DE2849057A1

DE2849057A1 - Verfahren zum verbinden zweier rohrenden aus metall

Info

Publication number: DE2849057A1
Application number: DE19782849057
Authority: DE
Inventors: Karl Heinz Vahlbrauk
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-11-11
Filing date: 1978-11-11
Publication date: 1980-05-14

Description

Verfahren zum Verbinden zweier Rohrenden aus
Metall Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden zweier Rohrenden aus Metall, bei dem die Rohrenden beidseitig in eine Verbindungshülse eingeschoben und durch Verringerung des Durchmessers der Verbindungshülse in ihr befestigt werden.
In der modernen Installationstechnik sind für Rohrverbindungen insbesondere zwei Grundziele gesteckt: Einerseits soll die hergestellte Verbindung besonders einfach und mit wenigen Teilen hergestellt werden können, insbesondere in der Vorfertigung oder auf der Baustelle, zum anderen sind die ständig steigenden Anforderungen an die Beständigkeit, Dichtigkeit und Druckfestigkeit zu erfüllen.
Es ist bei Installationsrohrleitungen und komunalen Versorgungsleitungen üblich, die Verbindungen zu schweißen, zu löten oder zu verschrauben. Verleger verarbeiten sogenannte Handelsrohre z.B. durch Autogen- oder Schutzgasschweißungen zu Heizungsrohrleitungen. Trinkwasserleitun- gen aus feuerverzinkten Stahlrohren müssen bisher mit teuren Gewindefittings unter sehr hohem Zeitaufwand verlegt werden. Schließlich ist eine wirklich praktikable industrielle Vorfertigung bisher daran gescheitert, daß keine zumindest zum Teil automatisierungsfähige Fertigungsmethoden zur Verfügung standen.
Es ist ein Verfahren der eingangs angegebenen Art bekannt, bei dem unter Verwendung von Hydraulikwerkzeugen die Verbindungshülse unter radialer Verformung sowohl der Verbindungshülse als auch der Rohrenden auf den Rohrenden verpreßt werden. Diese bekannte Verfahrensweise hat jedoch den Nachteil, daß die Verpressung nur in einem geringen Bereich der Verbindung erfolgt und zwischen den Rohrenden und der Verbindungshülse Ringspalte im übrigen Verbindungsbereich verbleiben, die einerseits die Spaltkorrosion begünstigen und andererseits eine nachträgliche Feuerverzinkung mit Säure- bzw. Laugenvorbehandlung unmöglich machen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art zu schaffen, das einerseits mit einem Minimum an Bauteilen auskommt und selbst einfach ausgeführt werden kann und das andererseits zu einer Rohrverbindung führt, die im gesamten Verbindungsbereich ohne eine bleibende Verformung der Rohrenden zu einer vollständigen Dichtheit führt, so daß eine Spaltkorrosion praktisch ausgeschlossen ist, und nachträglich ohne jede Beeinträchtigung der Verbindung feuerverzinkt oder kunststoffbeschichtet werden kann.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Verbindungshülse, deren Innendurchmesser geringfügig kleiner als der Außendurchmesser der zu verbindenden Rohrenden ist, durch Erwärmung auf einen Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser der Rohrenden aufgeweitet wird, daß danach die Rohrenden in die Verbindungshülse eingeschoben werden und daß durch anschließende Abkühlung die Verbindungshülse auf die ein- geschobenen Rohrenden unter Erzeugung einer Ringspannung aufgeschrumpft wird, wobei die durch die Durchmesserdifferenzen zwischen Rohrenden und Verbindungshülse und die Ringspannung hervorgerufenen Verformungen innerhalb des elastischen Bereichs des Rohrwerkstoffs gehalten werden. Es weist also die Verbindungshülse im normalen oder kalten Zustand ein Untermaß auf, das durch Erwärmung auf ein ausreichendes Übermaß gebracht wird. In diesem Zustand werden die Rohrenden eingeschoben. Beim Abkühlen schrumpft die Verbindungshülse auf der gesamten Länge des Einsteckbereichs auf, wobei die Rohrenden nur in einem solchen Maß verformt werden, daß ihr elastischer Bereich nicht überschritten wird. Somit werden für die Herstellung der Verbindung nach der Erfindung keinerlei zusätzliche Bauteile benötigt. Es genügt ein einfacher Erwärmungsvorgang für die Verbindungshülse und ein einfacher Einschubvorgang für die Rohrenden, nach deren Durchführung der Abkühlvorgang zur gewünschten sicheren Verbindung führt. Der gesamte Verbindungsbereich ist bereits durch diese Verfahrensweise sicher verschlossen, so daß einerseits die so nachteilige Spaltkorrosion verhindert wird und andererseits eine nachträgliche Feuerverzinkung mit Säure- bzw. Laugenvorbehandlung oder auch eine Kunststoffbeschichtung ausgeführt werden können. Es hat sich ferner der sehr wesentliche Vorteil gezeigt, daß die mit dem Verfahren nach der Erfindung hergestellte Rohrverbindung nachträglich auf einfache Weise wieder gelöst werden kann. Dazu wird die Verbindungshülse, zweckmäßig schockartig durch Elektrowärme, wieder erwärmt, bis die bei diesem Erwärmungsvorgang nicht miterazärmten Rohrenden schnell herausgezogen werden können.
Falls in manchen Anwendungsfällen ein zusätzliches Verschließen und Haften im ursprünglichen Verbindungsspalt gewünscht wird, ggf. insbesondere im Bereich der einander zugewandten Rohrendenabschnitte, so ist es zweckmäßig, wenn in weiterer Ausbildung der Erfindung in die Außenwandung der Rohrenden im Verbindungsbereich vor dem Einschieben in die Verbindungshülse ringförmige Ausnehmungen eingebracht und in diese Ausnehmungen Ringe aus schmelzbarem Werkstoff eingelegt werden, die beim Einschieben der Rohrenden in die erwärmte Verbindungshülse schmelzen. Insbesondere können mit Flußmittel versetzte Schmelzringe verwendet werden.
Die Verbindungshülse kann vorteilhaft durch elektromagnetische Induktion erwärmt werden, z.B. durch Induktionsspulen, oder es kann die Erwärmung der Verbindungshülse mithilfe einer Widerstandswärmezange durchgeführt werden. Die elektromagnetische Induktionserwärmung wird zweckmäßig auf induktiv arbeitenden Glühanlagen durchgeführt, deren Aufnahmewerkzeug die Verbindungshülse aufnimmt.
Die für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung erforderlichen Abstimmungen der Durchmesser der Rohrenden und der Verbindungshülse werden nach den jeweiligen Anwendungsparametern und insbesondere nach den Werkstoffeigenschaften von Rohrenden und Verbindungshülse, deren Oberflächenbeschaffenheit sowie nach der jeweils gewünschten Dichtheit oder Festigkeit, insbesondere Druckfestigkeit, gewählt, wobei etwaige Toleranzfelder zu berücksichtigen sind.
Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das auch in der Zeichnung dargestellt ist, die einen Längsschnitt durch eine mit dem Verfahren nach der Erfindung hergestellte Rohrverbindung zeigt.
Zu verbinden sind die beiden Rohrenden 1 und 2 aus Metall, in die gemäß der Zeichnung die Rohrenden 1 und 2 eingeschoben sind.
Die Verbindungshülse 3 ist mit einem Innendurchmesser versehen, der geringfügig kleiner als der Aubendurchmesser der zu verbindenden Rohrenden 1 und 2 ist. Um die Rohr- enden 1 und 2 in die Verbindungshülse einschieben zu können, wird die Verbindungshülse 3 durch Erwärmung auf einen Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser der Rohrenden 1 und 2 aufgeweitet. Danach werden die Rohrenden in die Verbindungshülse eingeschoben in die in der Zeichnung dargestellte Lage. Durch Abkühlen der so zusammengesetzten Verbindung wird die Verbindungshülse 3 auf die Rohrenden 1 und 2 unter Erzeugung einer Ringspannung aufgeschrumpft. Dabei werden die durch die Differenzen in den hier betrachteten Durchmessern der Rohrenden 1 und 2 einerseits und der Verbindungshülse 3 andererseits und durch die Ringspannung hervorgerufenen Verformungen, die in der Zeichnung zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt sind, innerhalb des elastischen Bereichs des Werkstoffs der Rohrenden 1 und 2gehalten.
Es wird folgendes Bemessungsbeispiel gegeben: Bei einer Verbindung von gezogenen Stahlrohren mit den Rohrenden 1 und 2 mit einer Rauhtiefe von t m, mit einem Außendurchmesser von 28 mm, einer Wanddicke von 1 mm und einem Toleranzfeld von 0 bis + 40 pm mithilfe einer Verbindungshülse aus Stahl mit einem Innendurchmesser von ca. 30 mm, einer Wanddicke von 1 mm und einem Toleranzfeld von 0 bis - 40 Fm ist ein Untermaß des Innendurchmessers der Verbindungshülse von ungefähr 0,133 mm anzuwenden, um eine ausreichende Verpressung für einen gewünschten Prüfdruck von 35 bar zu erreichen. Das entspricht einer Dehnung unter Restspannung von ca. 0,5 #, die für alle Stähle zulässig ist. Wird für das Einschieben der Rohrenden eine Fuge von ungefähr 0,05 mm gewünscht, dann wird die Verbindungshülse um ungefähr 8000C erwärmt.
Es ist ferner gefunden worden, daß unter Verwendung von Präzisionsstahlrohren mit Außendurchmesserübermaß unterhalb der durch erwärmen der Verbindungshülse bis vorzugsweise etwa 6000C erreichbaren Durchmessererhöhungen eine gas-, wasser- und druckfeste Verbindung hergestellt werden konnte. Die so hergestellte Verbindung konnte durch Wiedererwärmung der Verbindungshülse mithilfe eines Elektrowärmeschocks auf die Verbindungshülse und durch schnelles Ausziehen der noch nicht erwärmten Rohrenden wieder gelöst werden0 Die mit dem Verfahren nach der Erfindung hergestellte fertige Rohrverbindung kann einwandfrei feuerverzinkt oder kunststoffbeschichtet werden0 Wenn sich dies als zweckniäßig erweistS kann die Verbindungshülse auch mit einer Einschubbegrenzung für die Rohrenden versehen werden, z.B, in Form von nach innen gerichteten Ringvorsprüngen in Gestalt eines Bun des, von auf dem Umfang verteilten Nocken oder auch einer nach innen gedrückten Sicke0

Claims

Patentansprüche 1. 1 Verfahren zum Verbinden zweier Rohrenden aus Metall, bei dem die Rohrenden beidseitig in eine Verbindungshülse eingeschoben und durch Verrinerung des Durchmessers der Verbindungshülse in ihr befestigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindungshülse, deren Innendurchmesser geringfügig kleiner als der Auf?endurchmesser der zu verbindenden Rohrenden ist, durch Erwärmung auf einen Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser der Rohrenden aufgeweitet wird, daß danach die Rohrenden in die Verbindungshülse eingeschoben werden und daß durch anschließende Abkühlung die Verbindungshülse auf die eingeschobenen Rohrenden unter Erzeugung einer Ringspannung aufgeschrunpft wird, wobei die durch die Durchmesserdifferenzen zwischen Rohrenden und Verbindungshülse und die Ringspannung hervorgerufenen Verformungen innerhalb des elastischen Bereichs des Rohrwerkstoffs gehalten werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Außenwandung der Rohrenden im Verbindungsbereich vor dem Einschieben in die Verbindungshülse ringförmige Ausnehmungen eingebracht und in diese Ausnehmungen Ringe aus schmelzbarem Werkstoff eingelegt wer- den, die beim oder nach dem Einschieben der Rohrenden in die erwärmte Verbindungshülse schmelzen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungshülse durch elektromagnetische Induktion erwärmt wird.

4, Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungshülse mit Hilfe einer Wider standswärmezange erwärmt wird.

5, Vorrichtung zur Verbindung zweier Rohrenden aus Metall mit einer Verbindungshülse aus Metall, in die die Rohrenden beidseitig eingeschoben sind, dadurch geknnzeichnet, daß sie mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellt ist.