DE69000739T2

DE69000739T2 - Verfahren zur herstellung einer abdichtungsverbindung zwischen hartrohren und damit hergestellte rohrverbindung.

Info

Publication number: DE69000739T2
Application number: DE9090420050T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Badoureaux
Original assignee: Parker Hannifin Rak SA
Current assignee: Parker Hannifin Rak SA
Priority date: 1989-01-30
Filing date: 1990-01-30
Publication date: 1993-04-29
Anticipated expiration: 2010-01-31
Also published as: NO900406D0; DK0381603T3; ATE84454T1; FI91102C; JPH03199795A; ES2037537T3; FI900468A0; AU4893090A; FI91102B; EP0381603B1; FR2642500A1; JP2931836B2; US5131145A; NO178674B; NZ232300A; NO900406L; DE69000739D1; GR3006906T3; EP0381603A1; FR2642500B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Abdichtverbindung für starre Rohre gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solches Verfahren ist aus dem Dokument GB-A-351 819 bekannt.
In den Installationen zum Transport hydraulischer oder pneumatischer, unter Druck stehender Fluide, wird die dichte Verbindung zwischen starren Rohren und den verschiedenen Öffnungen der Geräte der Installation im allgemeinen mit Hilfe von Kragenverbindungen verwirklicht, daß heißt mit Verbindungen, die eine innen abgestufte und auf dem zu verbindenen Rohr angeordnete Mutter, einen am zu verbindenen Ende dieses Rohres vorgesehenen und die besagte Mutter zur Gefangenen dieses Rohres machenden Kragen und ein Gewinde-Anschlußstück, verbunden mit der Öffnung des Gerätes, mit dem dieses Rohr verbunden werden soll und auf das die besagte Mutter aufzuschrauben ist, umfaßt, wobei die vordere Fläche dieses Anschlußstückes, gegen die der Kragen des Rohres arbeitet, einen in einer ihm als Aufnahme dienenden ringförmigen Vertiefung angeordneten Dichtring aufweist.
Bei diesen Verbindungen ist der Kragen des Rohres ein gestauchter Kragen, daß heißt er wird erhalten durch das Stauchen des betrachteten Endes des zuvor in einer Matrize angeordneten Rohres, mit Hilfe eines das progressive Umformen des Rohrendes bis zum Erhalt des Kragens erlaubenden kalibrierten Werkzeugabschnittes.
Gemäß eines weiteren, insbesondere durch die Patente FR-A-2555669 und US-A-1 696 289 bekannten Verfahrens, wird der Kragen des Rohres nicht nur im Hinblick auf eine Verringerung der für die Herstellung dieser Verbindung benötigten Zeit, sondern auch um die Kosten zu reduzieren, durch Wälz- bzw. Rollumformen hergestellt, wobei sein Verbindungsende nach dem Anbringen der abgestuften Mutter in einer zu öffnenden Matrize eingespannt wird, die eine im Profil des gewünschten Kragens abgestufte Formgebungspartie beziehungsweise Vertiefung aufweist.
Durch das Patent GB 351.829 kennt man ein Verfahren, das darauf abstellt, daß die Verbindungsebene der beiden zu öffnenden Partien der Matrize keine ungewünschten Spuren auf dem Kragen des Rohres hinterläßt. Gemäß dem Verfahren des zweiten vorgenannten Typs ist die Formgebungspartie der zu offnenden Matrize von einem abgestuften Ring gebildet, der dazu bestimmt ist, zwischen dem Kragen und der abgestuften Mutter Bestandteil der Verbindung zu bleiben, wobei der zylindrische Mantel dieses Ringes dazu bestimmt ist, zwischem dem Rohr und der inneren Abstufung der Mutter angeordnet zu werden, während seine äußere Abstufung dazu bestimmt ist, auf der inneren Abstufung der Mutter zu ruhen.
Das erfindungsgemäße Verfahren, das Gegenstand des Anspruches 1 ist, zielt auf eine beträchtliche Verstärkung der Haltbarkeit der Verbindung ab, insbesondere wenn sie zyklischen Drücken oder Vibrationen unterliegt. Zu diesem Zweck besteht einerseits der Ring aus einem Material, dessen Elastizitätskoeffizient wengistens gleich demjenigen des starren Rohres ist, und er ist in der zu öffnenden Matrize mit einem leichten Radialspiel angeordnet, das seine elastische Aufweitung zuläßt, und andererseits ist der zentrale kegelstumpfartige Vorsprung des Umform- bzw. Wälzumformwerkzeuges zum Beschreiben eines Kreises mit leicht größerem Durchmesser als dem Innendurchmesser des Rohres, an dessen Ende ein Kragen ausgebildet wird, eingerichtet.
Auf diese Weise hat das Umformen beziehungsweise Wälz- oder Rollumformen des Rohrendes auch die Auswirkung, den Innendurchmesser des Rohres durch Aufweiten seines Endes zu vergrößern, wobei die Wand des Rohres die Aufweitung auf den Ring überträgt und dieser letztere sich innerhalb der Begrenzung des zu diesem Zweck zwischen ihm und der zu öffnenden Matrize vorgesehenen Radialspiels ausdehnen kann. Da diese Aufweitung des Ringes durch das vorgenannten Radialspiel auf den durch die Elastizität des bildenden Materials gestatteten Wert begrenzt ist, tendiert der Ring nach Beendigung der Umformoperation und Zurückziehung des Umformteils beziehungsweise -werkzeuges dazu, seine ursprüngliche Form wieder einzunehmen, was sein Festspannen auf dem starren Rohr hervorruft, auf dessen Ende er sich unter Anlage gegen die rückwärtige Fläche des Kragens praktisch aufgeschrumpft befindet.
Beispielsweise besteht der Ring vorzugsweise aus Stahl, wenn das starre Rohr, dessen Ende als Kragen ausgebildet werden soll, aus Kupfer besteht.
Auf alle Fälle wird die Erfindung mit Hilfe der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische Zeichnung gut verstanden werden, die als nicht beschränkendes Beispiel eine Verbindung gemäß der Erfindung und eine bevorzugte Art der Durchführung ihres Herstellungsverfahrens zeigt:
Figur 1 ist eine Seitenansicht mit axialem Halbschnitt der erfindungsgemäßen Erfindung;
Figuren 2, 3, 4 und 5 zeigen das Verfahren zur Herstellung der Verbindung der Figur 1 unter Darstellung von vier aufeinanderfolgenden Phasen der Durchführung dieses Verfahrens, in axialem Schnitt gesehen.
Wie es die Figur 1 zeigt, ist die erfindungsgemäße Verbindung dazu bestimmt, die dichte Verbindung zwischen einem starren Rohr 2 aus Stahl, Kupfer oder dergleichen und einem mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten stationären Gerät oder anderen Organ einer Installation zum Transport von unter Druck stehendem Fluid verbundenen Gewinde-Anschlußstück 3 zu erlauben, wobei das Fluid unterschiedslos hydraulisch oder pneumatisch sein kann. Das Gewinde des Anschlußstückes 3 hat selbstverständlich die gleiche Steigung wie das der Mutter 4, die dazu bestimmt ist, auf es aufgeschraubt zu werden.
Diese Verbindung ist von der Art, die eine Ansatzmutter 4 umfaßt, daß heißt, die Mutter weist an einem ihrer Enden einen inneren Ansatz 4a auf, der dazu bestimmt ist, einen am zu verbindenden Ende des Rohres 2 angeordneten Kragen 2a gegen die vordere Fläche 3a des Anschlußstückes 3 zu pressen.
Die Dichtheit dieser Verbindung wird allgemein mit Hilfe eines Dichtringes 5 erhalten, der in einer ringförmigen Nut 5a angeordnet ist, die in der vorderen Fläche 3a des Anschlußstückes 3 ausgebildet ist, um als Aufnahme zu dienen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist von der Art, gemäß welcher der Kragen 2a des Rohres 2 durch Umformen beziehungsweise Wälzumformung (Bouterollage) hergestellt wird, und gemäß welcher demzufolge das Rohr 2, nach dem Anbringen der Ansatzmutter 4 auf seinem zu verbindenen Ende, in einer zu öffnenden Matrize 6 eingespannt wird, daß heißt, eine Matrize, die eine zentrale durchgehende, das Durchführen des Rohres 2 erlaubende Öffnung aufweist, und die aus wenigstens zwei komplementären, diametral gegenüberliegenden Teilen gebildet ist.
Gemäß der Erfindung weist die Öffnung 7 dieser Matrize 6 zwei Stufen oder innere Ansätze 7a, 7b auf, die drei aufeinanderfolgende Abschnitte mit Innendurchmessern d1, d2 und d3 festlegen, die bestimmt sind, um eine Hülse beziehungsweise einen Ring 8 aufzunehmen, der dazu vorgesehen ist, die Formgebungspartie der zu öffnenden Matrize 6 zu bilden, und der einen externen Ansatz 8a aufweist und aus einem Material gebildet ist, dessen Elastizitätkoeffizient wenigstens demjenigen des das starre beziehungsweise harte Rohr bildenden Materials entspricht:
- der Durchmesser d1 ist wenigstens gleich dem äußeren Durchmesser des Kragens 2a, den das Rohr 2 am Ende des Umformvorganges aufweisen soll, und geringfügig größer als der äußere des Ansatzes 8a des Ringes 8;
- der Durchmesser d2, kleiner als der Durchmesser d1, ist geringfügig größer als der Außendurchmesser des Ringes 8, der dazu bestimmt ist, zwischen den Ansatz 4a der Mutter 4 und das Rohr 2 eingefügt zu werden, und dessen äußerer Ansatz 8a dazu bestimmt ist, zwischen der rückwärtigen Fläche des Kragens 2a des Rohres 2 und dem inneren Ansatz 4a der Mutter 4 eingeklemmt zu werden; dieser Durchmesser d2 ist im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Ansatzes 4a der Mutter 4;
- der Durchmesser d3, kleiner als der Durchmesser d2, ist im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Rohres 2 und ist präzise derart bestimmt, daß das Einspannen dieses Rohres sichergestellt ist, wenn die Matrize sich wie in den Figuren 2 bis 4 dargestellt in Arbeitsposition befindet.
Die Tatsache, daß die Durchmesser d2 und d1 der Öffnung 7 der zu öffnenden Matrize 6 leicht größer sind als die jeweiligen Außendurchmesser des Ringes 8 und dessen Ansatzes 8a, bewirkt zwischen dem Ring 8 und der zu öffnenden Matrize 6 die Bildung eines Radialspiels "e", das eine Ausdehnung des Ringes 8 innerhalb der Grenze seiner Elastizität gestattet.
Bei der Herstellung des Kragens 2a durch Roll- bzw. Wälzumformung wird das Rohr 2 in der Matrize 6 derart angeordnet, daß dasjenige seiner Enden, an dem der Kragen 2 hergestellt werden soll, in der gleichen Ebene wie die Vorderfläche 6a der Matrize 6 angeordnet ist, denn die Tiefe der ersten Stufe 7a ist in Abhängigkeit von der Dicke des Ansatzes 8a des Ringes festgelegt, damit die vor der äußeren Fläche des Ansatzes 8a des Ringes 8 befindliche Länge des Rohres 8 der bei der Herstellung des Kragens 2a verwendeten Länge entspricht.
Bei in der Matrize 6 angeordnetem Rohr 2 und bei auf diesem zum Sichern des axialen Haltes festgeklemmter Matrize 6, wird der Ring 8 auf dem äußeren Ende des Rohres 2 derart angebracht, daß, wie in den Figuren 2 bis 5 der Zeichnung angedeutet, sein Ansatz auf der ersten Stufe 7a der Öffnung 7 ruht und sein zylindrischer Mantel in der Partie des Durchmessers d2 dieser Öffnung 7 aufgenommen ist.
Die Verformung des freien Endes des Rohres 2 erfolgt danach durch Wälz- beziehungsweise Rollumformung, daß heißt mit Hilfe eines als Wälzumformteil bezeichneten Werkzeuges 9, dessen in Richtung des Rohres 2 orientierte Arbeitsfläche die Gestalt einer ebenen Ringfläche 11 aufweist, die einen zentralen kegelstumpfartigen Zentriervorsprung 12 umgibt, der dazu bestimmt ist, in das Ende des Rohres 2 einzugreifen, um die Führung des Wälzumformteiles 9 sicherzustellen, und dessen Drehachse 13 unter einem Winkel A bezüglich der Achse 14 des Rohres 2 und der Matrize 6 geneigt ist, wobei diese zwei Achsen zu einem Punkt 15 konvergieren, der in derselben Ebene wie die ebene ringförmige Arbeitsfläche 11 des Umformteils 9 angeordnet ist.
Wie es an sich bekannt ist, wird die Achse 13 des Umformteils 9 durch den zugehörigen Werkzeugträger derart angetrieben, daß es, wie in Figuren 3 und 4 gezeigt, einen Konus um die Achse 14 des Rohres 2 beschreibt und in Richtung des Rohres 2, das heißt im Sinne der Pfeile 16, verlagert wird.
Außerdem, da es auf seinem in der Zeichnung nicht dargestellten Werkzeugträger auf an sich bekannte Weise unter Vermittlung von Kugellagern oder dergleichen angebracht ist, rollt seine ringförmige Arbeitsfläche 11 ohne zu Gleiten, es dabei jedoch pressend, auf dem freien Ende des Rohres 2 ab, wobei dieses wie in Figur 3 dargestellt verformt wird, bis zur Bildung des Kragens 2a an diesem Ende, so wie in Figur 4 dargestellt.
Wie ganz besonders die Figur 3 illustriert, ist im übrigen der zentrale kegelstumpfartige Vorsprung 12 des Umformteils 9 zum Beschreiben eines Kreises mit einem leicht größeren Durchmesser als der Innendurchmesser des starren Rohres 2 ausgebildet und angeordnet. Daraus resultiert, daß er auf das letztere einen radialen Druck ausübt, der nach außen gerichtet ist und direkt auf den Ring 8 übertragen wird. Das Radialspiel "e", das diesen letzteren umgibt, ermöglicht die Ausdehnung des Ringes und des starren Rohres 2 innerhalb der von der Elastizität des Ringes 8 gesetzten Grenze.
Nach Abschluß der Umformoperation wird das Umformteil 9 zurückgezogen und sein Vorsprung 12 hört auf, auf das Rohr 2 zum Zwecke des Aufweitens einzuwirken. Der Ring 8 ist aufgrund seiner Elastizität bestrebt, seine ursprüngliche Abmessung wieder einzunehmen und übt deshalb auf das starre beziehungsweise harte Rohr 2 einen radial nach innen gerichteten Druck aus, und aufgrund dessen befindet er sich auf das Rohr 2 aufgespannt oder aufgeschrumpft, in Anlage gegen die rückwärtige Fläche dessen Kragens 2a.
Die Verbindung ist dann fertiggestellt, da die Mutter 4 und der Ring 8 auf dem Rohr 2 gehalten sind. Es genügt daher die Matrize 6 zu öffnen, um danach das mit seinem Kragen 2a versehene Rohr 2 mit demjenigen Anschlußstück 3 zu verbinden, für welches es bestimmt ist.
Die Befestigung des Ringes 8 im Schrumpfsitz auf dem starren Rohr 2 verstärkt den mechanischen Halt dieser Verbindung beträchtlich, insbesondere wenn sie starken Druckschwankungen oder Vibrationen unterworfen ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Abdichtverbindung für starre Rohre von der Art, die eine innen abgestufte und auf dem zu verbindenden Rohr (2) angeordnete Mutter (4), einen am zu verbindenden Ende dieses Rohres (2) vorgesehenen und die Mutter (4) zur Gefangenen dieses Rohres machenden Kragen (2a) und ein Gewinde-Anschlußstück (3), verbunden mit der Öffnung des Gerätes oder anderen Organes, mit dem dieses Rohr (2) verbunden werden soll und auf das die Mutter (4) aufzuschrauben ist, umfaßt, wobei die vordere Fläche (3a) dieses Anschlußstückes (3), gegen die der Kragen (2a) des Rohres (2) arbeitet, einen in einer ihm als Aufnahme dienenden ringförmigen Vertiefung angeordneten Dichtring (5) aufweist, wobei das Verfahren von der Art ist, gemäß welcher der Kragen (2a) des Rohres (2) durch Umformen beziehungsweise Wälzumformen hergestellt wird, wobei dessen Verbindungsende nach dem Anbringen der abgestuften Mutter (4) in einer zu öffnenden Matrize (6) eingespannt wird, die eine formgebende Partie aufweist, die gemäß dem Profil des gewünschten Kragens (2a) abgestuft ist, und die durch einen abgestuften Ring (8) gebildet ist, der dazu bestimmt ist, zwischen den Kragen (2a) und der abgestuften Mutter (4) Gefangener der Verbindung zu bleiben, wobei der zylindrische Mantel (8a) dieses Ringes (8) dazu bestimmt ist, zwischen dem Rohr (2) und dem inneren Ansatz (4a) der Mutter (4) angeordnet zu werden, während sein äußerer Ansatz (8a) dazu bestimmt ist, auf dem inneren Ansatz (4a) der Mutter (4) zu ruhen, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits der Ring (8) aus einem Material besteht, dessen Elastizitätskoeffizient wenigstens gleich demjenigen des das starre Rohr (2) bildenden Materials ist und er in der zu öffnenden Matrize (6) mit einem leichten Radialspiel (e) angeordnet ist, das seine elastische Aufweitung zuläßt, und daß andererseits der zentrale kegelstumpfartige Vorsprung (12) des Umformwerkzeuges (9) zum Beschreiben eines Kreises mit leicht größerem Durchmesser als dem Innendurchmesser des Rohres (2) eingerichtet ist, an dessen Ende ein Kragen (2a) ausgebildet wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei aus Kupfer bestehendem starrem Rohr (2) der Ring (8) aus Stahl besteht.