ersten Spannfläche 16 vorgeschaltet, wel
cher mit der Stirnfläche 17a versehen ist, die vor der Ring
schulter 8 endet. Der Befestigungsabschnitt 4 ist in diesem Fall
mit einer Anlageschulter 18 versehen, die zur Anzugsbegrenzung
der Mutter 2 und damit des Verbindungsabschnittes 4 zum Verbin
dungskörper 1 dient, indem sie an der Stirnfläche 8 des Verbin
dungskörpers 15 zur Anlage kommt. Auch bei dieser Ausführungs
form liegt die zweite Spannfläche 19 flächig an der Kegelfläche
13 der Mutter 2 an.
Bei der Ausführungsform gem. Fig. 4 ist die erste Spannfläche
16 zu der Ausführungsform gem. Fig. 3 kürzer ausgebildet. Die
Außenfläche 22 des zylindrischen Rohrabschnittes 21 geht mit
einer Stufe 23 in die erste Spannfläche 16 über, so daß zwischen
der Stufe 23 und der Außenfläche 22 sowie der Kegelbohrung 6 ein
Freiraum gebildet wird, in den eine Dichtung 24 eingelegt ist.
Die zweite Spannfläche 19 ist ebenfalls kegelig ausgebildet, wie
die Kegelfläche 13 der Mutter 2, und mit dieser in einem flächi
gen Kontakt. Das Rohr 3 ist mit dem Rohrabschnitt 20 aus der
Mutter 2 herausgeführt.
Durch die Dichtung 24 wird die Feinabdichtung der Rohrverbindung
verbessert. Diese ist gegenüber Lösungen, bei denen die Verbin
dung zwischen Rohr und Verbindungskörper bzw. Mutter durch einen
separaten Schneid- oder Klemmring hergestellt ist, durch Entfall
von Spalten verbessert.
Aus Fig. 5 ist eine gegenüber Fig. 4 abweichende Ausführung
hinsichtlich der Feinabdichtung ersichtlich. Zwischen der in der
Kegelbohrung 6 flächig einsitzenden ersten Spannfläche 16 und
der Außenfläche 22 des vorgeschalteten zylindrischen Rohrab
schnittes 21 ist ein Dichtmittel vorgesehen, das in pastöser
oder flüssiger Form auf diese Flächen aufgebracht ist. Die dar
aus entstehende Dichtung ist mit 24a bezeichnet. Ebenso ist
zwischen dem aus der Mutter 2 herausgeführten Rohrabschnitt 20
des Rohres 3 und der Bohrung 15 der Mutter eine Dichtung 24a,
die in pastöser oder flüssiger Form auf die Außenfläche des
Rohres 3 aufgebracht ist, vorhanden.
Fig. 6 zeigt eine Anordnung, bei der das Rohr 3 mit dem Ver
bindungsabschnitt 4 zwischen dem Verbindungskörper 1 und der
Mutter 2 eingespannt ist und deren in der Bohrung 7 des Verbin
dungskörpers 1 einsitzender Rohrabschnitt 21 sich mit seiner
Stirnfläche 17a gegen eine Dichtung 24b in Form eines flachen
Ringes abstützt, der mit seiner anderen Seite gegen die Ring
schulter 8 der Bohrung 7 anliegt.
Die Fig. 7 zeigt eine weitere Variante der Rohrverbindung, bei
der die Gewinde von Verbindungskörper 1 und Mutter 2 verkürzt
ausgebildet sind und sich nur mit einer Länge im angezogenen
Zustand überdecken, die nach der maximal zulässigen axialen
Spannkraft bemessen ist. Ferner weist die Mutter 2 in ihrer
Bohrung eine bezüglich der Längsachse 31 radial verlaufende
Fläche 41 auf. Zwischen dieser Fläche 41 und der Stirnfläche 5
des Verbindungskörpers 1 ist eine Dichtung 24c eingespannt,
welche die Spalte zwischen dem Verbindungskörper 1, dem Verbin
dungsabschnitt 4 des Rohres 3 und der Mutter 2 abdichtet.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Abdichtung, wobei
auf die Außenseite des Verbindungsabschnittes 4 des Rohres 3
eine Dichtung 24d aufgesetzt ist. Diese weist, wie insbesondere
der Darstellung der Dichtung 24d als Einzelteil zu entnehmen
ist, einen radial nach innen gerichteten ringförmigen Dichtan
satz 42 auf, der im angezogenen Zustand der Rohrverbindung zwi
schen der Stirnfläche 5 des Verbindungskörpers 1 und der radia
len Anlageschulter 18 des Verbindungsabschnittes 4 des Rohres 3
eingespannt ist.
Fig. 9 zeigt eine weitere, abgewandelte Ausführungsform der
Abdichtung, wobei zwischen der Kegelbohrung des Verbindungskör
pers 1 und der zylindrischen ersten kegeligen Spannfläche des
Verbindungsabschnittes eine Dichtung 43 angeordnet ist, die vor
dem Umformen dem Rohr 3 zugeordnet und mit verformt wurde.
Die Form des Verbindungsabschnittes 4 gemäß Fig. 1 bis 9 ist
durch Stauchen eines Rohres in einem Werkzeug entstanden, wie es
beispielsweise in Fig. 9 dargestellt ist. Aus der oberen Hälfte
ist die gegenseitige Zuordnung des einteiligen Stutzens 26 zur
mehrteilig aufgebauten Spannbacke 32 vor der Verformung des
Rohres 36 dargestellt. In der unterhalb der Längsachse 31 darge
stellten Stellung befinden sich Stutzen 26 und Spannbacke 32 in
einer angenäherten, d. h. eingefahrenen Position, wobei der Ver
bindungsabschnitt 4 ausgeformt dargestellt ist. Der Stutzen 26
umfaßt einen einseitig vorstehenden Ansatz 27. Ausgehend von der
Stirnfläche 30 des Ansatzes 27 ist eine erste kegelig sich ver
jüngende Preßfläche 28 vorhanden, die in eine kreiszylindrische
Sackbohrung 29 übergeht, die in der Bodenfläche 29a endet. Der
Stutzen 26 kann durch einen Kraftantrieb, z. Bsp. einen Hydrau
likzylinder in Richtung auf die Spannbacke 32 entlang der Längs
achse 31 zu bewegt werden. Die Spannbacke 32 ist beispielsweise
aus zwei Hälften 32a, 32b aufgebaut und klemmt radial das Rohr
36 mit der Spannbohrung 35 so ein, daß es axial unverschieblich
gehalten ist. Die Spannbacke 32 besitzt eine Bohrung 33, die
größer bemessen ist als der Außendurchmesser des Ansatzes 27 des
Stutzens 26, so daß dieser in die Bohrung 33 eintauchen kann.
Die Bohrung 33 geht in eine entgegen der Verjüngungsrichtung der
kegeligen Preßfläche 28 des Stutzens 26 sich verjüngende zweite
kegelige Preßfläche 34 über, welche in der Spannbohrung 35, die
sich gegen die Außenfläche des Rohres 36 anlegt, mit ihrem
kleinsten Durchmesser Dmin. endet. Hierzu kann die Spannbohrung 35
beispielsweise mit reibwerterhöhenden Mitteln versehen sein und
in die Oberfläche des Rohres 36 eingreifen.
In Fig. 10, obere Hälfte, ist das Rohr 36 von den beiden Spann
backen 32a, 32b radial und damit auch axial eingespannt gehal
ten. Die Eintauchlänge des Rohres 36 bzw. die Länge, mit der
dieses axial in Richtung Stutzen 26 über die Spannbacken 32
vorsteht, ist vorbestimmt. Die Länge L setzt sich zusammen aus
der Summe der Längen eines genormten Dichtkegels, die sich aus
der Differenz der Längen L₃ und L₁ für die Ausführungsform A,
Bild 1 nach DIN 3865, Stand Mai 1994, zuzüglich der sich aus DIN 3861,
Stand Mai 1994, Bohrungsform W, ergebenden Länge der kege
ligen Bohrung ergibt, sowie der Länge eines gegebenenfalls vor
gesehenen Rohrüberstandes (Länge Y), der kürzer ist als der sich
an die genormte Kegelbohrung anschließende zylindrische Boh
rungsabschnitt, und der Länge des Stauchweges X, der 6 mm bis
8,5 mm je nach Rohraußendurchmesser gewählt wird. Der Rohrüber
stand errechnet sich demnach für jeweils ein Rohr mit einem
Außendurchmesser von 10 mm bzw. 38 mm bei den Baureihen S bzw.
L und ohne Rohrüberstand (Y = 0) wie folgt:
Das Rohr 36 liegt mit seiner Stirnfläche 37 an dem Boden 29a der
Sackbohrung 29 an. Durch Bewegung des Stutzens 26 nach rechts um
den Stauchweg von 6 mm bis 8,5 mm wölbt sich die Wandung des
Rohres 36 nach außen auf und legt sich an der kegeligen Preß
fläche 28 des Stutzens 26 bzw. der kegeligen Preßfläche 34 der
Spannbacke 32 an. Gleichzeitig erfolgt dabei ein Anstauchen
einer Anschlagfläche in Richtung auf die Stirnfläche 30 des
Stutzens 27. Die Preßkraft P, mit der der Stutzen 26 das Rohr 36
verformt, wird soweit erhöht, bis der vorgegebene Stauchweg,
das ist der axiale Relativweg, den der Stutzen 26 zur Spannbacke
32 zurücklegt, erreicht ist, wobei sich die Spannflächen in der
gewünschten Weise ausbilden. Die dazu erforderliche Preßkraft P
überschreitet dabei die Spannkraft S, die sich beim Anzug der
Mutter durch den vorgegebenen Anzugsweg einstellt, unter Berück
sichtigung des Gewindes erheblich.
Bei der Ausgestaltung des Werkzeuges gem. Fig. 11 ist dem Stut
zen 26 zentral bezüglich der Achse 31 ein Stützzapfen 40 ange
formt, der vom Boden 29a über die Stirnfläche 30 des Ansatzes 27
axial in Richtung auf das Rohr 36 vorsteht und in dessen Bohrung
39 zur Stützung eintaucht. Eine solche Stützung kann insbesonde
re bei dünnwandigen Rohren vorteilhaft sein.
Bezugszeichenliste
1 Verbindungskörper
2 Mutter/Überwurfmutter
3, 3a Rohr
4 Verbindungsabschnitt
5 Stirnfläche
6 Kegelbohrung
7 Bohrung
8 Ringschulter
9 Bohrung/Durchgangsbohrung
10 Gewinde
11 Bohrung
12 Gewinde
13 Kegelfläche
14 Kurvenfläche
15 Bohrung
16 erste Spannfläche
17, 17a Stirnfläche
18 Anlageschulter
19 zweite Spannfläche
20, 21 Rohrabschnitt
22 Außenfläche
23 Stufe
24, 24a, 24b, 24c, 24d Dichtung
25
26 Stutzen/erstes Teilwerkzeug
27 Ansatz
28 erste keglige Preßfläche
29 Sackbohrung
29a Boden der Sackbohrung
30 Stirnfläche
31 Längsachse/Rohrachse
32 Spannbacke/zweites Teilwerkzeug
32a, 32b Spannbackenhälften
33 Bohrung
34 zweite kegelige Preßfläche
35 Spannbohrung
36 Rohr
37 Stirnfläche
38
39 Bohrung
40 Stützzapfen
41 Fläche
42 Dichtansatz
43 Dichtungselement
A Kegelwinkel der Kegelbohrung des Verbindungskörpers
B Kegelwinkel der Kegelfläche der Mutter
S Spannkraft
P Preßkraft
W Werkzeug
X Stauchung
Y Rohrüberstand
Dmin. Kleinster Durchmesser
2 Mutter/Überwurfmutter
3, 3a Rohr
4 Verbindungsabschnitt
5 Stirnfläche
6 Kegelbohrung
7 Bohrung
8 Ringschulter
9 Bohrung/Durchgangsbohrung
10 Gewinde
11 Bohrung
12 Gewinde
13 Kegelfläche
14 Kurvenfläche
15 Bohrung
16 erste Spannfläche
17, 17a Stirnfläche
18 Anlageschulter
19 zweite Spannfläche
20, 21 Rohrabschnitt
22 Außenfläche
23 Stufe
24, 24a, 24b, 24c, 24d Dichtung
25
26 Stutzen/erstes Teilwerkzeug
27 Ansatz
28 erste keglige Preßfläche
29 Sackbohrung
29a Boden der Sackbohrung
30 Stirnfläche
31 Längsachse/Rohrachse
32 Spannbacke/zweites Teilwerkzeug
32a, 32b Spannbackenhälften
33 Bohrung
34 zweite kegelige Preßfläche
35 Spannbohrung
36 Rohr
37 Stirnfläche
38
39 Bohrung
40 Stützzapfen
41 Fläche
42 Dichtansatz
43 Dichtungselement
A Kegelwinkel der Kegelbohrung des Verbindungskörpers
B Kegelwinkel der Kegelfläche der Mutter
S Spannkraft
P Preßkraft
W Werkzeug
X Stauchung
Y Rohrüberstand
Dmin. Kleinster Durchmesser
Claims (15)
1. Rohr (3) mit einem zumindest an einem seiner beiden Enden
durch Verformung des Rohrendes angebrachten Verbindungs
abschnitt (4), der zwei als Kegelflächen gestaltete und
gegeneinander gerichtete Spannflächen (16, 19) aufweist,
wobei der Verbindungsabschnitt (4) zur Aufnahme mit seiner
ersten Spannfläche (16) in einer nach der Norm für Schneid
ringe (DIN 3861, Stand Mai 1994, Bohrungsform W) für ver
schiedene Rohraußendurchmesser gestalteten Kegelbohrung
(6), wobei diese Bestandteil eines Verbindungskörpers (1)
oder einer Anschlußbohrung eines sonstigen Körpers ist und
zur Abstützung mit seiner zweiten Spannfläche (19) gegen
eine einen Kegelwinkel von 90° aufweisende und als Bohrung
gestaltete Kegelfläche (13) einer zum Verbindungskörper (1)
passenden Überwurfmutter (2) oder zur Anschlußbohrung pas
senden Überwurfschraube, die über das Rohr (3) schiebbar
ist, bestimmt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verbindungsabschnitt (4) durch Stauchen des Rohres
(3) in einem mindestens zwei relativ zueinander in Richtung
der Rohrachse (31) verstellbare Teilwerkzeuge (26, 32)
aufweisenden Werkzeug unter Erhöhung der Preßkraft (P) bis
zur Erreichung eines vorgegebenen Stauchweges (X) herge
stellt ist, dessen erstes Teilwerkzeug (26) eine entspre
chend der Kegelbohrung (6) gestaltete erste kegelige Preß
fläche (28) als Bestandteil einer Bohrung und eine An
schlagfläche (29a) für die Anlage der Stirnfläche (37) des
Rohres (3) und dessen zweites Teilwerkzeug (32) eine zweite
als Bohrung gestaltete kegelige Preßfläche (34) aufweist,
welche einen Kegelwinkel von 90° besitzt, wobei die freie
und dem Stauchvorgang zu unterwerfende Rohrlänge (L), mit
der das Rohr über den kleinsten Durchmesser (Dmin.) der
zweiten kegeligen Preßfläche (34) zur Anschlagfläche (29a)
vorsteht, der Länge eines nach DIN 3865, Stand Mai 1994
genormten Dichtkegels, die sich aus der Differenz der Län
gen L₃ und L₁ für die Ausführungsform A, Bild 1 zuzüglich
der sich aus DIN 3861, Stand Mai 1994, Bohrungsform W,
ergebenden Länge der kegeligen Bohrung ergibt, sowie zu
züglich der Länge eines gegebenenfalls vorgesehenen Rohr
überstandes (Länge Y), der kürzer ist als der sich an die
genormte Kegelbohrung anschließende zylindrische Bohrungs
abschnitt, und zuzüglich der Länge des Stauchweges (Länge
X), welcher minimal 6 mm und maximal 8,5 mm beträgt, ent
spricht, und daß der Relativweg, den die Teilwerkzeuge (26,
32) zueinander in Richtung der Rohrachse (31) bei der Her
stellung ausgeführt haben, dem Stauchweg (X) entspricht,
und wobei der Stauchweg (X) zum größten verwendeten Rohr
außendurchmesser hin den Maximalwert annimmt.
2. Rohr nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der der Kegelbohrung (6) zugehörigen ersten Spannfläche
(16) des Verbindungsabschnittes (4) ein kreiszylindrischer
Rohrabschnitt (21) vorgeordnet ist.
3. Rohr nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der ersten Spannfläche (16) und der Außenflä
che (22) des Rohrabschnittes (21) eine Stufe (23) vorgese
hen ist.
4. Rohr nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem durch die Stufe (23) gebildeten Freiraum eine
Dichtung (24) angeordnet ist (Fig. 4).
5. Rohr nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der größte Durchmesser der ersten Spannfläche (16) des
Verbindungsabschnittes (4) in einer ringförmigen Anlage
schulter (18) endet (Fig. 8).
6. Rohrverbindung mit einem Rohr (3), das einen Verbindungs
abschnitt (4) gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 auf
weist, mit einem Verbindungskörper (1) mit einer von einer
Stirnfläche (5) desselben ausgehend sich verjüngenden Ke
gelbohrung (6), an deren kleinsten Durchmesser sich eine
erste kreiszylindrische Bohrung (7), die eine Bohrungsform
W nach DIN 3861, Stand Mai 1994, aufweist, anschließt und
mit einem auf der von der ersten Stirnfläche (5) ausgehen
den Außenfläche angebrachten Gewindeabschnitt (10) und
einer auf den Gewindeabschnitt (10) aufschraubbaren Mutter
(2) mit einer zum Gewindeabschnitt (10) des Verbindungs
körpers (1) passenden Gewindebohrung (11), einer daran
anschließenden und sich entgegengesetzt zur Kegelbohrung
(6) des Verbindungskörpers (1) verjüngenden Kegelfläche
(13) und mit einer Bohrung (15), durch die das Rohr (3, 3a)
hindurchgeführt ist.
7. Rohrverbindung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kegelfläche (13) der Mutter (2) in die Bohrung (15)
mit einer Kurvenfläche (14) übergeht.
8. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Verbindungsabschnitt (4) und/oder den
daran beidseitig anschließenden Rohrabschnitten (20, 21)
und den zugehörigen Bereichen des Verbindungskörpers (1)
und der Mutter (2) ein einen flüssigen oder pastösen Aus
gangszustand aufweisendes Dichtmittel (24a) angeordnet ist.
9. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Stirnfläche (17a) des der ersten Spann
fläche (16) vorgeordneten Rohrabschnittes (21) und der
Ringschulter (8) der Bohrung (7) des Verbindungskörpers (1)
eine Dichtung (24b) in Form einer Scheibe angeordnet ist.
10. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß außen auf dem Verbindungsabschnitt (4) des Rohres (3)
eine Dichtung (24d) aufsitzt, die einen zwischen der Stirn
fläche (5) des Verbindungskörpers (1) und der Anlageschul
ter (18) des Verbindungsabschnittes (4) eingespannten
Dichtansatz (4) aufweist.
11. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Dichtung (24c) zwischen der Stirnfläche (5) des
Verbindungskörpers (1) und einer radial verlaufenden Fläche
(41) in der Bohrung der Mutter (2) angeordnet ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines Rohres mit einem Verbin
dungsabschnitt, der eine erste kegelige Spannfläche (16)
und eine dieser entgegengesetzt verlaufende zweite kegelige
Spannfläche (19) aufweist, insbesondere für eine Rohrver
bindung nach einem der Ansprüche 6 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohr (3) in einem mehrteiligen Werkzeug (26, 32),
das zumindest die Kontur in Form von kegeligen Preßflächen
(28, 34) zur Bildung der ersten und zweiten Spannfläche
(16, 19) aufweist, mit einem Überstand des Rohres (3) über
den kleinsten Durchmesser (Dmin.) der zweiten kegeligen
Preßfläche (34) zur Anschlagfläche (29a) eingespannt wird,
der der Länge eines nach DIN 3865, Stand Mai 1994 genormten
Dichtkegels, die sich aus der Differenz der Längen L₃ und L₁
für die Ausführungsform A, Bild 1 zuzüglich der sich aus
DIN 3861, Stand Mai 1994, Bohrungsform W, ergebenden Länge
der kegeligen Bohrung ergibt, sowie zuzüglich der Länge
eines gegebenenfalls vorzusehenden Rohrüberstandes (Y), der
kürzer ist als der sich an die genormte Kegelbohrung an
schließende zylindrische Bohrungsabschnitt und zuzüglich
eines Stauchweges, welcher minimal 6 mm und maximal 8,5 mm
beträgt, entspricht und die Teilwerkzeuge (26, 32) mit
steigender Preßkraft (P) beaufschlagt werden, bis ein Rela
tivweg zwischen beiden zurückgelegt ist, der dem Stauchweg
(X) entspricht, wobei zum größten verwendeten Rohraußen
durchmesser hin ein Stauchweg vorgegeben wird, der den
Maximalwert annimmt.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohr (3, 3a) bei der Verformung durch die Preßkraft
(P) in seiner Bohrung gestützt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf mindestens eine der Spannflächen (16, 19) des Ver
bindungsabschnittes (4) und/oder mindestens einen der an
den Verbindungsabschnitt (4) beidseitig anschließenden
Rohrabschnitte (20, 21) ein Dichtmittel (24a) in flüssiger
oder pastöser Form aufgetragen wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß vor dem Umformen ein Dichtungselement dem zu verformen
den Rohr (3) zugeordnet und mit verformt wird (Fig. 9).
Priority Applications (5)
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Family
ID=6517618
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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