DE3490644C2 - Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Rohrkupplungsteils - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-RohrkupplungsteilsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
eines Kunststoff-Rohrkupplungsteils aus einer
einstückig ausgebildeten Überwurfmutter mit Druckflansch
und einem Rohrstutzen, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Es sind verschiedene Arten von Rohrverbindungen bekannt,
bei denen an einem Ende ein Schraub-Verbindungsstück
vorgesehen ist. Diese Rohrverbindungen können als
gerades Rohr oder als Rohrbogen ausgestaltet sein, wobei
ihre anderen Enden verschiedene Ausbildungen haben
können, z. B. eine Schraub-, Flansch-, Einsteckverbindung
oder dergleichen.
Als ein typisches Beispiel für die verschiedenen Rohrverbindungen
wird im folgenden auf einen kurzen Kunststoff-Rohrstutzen
mit einem Schraubverbindungsstück an
einem Ende und einer Flanschverbindung am anderen Ende
Bezug genommen, wobei jedoch darauf hinzuweisen ist,
daß dieses Beispiel nur der Erläuterung der Erfindung
dient und diese nicht auf diese Art eines Verbindungsteils
in einer Rohrleitung beschränkt sein soll.
Aus der japanischen Gebrauchsmuster-Anmeldungs-Veröffentlichung
Nr. 56-1 44 873 (1981) ist ein Kunststoff-Rohrkupplungsteil
bekannt, das auf der einen Seite unter
Zuhilfenahme einer Überwurfmutter beispielsweise an
ein Kugelventil und andererseits über einen Flansch an
ein weiteres Rohrstück oder an eine weitere hydraulische
Vorrichtung angeschlossen werden kann. Zum Anschluß
an das Kugelventil unter Zuhilfenahme der Überwurfmutter
ist ein kurzer Rohrstutzen mit einem Ansatzflansch
ausgebildet, der dann durch einen Ringbund oder
Druckflansch der Überwurfmutter gegen eine Stirnfläche
am Kugelventil gedrückt wird. Der Druckflansch ist
dementsprechend so anzuordnen, daß er zwischen dem Ansatzflansch
einerseits und dem weiteren Anschlußflansch
bzw. der Durchmesservergrößerung am anderen Ende des
Rohrkupplungsteils zu liegen kommt, wobei eine Verschiebbarkeit
der Überwurfmutter bezüglich des Rohrstutzens
möglich sein muß. Es ist somit erforderlich,
daß der Innendurchmesser des Druckflansches kleiner ist
als der Außendurchmesser des Ansatzflansches.
Um unter diesen Voraussetzungen die Überwurfmutter am
Rohrstutzen anzubringen, wird in der japanischen Gebrauchsmuster-Anmeldungs-Veröffentlichung
Nr. 56-1 44 873
(1981) die Durchmesservergrößerung bzw. der Anschlußflansch
am einen Ende des Rohrstutzens getrennt vom übrigen
Rohrstutzen ausgebildet und eine Gewindeverbindung
zwischen Rohrstutzen und Anschlußflansch vorgesehen.
Bei abgenommenem Anschlußflansch kann dann die
Überwurfmutter mit angeformtem Druckflansch auf den
Rohrstutzen aufgeschoben werden. Auf den mit einem Außengewinde
ausgestatteten Rohrstutzen wird anschließend
unter Zuhilfenahme eines Klebemittels der Anschlußflansch
aufgeschraubt.
Es hat sich gezeigt, daß bei einem derart aufgebauten
Kunststoff-Rohrkupplungsteil im Bereich der Verbindung
zwischen Rohrstutzen und Anschlußflansch schwingungs-
und/oder dehnungsbedingte Spannungskonzentrationen auftreten,
wobei die inneren Spannungen ihr Maximum im Bereich
des Fußabschnittes der aufgeschraubten Durchmesservergrößerung
bzw. des aufgeschraubten Anschlußflansches
erreichen. Diese Spannungskonzentrationen
sind darüber hinaus dort am größten, wo das Außengewinde
des Rohrstutzens über eine Übergangsstufe am
Außendurchmesser des Rohrstutzens ausläuft, so daß
diese Stelle besonders rißgefährdet ist.
Um dieser Rißgefahr entgegenzutreten, wird in den Gebrauchsmuster-Anmeldungs-Veröffentlichungen
56-1 44 873
(1981) und 56-1 27 477 (1981) ein Kunststoff-Rohrkupplungsteil
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs
1 offenbart, bei dem eine einstückige Anbindung
des Anschlußflansches an den Rohrstutzen vorgesehen
wird. Der Hintergriff des Druckflansches der
Überwurfmutter mit dem Ansatzflansch des Rohrstutzens
erfolgt dadurch, daß in eine umlaufende Nut oder Kehle
des Rohrstutzens ein Spreizring eingesetzt wird. Der
Außendurchmesser des Frontendstücks des Rohrstutzens
wird nach wie vor kleiner gehalten als der Innendurchmesser
des Druckflansches der Überwurfmutter, die deshalb
bei noch nicht montiertem Spreizring auf den Rohrstutzen
aufgeschoben werden kann. Anschließend wird der
Spreizring in die Nut des Rohrstutzens eingesetzt, wobei
der Außendurchmesser des eingesetzten Spreizrings
größer ist als der Innendurchmesser des Druckflansches
der Überwurfmutter.
Auch bei dieser Art des Kunststoff-Rohrkupplungsteils
kann der Fall auftreten, daß bei in axialer Richtung
des Rohrstutzens oder einer Rohrleitung wirkenden äußeren
Kräften das Frontendstück am Ansatzflansch des
Rohrstutzens beschädigt oder der Spreizring in
unerwünschtem Ausmaß aufgeweitet wird, so daß die Überwurfmutter
frei kommt und die Rohrkupplung allmählich
locker wird.
Man hat deshalb bereits erkannt, daß es wünschenswert
ist, ein Kunststoff-Rohrkupplungsteil zu schaffen, bei
dem sowohl eine einstückige Ausbildung der Überwurfmutter
mit angeformtem Druckflansch als auch des Rohrstutzens
mit einstückig angeformtem Ansatzflansch und
Durchmesservergrößerung vorliegt. Verfahren, die eine
Herstellung eines solchen Kunststoff-Rohrkupplungsteils
erlauben, sind beispielsweise in der japanischen Gebrauchsmuster-Veröffentlichung
Nr. 59-25 635 (1984) sowie
in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr.
53-99 261 (1978) offenbart. Dabei wird beispielsweise
eine Überwurfmutter mit Innengewinde vorgefertigt und
eine hohle, zweiteilige Backe mit Außengewinde wird in
die Überwurfmutter eingeschraubt. Die auf diese Weise
zusammengefügten Teile werden in eine zweiteilige Form
eingesetzt. Nachdem in die Backe ein Dorn eingeführt
und in der Form festgelegt worden ist, wird plastifizierter
Kunststoff in den von dem Dorn, der zweiteiligen
Form, der Überwurfmutter und der zweiteiligen Backe
definierten Hohlraum eingespritzt, der die Form des
Rohrstutzens mit beidseitigen Flanschabschnitten hat.
Anschließend wird die zweiteilige Form geöffnet und
nach dem Abziehen der zweiteiligen Backe liegt ein
Kunststoff-Rohrkupplungsteil mit einstückig ausgebildeter
Überwurfmutter mit Druckflansch und ein Rohrstutzen
vor, der an beiden Enden einen einstückig angeformten
Flanschabschnitt hat. Dieses Verfahren ist jedoch mit
folgenden Nachteilen verbunden:
- 1. Da es notwendig ist, die Überwurfmutter und die zweiteilige Backe nach dem Spritzgieß-Formvorgang zu trennen, muß die Länge des Rohrstutzens mindestens etwa doppelt so groß sein wie die axiale Breite der Überwurfmutter. Um dieser Forderung zu genügen, muß die Form nochmals in einer Radialebene geteilt werden.
- 2. Beim Kunststoff-Spritzvorgang kann geschmolzener Kunststoff in den Spalt zwischen der Überwurfmutter und der geteilten Backe eintreten, so daß nach dem Formvorgang in diesem Bereich ein Grat verbleibt.
- 3. Weil die Überwurfmutter und die geteilte Backe bei jedem Formvorgang des Kunststoff-Rohrkupplungsteils gesondert in die Form eingesetzt werden müssen, wird es schwierig, die Spritzgußmaschine leistungsfähig und wirtschaftlich einzusetzen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Rohrkupplungsteils
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1
zu schaffen, mit dem es gelingt, auf wirtschaftliche
Weise hochbelastbare Kunststoff-Rohrkupplungsteile mit
einer einstückig ausgebildeten Überwurfmutter mit
Druckflansch und einem Rohrstutzen zu schaffen, der an
seinen beiden Enden im Durchmesser vergrößerte Abschnitte
hat. Diese Aufgabe wird durch die Verfahrensschritte
des Patentanspruchs 1 gelöst.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auf wirtschaftliche
Weise ein Kunststoff-Rohrkupplungsteil hergestellt
werden, das einen Kunststoff-Rohrstutzen aufweist,
an dessen wenigstens einem Ende eine Schraubverbindung
und an dessen anderem Ende ein Bauteil, wie z. B.
ein Anschlußflansch, der das Anbringen einer Überwurfmutter
für die Schraubverbindung am Rohrstutzen
nicht zuläßt und zur Erlangung einer hohen Festigkeit
einstückig mit dem Rohrstutzen ausgebildet ist, vorgesehen
sind. Die Verbindung der Überwurfmutter mit einstückig
angeformtem Druckflansch mit dem Rohrstutzen
erfolgt derart, daß der Druckflansch an der eigens geformten
Überwurfmutter durch Erwärmen erweicht, dadurch
vorübergehend in seinem Durchmesser erweitert und in
diesem Zustand an den Ansatzflansch am Rohrstutzen des
Kunststoff-Rohrkupplungsteils so angesetzt wird, daß er
über den Ansatzflansch hinweggleitet, woraufhin der erweiterte
Teil auf einen vorbestimmten kleineren Durchmesser
vermindert wird, so daß ein ungewolltes Abziehen
vom Rohrstutzen vermieden ist. Weil bei dem nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Rohrkupplungsteil
der Rohrstutzen einstückig mit dem Ansatzflansch
sowie mit der weiteren Durchmesservergrößerung
ausgebildet ist, wird die Festigkeit in diesen Bereichen
auf einem hohen Niveau gehalten. Dementsprechend
besteht auch im zusammengebauten Zustand keine Gefahr
eines ungewollten Lösens oder Brechens dieses wesentlichen
Bestandteils des Kupplungsteils. Ferner tritt bei
dem erfindungsgemäßen Herstellungsvorgang das Problem
der Bildung eines (Preß-)Grates nicht auf. Darüber
hinaus zeigt sich, daß dann, wenn der Druckflansch der
Überwurfmutter über den Ansatzflansch geführt bzw. gedrückt
wird, der Druckflansch keinerlei übermäßiger Beanspruchung
unterliegt, weil er im Durchmesser allmählich
erweitert werden kann. Folglich wird auch die Qualität
des Kunststoff-Rohrkupplungsteils durch das erfindungsgemäße
Verfahren nicht beeinträchtigt.
Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen
mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 einen Axialschnitt eines nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren herzustellenden Rohrkupplungsteils mit einem
Rohrstutzen, an dem ein Flansch- und ein
Schraubverbindungsabschnitt mit diesem als ein Teil ausgebildet
sind;
Fig. 2 bis 4 Schnittdarstellungen zur Erläuterung
einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Herstellung eines Kunststoff-Rohrkupplungsteils; und
Fig. 5 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung einer
zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
Fig. 1 zeigt ein Kunststoff-Rohrkupplungsteil
1, das am einen Ende eines Rohrstutzens 7
eine Überwurfmutter 4 hinter einem mit dem Stutzen 7 einstückigen
Ansatzflansch 5 und am anderen Ende eine Durchmesservergrößerung, d. h. ein mit dem
Rohrstutzen einstückiges Anschlußstück, z. B. einen Flansch
3, aufweist. Weil das Anschlußstück 3 das Anbringen der Übermutter
4 am Rohrstutzen nicht zuläßt, ist es notwendig,
daß ein Druckflansch 6 der Überwurfmutter mit dem Innendurchmesser D₁,
der geringer ist als der Außendurchmesser d₁
des Ansatzflansches 5 des Rohrstutzens 7, über diesen Ansatzflansch
5 hinweg am Rohrstutzen angebracht wird.
Um diese Forderung zu erfüllen, wird erfindungsgemäß von
dem Gedanken Gebrauch gemacht, das Material
der Überwurfmutter 4 durch Erwärmen zu verformen.
Dabei wird der Druckflansch 6 der Überwurfmutter durch Erwärmen in
einem solchen Ausmaß erweicht, daß er im Durchmesser um
einen geringen Betrag erweitert werden kann.
Wenn beispielsweise die Überwurfmutter 4 aus Polyvinylchlorid
gefertigt ist, so wird sie zuerst durch Erwärmen auf
120-140°C erweicht, dann wird der Druckflansch 6 der Überwurfmutter
im Durchmesser so erweitert, daß er wenigstens
dem Außendurchmesser d₁ des Ansatzflansches 5 gleich oder
etwas größer als dieser Durchmesser d₁ wird, und anschließend
wird in diesem Zustand der Druckflansch 6 auf den Ansatzflansch
5 aufgebracht, so daß der Druckkragen in diesem
erweiterten Zustand leicht rund um den Rohrstutzen 7 und
hinter dem Ansatzflansch 5 montiert werden kann. Unmittelbar
nachdem der Druckflansch 6 auf diese Weise vorübergehend
und innerhalb seines elastischen Verformungsbereichs erweitert
worden und plötzlich über den Ansatzflansch 6 gelangt
ist, wird er im Durchmesser auf Grund der Rückstellkraft
des Materials selbst im Durchmesser elastisch vermindert,
so daß das Rohrkupplungsteil mit der daran
angebrachten Überwurfmutter fertiggestellt ist. Falls
der Druckflansch einer den elastischen Verformungsbereich
übersteigenden Verformung ausgesetzt wird oder die
elastische Rückstellkraft des Materials zu schwach sein sollte,
so kann der ausgedehnte Druckflansch 6 unter Verwendung
einer (nicht gezeigten) Einziehvorrichtung gekühlt werden,
womit dasselbe Rohrkupplungsteil erhalten werden kann.
Die Fig. 2-4 zeigen das oben beschriebene Verfahren im
einzelnen. Hierbei wird eine Montagevorrichtung in Form
eines Kegelstumpfkörpers 1 dazu verwendet, den Durchmesser des durch Wärmeeinwirkung
erweichten Druckflansches 6 an der Überwurfmutter 4 zu
erweitern. Der Durchmesser am oberen Ende 11a der Montagevorrichtung
11 wird gleich dem oder etwas geringer als der
Innendurchmesser D₁ des Druckflansches 6 gewählt, jedoch
wird der Durchmesser des unteren Endes 11b der Montagevorrichtung
11, der am Ansatzflansch 5 anliegt, gleich dem
Außendurchmesser d₁ dieses Flansches 5 gemacht, d. h., die
Montagevorrichtung 11 wird als Kegelstumpf ausgebildet,
dessen Mantelfläche allmählich vom oberen Ende 11a zum
unteren Ende 11b hin konisch zunimmt, so daß er als Führung dient, wenn der Gewindeabschnitt
in der Überwurfmutter 4 durch das Erwärmen etwas
fehlerhaft wird, so kann ein kleiner Fehler in der Gewindeabmessung
auftreten, was zu einer Verschlechterung in der
Exaktheit der Schraubverbindung führt. Insofern muß das
Erwärmen auf den Druckflansch 6 begrenzt werden, und der
Durchmesser am unteren Ende der Montagevorrichtung 11 darf
nicht größer sein als der Innendurchmesser des Gewindeabschnitts.
Zum Anbringen der Überwurfmutter 4 über den Ansatzflansch
5 wird der Rohrstutzen 7 mit aufwärts zeigendem
Ansatzflansch 5 angeordnet und die Montagevorrichtung 11
konzentrisch auf die Stirnfläche des Ansatzflansches 5 gesetzt.
Dann wird die Überwurfmutter 4, deren Druckflansch 6
konzentriert erwärmt worden ist, am oberen Ende der Montagevorrichtung
11 angeordnet und in Richtung der Pfeile B
kräftig sowie kontinuierlich nach unten gedrückt. Das hat
zum Ergebnis, daß, wie Fig. 3 zeigt, der durch Wärme erweichte
Druckflansch 6 unter Erweiterung seines Durchmessers
an der allmählich sich erweiternden Mantelfläche der Montagevorrichtung
11 nach unten rutscht, wobei am unteren Ende
11b der Montagevorrichtung 11 der Druckflansch 6 einen Durchmesser
erlangt, der groß genug ist, um über den Ansatzflansch
5 zu gehen, so daß er plötzlich über diesen Flansch 5 hinweg
und auf den Rohrstutzen 7 gelangt. Der dann auf dem Rohrstutzen
7 sich befindende Druckflansch 6 der Überwurfmutter
4 wird auf Grund der Rückstellkraft des Materials sofort
im Durchmesser vermindert und geht in den in Fig. 4 gezeigten
Zustand über. Falls die Rückstellkraft des Materials
schwach ist, kann um die Außenumfangsfläche des Rohrstutzens
7 herum eine Vorrichtung zum Einziehen oder Verringern
des Durchmessers der Überwurfmutter vorgesehen werden,
die den Innendurchmesser des Druckflansches 6 auf ein vorbestimmtes
Maß verkleinert.
Der Druckflansch 6 der Überwurfmutter 4 kann jedoch auch
ohne die Verwendung der Montagevorrichtung 11 über den Ansatzflansch
5 hinweggebracht werden, wie Fig. 5 zeigt. Als Führungshilfe wird in
diesem Fall von der Stirnfläche (obere Fläche in Fig. 8)
des Ansatzflansches 5 am Rohrstutzen 7 ausgehend eine Abschrägung
ausgebildet, die sich zur Durchmesservergrößerung, d. h. zum Flansch 3 hin erweitert,
während an der Innenumfangsfläche 8 des Druckflansches 6
ebenfalls eine zu dessen Stirnfläche hin sich erweiternde
Abschrägung ausgebildet wird. Wenn dann die Überwurfmutter
im erwärmten Zustand in Richtung der Pfeile in Fig. 5 nach
unten verlagert wird, so kommen die beiden Abschrägungen,
die Führungsflächen bilden, in Gleitanlage miteinander, so
daß der Durchmesser des Druckflansches 6 vergrößert wird,
dieser über den Ansatzflansch 5 rutscht und sofort auf den
Rohrstutzen 7 in gleicher Weise wie bei dem Vorgehen gemäß
den Fig. 2-4 gelangt.
Die beiden erläuterten Ausführungsformen beziehen sich
auf einen kurzen Kunststoff-Rohrstutzen, an dem einstückig
einerseits ein Ansatzflansch für eine Schraubverbindung
und andererseits eine Durchmesservergrößerung in Form eines Flanschverbindungsstücks vorgesehen sind.
Wenn jedoch nur am einen Ende ein Schraubverbindungsstück
mit Überwurfmutter ausgebildet wird, so kann am anderen
Ende - neben dem Flanschverbindungsstück - eine Paß-, Schraub-,
Gewinde- oder Einsteckverbindung vorhanden sein. Ferner kann
die Erfindung auch auf ein T- oder V-förmiges Rohrstück mit
einer Schraubverbindung am einen Ende Anwendung finden.
Der Vorteil der Erfindung zeigt sich also in der Herstellung
einer Schraubverbindung mit einem solchen
Aufbau, der es nicht zuläßt, eine Überwurfmutter von einem
anderen Teil her als von dem Rohrstutzen, an dem die
Schraubverbindung vorgesehen ist, anzubringen.
Als Material für die Überwurfmutter des Rohrkupplungsteils,
worauf die Erfindung Anwendung findet, kommt
nicht nur Polyvinylchlorid, sondern auch irgendein anderes
Kunstharz einschließlich Polypropylen und Polybutylen
in Betracht, falls es die geforderte thermoplastische Verformbarkeit
aufweist.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Rohrkupplungsteils
aus einer einstückig ausgebildeten Überwurfmutter
(4) mit Druckflansch (6) und einem Rohrstutzen
(7), der an einem Ende einen Ansatzflansch (5) für
das Angreifen des Druckflansches (6) und im Abstand davon
eine weitere Durchmessergrößerung (3) hat, bei dem
die Überwurfmutter (4) und der Rohrstutzen (7) zunächst
unabhängig voneinander fertig ausgebildet werden, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druckflansch (6) der
Überwurfmutter (4) erwärmt wird, um ihn von einem harten
Zustand in einen weichen, dehnbaren Zustand zu
bringen, der Durchmesser des Druckflansches (6) unter
Zuhilfenahme einer kegelstumpfförmigen Führung,
die sich zum Ansatzflansch (5) hin erweitert, aufgeweitet
wird, indem der erweichte Druckflansch (6) entlang
der Führung auf den Ansatzflansch zu und über
diesen hinweg verschoben wird, und anschließend der erweichte
Druckflansch (6) unter Zuhilfenahme der elastischen
Rückstellkraft des ausgedehnten Materials in seinem
Durchmesser verringert wird, um dabei in Eingriff
mit dem Ansatzflansch (5) zu gelangen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Führung ein auf die Stirnfläche des Ansatzflansches
(5) aufgesetzter Kegelstumpfkörper (11)
verwendet wird, entlang dem der Druckflansch (6) unter
ständigem Aufweiten verschoben wird, bis er über den
Ansatzflansch (5) hinweggeht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Führung eine Abschrägung der stirnseitigen
Außenumfangsfläche des Ansatzflansches (5) herangezogen
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß auf seiten der Überwurfmutter (4) im Bereich
der Stirnseite des Druckflansches (6) eine abgeschrägte
Innenumfangsfläche beim Aufschieben der Überwurfmutter
(4) zur Aufweitung des Druckflansch-Durchmessers
in Gleitkontakt mit der Außenumfangsfläche gelangt.
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