DE19511063A1

DE19511063A1 - Rohr mit einem Anschlußabschnitt für eine Rohrverbindung und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE19511063A1
Application number: DE19511063A
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl Ing Felder; Thomas Dipl Ing Hanke; Arnold Dipl Ing Barth
Original assignee: GKN Walterscheid GmbH
Current assignee: Walterscheid GmbH
Priority date: 1994-05-07
Filing date: 1995-03-25
Publication date: 1995-11-09
Anticipated expiration: 2015-03-26
Also published as: DE19511063C2

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 D_min. 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
D_min. Kleinster Durchmesser

Claims

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 (D_min.) 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 (D_min.) 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).