Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung eines Anschlussstutzens einer Armatur oder eines Fittings mit einem Rohr gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine Armatur oder ein Fitting gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9, ein Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungsanordnung gemäss der Patentansprüche 13 und 14, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Armatur oder eines Fittings nach Anspruch 16.
Der bzw. die Rohranschlussstutzen von Armaturen und Fittingen aus Metallguss wurden bisher zum Verbinden mit einem Rohr mit einem Innen- oder Aussengewinde versehen. Bei der Installation, z.B. einer Brauchwasserinstallation in Wohnhäusern, wurden die Rohre und Armaturen durch Fittinge miteinan der verschraubt, wobei das Gewinde mit Hanf und Fett abgedichtet werden musste. Die Montage war zeitaufwendig und konnte, wenn sie nicht fachmännisch ausgeführt wurde, zu Undichtigkeiten führen.
Zur Verbindung dünnwandiger Stahlrohre hat man schon sogenannte Pressfittinge aus hochlegiertem, korrosionsbeständigen, nichtrostenden Stahl verwendet (DE-PS 1 187 870), wobei zum kathodischen Korrosionsschutz zusätzlich ein mit den Rohrenden und dem Fitting in elektrisch leitendem Kontakt stehender Kupferring in der Rohrverbindung angeordnet wurde (EP-B 0 198 789 - Firmenschrift Mannesmann Edelstahlrohr, "Mannesmann-Pressfitting-System aus nichtrostenden Stählen", Ausgabe März 1985). Diese Pressfittinge werden durch plastische Formgebung hergestellt und haben sickenförmige Enden, die je einen Dichtring aufnehmen.
Die Enden der zu verbindenden Stahlrohre werden in den Pressfitting geschoben und dessen sickenförmige Enden mit Hilfe eines speziellen elektromechanischen Presswerkzeugs, in dessen Zylinder eine der Nennweite angepasste Pressbacke gesteckt wird, mit einer Presskraft von 100 kN verpresst, wobei die Fitting- und Rohrenden annähernd zu einem Sechskant verformt werden.
Die bekannten Pressfittinge können in der Sanitär-Installationstechnik nur zum Verbinden der Leitungsrohre verwendet werden. Für die Verbindung der Rohre mit den Armaturen sind die bekannten Pressfittinge nicht anwendbar. Diese erfolgt bisher immer noch in der eingangs genannten Art. Der Sanitär-Installateur muss deshalb sowohl das für die Verbindung der Rohre mit den Armaturen in der herkömmlichen Weise als auch das für die Verbindung der Rohre mittels Pressfittingen erforderliche Material und die entsprechenden Werkzeuge mitführen. Die unterschiedlichen Verbindungstechniken komplizieren die Installationsarbeit zusätzlich und die eingangs genannten Probleme bleiben bestehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine, einfach und rasch herzustellende, zuverlässig dichte und mechanisch feste Verbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der Armaturen und Fittinge insbesondere aus Metallguss sowie auch Kunststoffrohre verwendbar sind.
Die erfindungsgemässe Lösung der Aufgabe ist hinsichtlich einer Verbindungsanordnung Gegenstand des Patentanspruchs 1, hinsichtlich einer Ausbildung einer Armatur bzw. eines Fittings für diese Verbindungsanordnung Gegenstand des Patentanspruchs 9, hinsichtlich eines Verfahrens zur Herstellung dieser Verbindungsanordnung Gegenstand des Patentanspruchs 13 bzw. 14 sowie eines Verfahrens zur Herstellung einer Armatur bzw. eines Fittings Gegenstand des Patentanspruchs 16.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Ausschnitt einer Armatur mit Anschlussstutzen, in dem ein Rohr steckt, im nicht gepressten Zustand,
Fig. 2 einen vergrösserten Ausschnitt des Anschlussstutzens mit Rohr und einem Ausschnitt der Anpressbacken einer Zange im gepressten Zustand,
Fig. 3 einen vergrösserten Ausschnitt eines Schnitts durch den Anschlussstutzen entlang der Linie III-III in Fig. 2 im gepressten Zustand,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Verbindung mit einer Stützhülse, und
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Variante der Verbindung nach Fig. 4.
Bei der in Fig. 1 dargestellten (noch nicht verpressten) Verbindung einer Armatur 1 (Niederschraubventil) befindet sich in dessen Anschlussstutzen 2 ein Rohr 5. Rohr 5 und Anschlussstutzen 2 werden durch einen unten beschriebenen Pressvorgang dicht und mechanisch fest verpresst.
Die Armatur 1 und der Stutzen 2 bestehen aus Rotguss. Die Quetschgrenze und die Elastizität von Rotguss ist kleiner als diejenige des Rohrs 5, der aus nicht rostendem Stahl besteht. (Es kann auch ein Stutzenmaterial verwendet werden, dessen Quetschgrenze gleich derjenigen des Rohrs 5 ist.) Unter Quetschgrenze versteht man die in einem Druckversuch feststellbare Fliessgrenze einer Probe des Materials. Sie ist definiert durch den Quotient einer Druckkraft FF, bei der der Anstieg einer Kraftlängenänderungskurve unter Auftreten einer merklichen, bleibenden Stauchung eine erste Unstetigkeit zeigt, und dem Anfangsquerschnitt Ao der Probe.
(Bei Fehlen oder nicht Bestimmbarkeit der Unstetigkeit tritt an ihre Stelle der Quotient aus einer Kraft Fo, 2, die eine bleibende Stauchung von 0,2% ergibt und dem Anfangsquerschnitt Ao der Probe.) Die Elastizität ist die Fähigkeit eines Körpers, hier des Stutzens 2, die durch eine Presskraft des unten beschriebenen Pressvorgangs verursachte Form- und/oder Volumenänderung bis auf eine bleibende plastische Verformung rückgängig zu machen.
Die Rotgusslegierung ist ein Rotguss 2 nach DIN 1705 mit 2% Sn, 8% Zn und 5% Pb, dem Nickel zugesetzt ist, so dass der Nickelgehalt 2,2 bis 3,0% beträgt; der Rest der Legierung ist Kupfer. Der Nickelzusatz erhöht die Bruchdehnung und gewährleistet die plastische Verformung ohne Rissbildung für das weiter unten beschriebene Aufpressen. Ein Nickelgehalt über 3% ergibt ein zu sprödes Material. Durch den hohen Bleigehalt wird eine gute spanende Bearbeitung ermöglicht.
Zur Erreichung einer hohen Plastizität und Bruchdehnung wird die Armatur 1 nach dem Giessen bei einer Temperatur von zweihundert bis fünfhundert Grad Celsius während einer Stunde geglüht.
Die Wandstärke des Stutzens 2 ist so dimensioniert, vorzugsweise zwischen ein und zwei Millimetern, dass der Stutzen 2 auf das seinem Innendurchmesser angepasste Rohr 5 mit Hilfe einer Zange dicht aufpressbar ist und einer Rückbildung des Rohrs aufgrund dessen Elastizität nach der Entlastung des unten beschriebenen Pressvorgangs durch die Zange standhält. Die Elastizität des Rohres drückt bei Entlastung nach dem Pressvorgang das Rohr dichtend, sowie zug- und druckfest gegen den Stutzen an.
Damit die Innenseite 6 des Stutzens 2 gut auf der äusseren Oberfläche des Rohres 5 im angepressten Zustand anliegt, ist sie glatt ausgedreht. Die Drehriefen sind gerade noch mit dem blossen Auge erkennbar. Beim unten beschriebenen Pressvorgang werden die Drehriefen abgeplattet und tragen damit zur Abdichtung bei.
An der Aussenseite hat der Stutzen 2 eine Ringwulst 7 und an der Innenseite 6 eine in diese hineinragende Ringnut 9. Die Ringnut 9 ist ebenfalls ausgedreht. Auch im Bereich des Wulstes 7 und der Ringnut 9 ist die Wandstärke annähernd gleich zum restlichen Stutzen 2 ausgebildet. In die Ringnut 9 ist ein Dichtring 8 eingelegt. Der Durchmesser des Dichtrings 8 ist so bemessen, dass er im eingelegten Zustand geringfügig über die Innenseite 6 hervorsteht, das Rohr 5 sich aber in den Stutzen 2 einführen lässt, ohne den Dichtring 8 zu verletzen. Vor dem Einführen wird das Rohr 5 entgratet, und wenn nötig angefast.
Die Ringwulst 7 hat einen Abstand vom freien Ende des Stutzens 2, wobei dieser Abstand derart bemessen ist, dass der die Ringwulst 7 überragende Endteil 12 des Stutzens 2 mit Hilfe der Zange auf das Rohr 5 aufpressbar ist.
Bis zu annähernd zwei Dritteln des Rohrdurchmessers vom freien Ende des Stutzens 2 entfernt, ist die Innenseite 6 um annähernd die Dicke des Rohres 5 ausgedreht, und geht dann über eine Ringstufe 13 in den unbearbeiteten Teil über. Die Stufenhöhe ist der Rohrwandstärke angepasst, um Wirbel der durchströmenden Flüssigkeit weitgehend zu vermeiden. Durch das Ausdrehen wird einerseits die raue Gusshaut entfernt, die beim späteren Andrücken stören würde, und andererseits tragen die gerade noch sichtbaren Drehrillen beim späteren Anpressen zum Abdichten bei. Gegenüber den oben beschriebenen üblichen Anschlussstutzen mit Gewinde sind die erfindungsgemässen mit einer dünneren Wandstärke im Bereich des Stutzens versehen. Die Wandstärke kann beim Guss bereits dünner ausgeführt werden, da kein Gewinde erforderlich ist.
Durch das Ausdrehen wird die Wandstärke weiter verringert, sodass sich nun der Stutzen 2 bei der späteren Montage einwandfrei ohne Risse mit einer Zange andrücken lässt.
Die Zange hat eine obere Backe 15 und eine untere 16. Beide Backen 15 und 16 haben an ihren Andruckflächen eine um den Wulst 7 greifende Aussparung. Diese ist derart ausgebildet, dass sie beim Zusammendrücken zuerst auf die Wulstoberkante drückt und anschliessend auf den Wulstrand und die einige Millimeter vom Wulst 7 entfernten Zylinderoberflächen des Stutzens 2. Beim Anpressen wird der Dichtring 8 in der in Fig. 2 gezeigten Weise gegen die Oberfläche des Rohres 5 gedrückt, und die Länge des Stutzens geringfügig verlängert. Wie in Fig. 3 ersichtlich, bilden die Backen 15 und 16 beidseits des Wulstes 7 im geschlossenen Zustand, wie in Fig. 3 ersichtlich, ein Sechseck. Beim Anpressen wird der Stutzen 2 an je sechs Stellen beidseits des Wulstes 7 eingedrückt; der Wulst 7 wird als Ganzes verformt.
Durch dieses Eindrücken wird der Stutzen 2 dichtend gegen das Rohr 5 gepresst, wobei die Eindruckstellen beide Teile dreh- und zugfest miteinander verbinden. Da auf beiden Seiten des Wulstes 7 verformt wird, kann die Eindrucktiefe zur Erreichung der erforderlichen Dreh- und Zugfestigkeit im Bereich plastischer Verformung des Stutzens 2 so dimensioniert werden, dass keine Risse im Rotguss auftreten.
Sollen mehrere Armaturen ummittelbar Stutzen an Stutzen miteinander verbunden werden, so steckt man ein kurzes Verbindungsrohrstück vom einen Stutzen zum anderen. Beide Stutzen werden nacheinander mit der Zange dichtend auf das Rohrstück gedrückt. Das Verbindungsrohrstück ist von aussen nicht zu sehen.
Die Armaturen können auch derart ausgebildet sein, dass jeweils die Einlassstutzen als Stutzen mit Wulst 7 und Nut 9 mit eingelegtem Dichtring 8 und die Auslassstutzen als Rohrstutzen ausgebildet sind, wobei der Aussendurchmesser des Auslassstutzens dem Innendurchmesser des Einlassstutzens angepasst ist. Derartige Armaturen lassen sich ohne Zwischenstücke direkt ineinander stecken und können mit der Zange dichtend festgeklemmt werden. Rohre können direkt an die Einlassstutzen angeschlossen werden, wohingegen Rohre an den Auslassstutzen mit einem Verbindungsfitting mit je einem Wulst mit Dichtring an seinen Enden durch Anpressen mittels Zange verbunden werden. Die Einlassstutzen können auch als Rohrstutzen und die Auslassstutzen als über die Einlassstutzen schiebbare Stutzen mit Wulst und Dichtring ausgebildet werden.
Müssen mehrere Rohrstücke durch gerade, gebogene Fittinge oder Abzweiger (T-Stücke) miteinander verbunden werden, können die Anschlussstutzen der Fittinge analog zu denen der Armaturen ausgeführt werden. Die Ringstufe 13 ist bei einem als Muffe ausgebildeten Fitting in dessen Mitte als Ringsteg ausgeführt, wobei die Ausfräsung von beiden Enden ausgehend vorgenommen wird.
Die gegenüber dem Rohr 5 kleinere Quetschgrenze des Stutzens 2, sowie der kleinere Elastizitätsmodul des Stutzens 2 gegenüber dem Rohr 5 lassen auch ohne Dichtring 8 eine dichte Verbindung zwischen Stutzen 2 und Rohr 5 entstehen, da der Stutzen 2 stärker als das Rohr 5 plastisch verformt wird. Gegen diesen plastisch verformten Stutzen 2 drückt das elastische Rohr 5. Mit dem Dichtring 8 lässt sich die Dichtwirkung namentlich bei hohen Leitungsdrücken sicherstellen. Probleme, wie sie sich früher durch die Verwendung von Innen- und Aussengewinden und den hierzupassenden Übergangsstücken ergaben, entfallen bei der neuen Ausführungsart.
Mit den erfindungsgemässen Armaturen und Fittingen aus Metallguss, insbesondere aus Rotguss, lassen sich sämtliche Verbindungen zwischen den Leitungsrohren und den Armaturen in einer Hausinstallation einfach durch Aufpressen der Rohranschlussstutzen der Armatur bzw. des Fittings auf das Leitungsrohr mit Hilfe einer Zange ausführen. Die Erfindung nutzt dabei die überraschende Erkenntnis, dass sich der aus Metallguss, vorzugsweise einer geglühten Rotgusslegierung mit einem 2,2- bis 3-prozentigen Nickelgehalt, bestehende Anschlussstutzen, wenn man seine Wandstärke entsprechend dünn bemisst und ihn auf ein seinem Innendurchmesser angepasstes Rohr schiebt, in einem für eine mechanisch gesicherte und flüssigkeitsdichte Verbindung gerade noch ausreichendes Mass plastisch verformen lässt, ohne dass es zu einer Rissbildung kommt.
Das ist deshalb überraschend, weil Metallguss, insbesondere Rotguss, spröde ist und die Fachwelt demgemäss bisher der Ansicht war, er lasse sich nicht, jedenfalls nicht ohne Rissbildung, verformen. Die erfindungsgemässe Armatur bzw. der Fitting lässt sich in der üblichen, einfachen Giesstechnik herstellen. Das aufwendige Verformen (Drücken) der bisherigen Pressfittinge aus hochlegiertem Stahl entfällt und die Giesstechnik ermöglicht die Herstellung spezieller Formen, die durch plastisches Verformen von Stahl praktisch nicht herstellbar sind. Die Erfindung ermöglicht es ferner, zwei Armaturen miteinander zu verbinden, indem der Anschlussstutzen der einen Armatur über einen dessen Innendurchmesser angepasstes Anschlussrohrstück der anderen Armatur geschoben und mit diesem verpresst wird.
Da beidseits des Wulstes 7 mit dem Presswerkzeug gedrückt wird, kann die Tiefe der plastischen Verformung gering gehalten werden, wobei durch die Verpressung eine dichte Metallverbindung erzielt werden kann und der Dichtring dann als zusätzliche Sicherung für die Dichtigkeit bei hohen Druckstössen, Leitungsdrücken und Erschütterungen dient.
Anstelle des Stahlrohrs 5 kann auch ein Rohr 21 aus Kunststoff, Kupfer oder einem anderen Material verwendet werden, dessen Quetschgrenze und Elastizitätsmodul kleiner ist als derjenige des Stutzens 2. In dieses Rohr 21 wird, wie in Fig. 4 im unverpressten Zustand dargestellt, eine Stützhülse 23 z.B. eingedrückt. Die Quetschgrenze und der Elastizitätsmodul der Stützhülse 23 sind grösser als die- bzw. derjenige des Rohrs 21 und grösser als die- bzw. derjenige des Stutzens 2. Das Material der Stützhülse 23 richtet sich nach dem durch das Rohr fliessende Fluid und den Anforderungen betreffend Quetschgrenze, Elastizitätsmodul und Verarbeitbarkeit; es wird bevorzugt Stahl mit und ohne Oberflächenvergütung, eine Bronze oder auch verstärkte Kunststoffe verwendet.
Die Stützhülse 23 hat ein zylindrisches Hülsenrohr 25, das sich zu dem einen Ende hin verjüngt und am anderen Ende einen Flansch 27 hat. Die Verjüngung ist so ausgebildet, dass die Stützhülse 23 bis zu etwa zwanzig Prozent ihrer Länge in das Rohr 21 steckbar und durch verstärkten Druck unten Aufweitung des Rohrs 21 in dieses bis zum Flansch 27 hineinschiebbar ist. Hierdurch sitzt die Stützhülse fest im Rohr 21. Die Wandstärke des Hülsenrohres 25 nimmt zu dessen freien Ende hin ab, um im eingebauten Zustand dem strömenden Wasser einen geringeren Widerstand entgegenzusetzen. Zur Montage wird das Rohr 21 in den Stutzen 2 mit in den Ringwulst 7 eingelegten Dichtring 8 gesteckt und der Stutzen 2 mittels der beiden Backen 15 und 16 der Zange auf das Rohr 21 gegen die Stützhülse 23 gepresst.
Zum Formschluss zwischen Rohr 21 und Stützhülse 23 kann die dem Rohr 21 zugewandte Oberfläche des Hülsenrohres 25 Vertiefungen aufweisen. Die Elastizität der Stützhülse 23 drückt das Rohr 21 von innen her dichtend zug- und druckfest nach erfolgter Verpressung gegen die Innenseite des StutzenS 2.
Aus fertigungstechnischen Überlegungen ist auf dem Stutzen 2 oftmals ein zweiter nicht dargestellter Wulst auf der zum Stutzenende abgewandten Seite des Ringwulstes 7 vorhanden. Dieser zweite Wulst kann auch als Sechskant ausgebildet sein. Beim Pressvorgang sollte dieser zweite Wulst mindestens einen Abstand von zwei bis drei Millimetern von dem ihm zugewandten äusseren Rand der Pressfläche der Pressbacken 15 und 16 haben. Bei einem kürzeren Abstand können während des Aufpressens auf der Aussenseite des Stutzens kleine Materialrisse auftreten, die unschön aussehen, aber die Güte der Pressverbindung nicht nennenswert beeinträchtigen. Um eine einwandfreie Verpressung zu erreichen, sollten jegliche Wandverstärkungen des Stutzens erst nach obigem Abstand beginnen.
Die Stützhülse 23 kann auch als Doppelhülse 31, wie in Fig. 5 im unverpressten Zustand dargestellt, ausgebildet sein, bei der ein zylindrischer innerer Hülsenteil 33 innerhalb eines zylindrischen äusseren Hülsenteils 35 sitzt. Innerer und äusserer Hülsenteil 33 und 35 sind mit einen Steg 37 miteinander verbunden. Zur Montage wird die Doppelhülse 31 so auf das Rohr 21 geschoben, dass eine dem äusseren Hülsenteil 35 zugewandte Oberfläche 39 des inneren Hülsenteils 33 mit einer Spieltoleranz an der Innenwandung des Rohres 21 und eine dem inneren Hülsenteil 33 zugewandte Oberfläche 41 des äusseren Hülsenteils 35 am Rohrmantel des Rohres 21 mit einer Spieltoleranz anliegt.
Die Wandstärke der inneren Hülse 33 nimmt zu dem dem Steg 37 abgewandten Ende hin ab. Hierdurch erfolgt im eingebauten Zustand eine Reduzierung des Wasserwiderstands. Die Doppelhülse 31 hat vier zur Oberfläche 41 hin geöffnete, radiale, in annähernd gleichen Abstand von einander angeordnete Nuten 43a bis d. In die Nut 43b ist ein Dichtring 45 eingelegt. Während des Pressvorgangs wird der Stutzen 2 mit seinem Dichtring 8 mittels der Backen 15 und 16 der Zange gegen die äussere Oberfläche des äusseren Hülsenteils 35 gedrückt. Der äussere Hülsenteil 35 drückt die Rohrinnenfläche des Rohrs 21 in die Nuten 43a, 43c, 43d und gegen den Dichtring 45. Hierdurch ist das Rohr 21 formschlüssig und durch den gequetschten Dichtring 45 dicht mit der Doppelhülse 31 verbunden. Diese Rohrverbindung hat sich bei Rohren mit geringer Elastizität und kriechendem Rohrmaterial bewährt.
Anstelle radialer Nuten 43a bis d kann nur eine einzige Nut als Nut 43b zur Aufnahme des Dichtrings 45 ausgebildet sein, während die restliche Oberfläche 39 von mehreren Furchen derart durchzogen ist, dass Stege und Vertiefungen entstehen, die einen Formschluss mit der Rohrinnenwandung beim Verpressen ermöglichen.
Da bis jetzt Kupferrohre bei korrosiongefährdeten Leitungen nach aufwendigem und sorgfältigem Reinigen nur durch den Fachmann verlötet werden konnten, bringt die oben ausgeführte Verbindung unter Zuhilfenahme der Stützhülse 23 bzw. 31 eine wesentliche Arbeitserleichterung und eine raschere Herstellungsmöglichkeit der Verbindung. Auch können z.B. Kunststoffrohre oder andere Rohre mit geringer Elastizität einfach mit Stutzen oder Fittingen, ebenso wie Kupferrohre, verpresst werden.
Statt den Stutzen 2 an sechs Stellen beidseits des Wulstes 7 einzudrücken kann auch mit weniger oder bevorzugt mit mehr als sechs Druckstellen gearbeitet werden. Die richtige Anzahl Druckstellen richtet sich nach den zu verpressenden Materialien und deren Wandstärken.
Der Stutzen 2 kann bei den in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsformen aus Stahl oder einem anderen Material, wie z. B. Kunststoff, bestehen.
The invention relates to a connection arrangement of a connection piece of a fitting or a fitting with a pipe according to the preamble of claim 1, a fitting or a fitting according to the preamble of claim 9, a method for producing this connection arrangement according to claims 13 and 14, and a method for the production of a fitting or a fitting according to claim 16.
The pipe connection piece (s) of fittings and fittings made of cast metal were previously provided with an internal or external thread for connection to a pipe. During installation, e.g. In a domestic water installation in residential buildings, the pipes and fittings were screwed together using fittings, whereby the thread had to be sealed with hemp and grease. Installation was time-consuming and, if not done properly, could lead to leaks.
So-called press fittings made of high-alloy, corrosion-resistant, stainless steel have already been used to connect thin-walled steel pipes (DE-PS 1 187 870), a copper ring which is in electrically conductive contact with the pipe ends and the fitting being additionally arranged in the pipe connection for cathodic protection ( EP-B 0 198 789 - company publication Mannesmann Edelstahlrohr, "Mannesmann press fitting system made of stainless steels", edition March 1985). These press fittings are made by plastic shaping and have bead-shaped ends that each hold a sealing ring.
The ends of the steel pipes to be connected are pushed into the press fitting and the bead-shaped ends are pressed with a pressing force of 100 kN using a special electromechanical press tool, in the cylinder of which a press jaw adapted to the nominal size is inserted, with the fitting and pipe ends being approximately one Hexagon to be deformed.
The known press fittings can only be used in plumbing installation technology to connect the conduit. The known press fittings cannot be used to connect the pipes to the fittings. So far, this has always been done in the manner mentioned at the outset. The plumber must therefore carry both the material required for connecting the pipes with the fittings in the conventional manner and the material and the corresponding tools required for connecting the pipes by means of press fittings. The different connection technologies further complicate the installation work and the problems mentioned at the beginning remain.
The invention has for its object to provide a simple and quick to produce, reliably tight and mechanically strong connection of the type mentioned, in which fittings and fittings, in particular made of cast metal and plastic pipes can be used.
The inventive solution to the problem is the subject of claim 1 with regard to a connection arrangement, the subject of claim 9 with regard to the formation of a fitting or a fitting for this connection arrangement, the subject of claim 13 and 14 with regard to a method for producing this connection arrangement and a method for producing A fitting or a fitting. Subject of claim 16.
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:
1 shows a longitudinal section through a section of a fitting with a connecting piece, in which a tube is inserted, in the non-pressed state,
2 shows an enlarged section of the connecting piece with tube and a section of the pressing jaws of a pair of pliers in the pressed state,
3 shows an enlarged section of a section through the connecting piece along the line III-III in FIG. 2 in the pressed state,
Fig. 4 shows a longitudinal section through a connection with a support sleeve, and
5 shows a longitudinal section through a variant of the connection according to FIG. 4.
In the connection (not yet pressed) of a fitting 1 (screw-down valve) shown in FIG. 1, a pipe 5 is located in its connecting piece 2. Pipe 5 and connecting piece 2 are pressed tightly and mechanically firmly by a pressing process described below.
The fitting 1 and the nozzle 2 are made of gunmetal. The crushing limit and the elasticity of gunmetal is smaller than that of the tube 5, which is made of stainless steel. (A spigot material can also be used, the crushing limit of which is equal to that of the pipe 5.) The crushing limit is understood to be the flow limit of a sample of the material which can be determined in a pressure test. It is defined by the quotient of a compressive force FF, at which the increase in a force length change curve shows a first discontinuity under the presence of a noticeable, permanent compression, and the initial cross section Ao of the sample.
(If the discontinuity is absent or not determinable, the quotient of a force Fo, 2, which results in a permanent compression of 0.2% and the initial cross section Ao of the sample, takes its place.) The elasticity is the ability of a body, here the neck 2, to undo the change in shape and / or volume caused by a pressing force of the pressing process described below, except for permanent plastic deformation.
The gunmetal alloy is a gunmetal 2 according to DIN 1705 with 2% Sn, 8% Zn and 5% Pb, to which nickel is added, so that the nickel content is 2.2 to 3.0%; the rest of the alloy is copper. The addition of nickel increases the elongation at break and ensures plastic deformation without cracking for the pressing described below. A nickel content of more than 3% results in a material that is too brittle. The high lead content enables good machining.
In order to achieve a high degree of plasticity and elongation at break, the fitting 1 is annealed after casting at a temperature of two hundred to five hundred degrees Celsius for one hour.
The wall thickness of the connection piece 2 is dimensioned, preferably between one and two millimeters, so that the connection piece 2 can be pressed tightly onto the pipe 5, which is adapted to its inside diameter, with the aid of a pair of pliers, and a reformation of the pipe due to its elasticity after relieving the pressing process described below the pliers hold up. The elasticity of the pipe presses the pipe sealingly, as well as tensile and compressive against the socket when the pressure is relieved.
So that the inside 6 of the socket 2 lies well on the outer surface of the tube 5 in the pressed state, it is turned out smoothly. The turning grooves are just barely visible to the naked eye. In the pressing process described below, the turning grooves are flattened and thus contribute to the sealing.
On the outside, the socket 2 has an annular bead 7 and on the inside 6 an annular groove 9 projecting into it. The annular groove 9 is also turned out. Also in the area of the bead 7 and the annular groove 9, the wall thickness is approximately the same as that of the remaining nozzle 2. A sealing ring 8 is inserted into the annular groove 9. The diameter of the sealing ring 8 is dimensioned such that it projects slightly beyond the inside 6 in the inserted state, but the tube 5 can be inserted into the socket 2 without damaging the sealing ring 8. Before insertion, the tube 5 is deburred and chamfered if necessary.
The annular bead 7 is at a distance from the free end of the connecting piece 2, this distance being dimensioned such that the end part 12 of the connecting piece 2 projecting beyond the annular bead 7 can be pressed onto the pipe 5 using the pliers.
Up to approximately two thirds of the pipe diameter from the free end of the socket 2, the inside 6 is turned out by approximately the thickness of the pipe 5, and then passes over a ring step 13 into the unprocessed part. The step height is adapted to the pipe wall thickness in order to largely avoid eddies of the flowing fluid. By unscrewing, the rough cast skin, which would interfere with later pressing, is removed on the one hand, and on the other hand, the just visible revolving grooves contribute to the sealing during subsequent pressing. Compared to the usual threaded connection piece described above, the inventive connection piece is provided with a thinner wall thickness in the area of the connection piece. The wall thickness can already be made thinner when casting, since no thread is required.
By unscrewing the wall thickness is further reduced, so that the socket 2 can now be pressed with a pair of pliers without any cracks.
The pliers have an upper jaw 15 and a lower 16. Both jaws 15 and 16 have a recess around the bead 7 on their pressure surfaces. This is designed in such a way that, when pressed together, it first presses on the upper edge of the bead and then on the bead edge and the cylinder surfaces of the connecting piece 2 a few millimeters from the bead 7. When pressed on, the sealing ring 8 is pressed against the surface of the sleeve in the manner shown in FIG Tube 5 pressed, and the length of the nozzle slightly extended. As can be seen in FIG. 3, the jaws 15 and 16 form a hexagon on both sides of the bead 7 in the closed state, as can be seen in FIG. 3. When pressing, the nozzle 2 is pressed in at six points on both sides of the bead 7; the bead 7 is deformed as a whole.
As a result of this pressing in, the connecting piece 2 is pressed in a sealing manner against the pipe 5, the impression points connecting the two parts to one another in a rotationally and tensile manner. Since the bead 7 is deformed on both sides, the depth of indentation in order to achieve the required torsional and tensile strength in the area of plastic deformation of the nozzle 2 can be dimensioned such that no cracks occur in the gunmetal.
If several fittings are to be connected directly to each other, one short piece of connecting pipe is inserted from one nozzle to the other. Both sockets are pressed one after the other with the pliers to seal the pipe section. The connecting pipe section cannot be seen from the outside.
The fittings can also be designed in such a way that each of the inlet connections is designed as a connection with a bead 7 and a groove 9 with an inserted sealing ring 8 and the outlet connection as a pipe connection, the outside diameter of the outlet connection being adapted to the inside diameter of the inlet connection. Such fittings can be plugged directly into one another without intermediate pieces and can be clamped tightly with the pliers. Pipes can be connected directly to the inlet connection, whereas pipes are connected to the outlet connection with a connection fitting with a bead with a sealing ring at each end by pressing with pliers. The inlet connecting piece can also be designed as a pipe connecting piece and the outlet connecting piece as a connecting piece with a bead and sealing ring which can be pushed over the inlet connecting piece.
If several pieces of pipe have to be connected to each other by straight, curved fittings or branches (T-pieces), the connecting pieces of the fittings can be designed in the same way as those of the fittings. In the case of a fitting designed as a sleeve, the ring step 13 is designed in the middle as a ring web, the milling being carried out starting from both ends.
The smaller squeeze limit of the connector 2 compared to the tube 5, and the smaller modulus of elasticity of the connector 2 relative to the tube 5 allow a tight connection between the connector 2 and the tube 5 even without a sealing ring 8, since the connector 2 is plastically deformed more than the tube 5 . The elastic tube 5 presses against this plastically deformed connection piece 2. The sealing ring 8 can ensure the sealing effect, in particular at high line pressures. Problems that used to arise due to the use of internal and external threads and the adapter pieces to be fitted do not apply to the new design.
With the fittings and fittings according to the invention made of cast metal, in particular gunmetal, all connections between the conduit pipes and the fittings in a house installation can be carried out simply by pressing the pipe connection piece of the fitting or the fitting onto the conduit pipe using pliers. The invention makes use of the surprising finding that the connection spigot, which is made of cast metal, preferably an annealed gunmetal alloy with a 2.2 to 3 percent nickel content, if its wall thickness is appropriately thin and it is pushed onto a tube that is adapted to its inside diameter, can be plastically deformed to an extent that is just sufficient for a mechanically secured and liquid-tight connection, without any crack formation.
This is surprising because cast metal, in particular gunmetal, is brittle and experts have previously believed that it cannot be deformed, at least not without cracking. The fitting or fitting according to the invention can be produced using conventional, simple casting technology. The elaborate shaping (pressing) of the previous press fittings made of high-alloy steel is no longer necessary and the casting technique enables the production of special shapes that are practically impossible to produce by plastic shaping of steel. The invention also makes it possible to connect two fittings to one another by pushing the connecting piece of one fitting over a connecting pipe piece of the other fitting, the inner diameter of which fitting, and pressing it together.
Since the bead 7 is pressed on both sides of the bead, the depth of the plastic deformation can be kept low, whereby a tight metal connection can be achieved by the pressing and the sealing ring then serves as an additional safeguard for the tightness at high pressure surges, line pressures and vibrations.
Instead of the steel tube 5, a tube 21 made of plastic, copper or another material can be used, the squeeze limit and modulus of elasticity of which is smaller than that of the socket 2. A support sleeve is inserted into this tube 21, as shown in FIG. 4 in the unpressed state 23 e.g. indented. The squeeze limit and the modulus of elasticity of the support sleeve 23 are greater than that of the tube 21 and greater than that of the socket 2. The material of the support sleeve 23 depends on the fluid flowing through the tube and the requirements regarding the squeeze limit , Modulus of elasticity and workability; steel with and without surface treatment, a bronze or reinforced plastics is preferred.
The support sleeve 23 has a cylindrical sleeve tube 25 which tapers towards one end and has a flange 27 at the other end. The taper is designed in such a way that the support sleeve 23 can be inserted into the tube 21 up to approximately twenty percent of its length and can be pushed into the tube 21 by means of increased pressure at the bottom, into the flange 27. As a result, the support sleeve is firmly seated in the tube 21. The wall thickness of the sleeve tube 25 decreases towards its free end in order to provide less resistance to the flowing water in the installed state. For assembly, the tube 21 is inserted into the socket 2 with the sealing ring 8 inserted in the annular bead 7 and the socket 2 is pressed onto the tube 21 against the support sleeve 23 by means of the two jaws 15 and 16 of the pliers.
For a positive connection between the tube 21 and the support sleeve 23, the surface of the sleeve tube 25 facing the tube 21 can have depressions. The elasticity of the support sleeve 23 presses the tube 21 from the inside in a sealing, tensile and compressive manner after pressing against the inside of the socket 2.
For technical reasons, a second bead (not shown) is often present on the neck 2 on the side of the annular bead 7 facing away from the neck end. This second bead can also be designed as a hexagon. During the pressing process, this second bead should be at least a distance of two to three millimeters from the outer edge of the pressing surface of the pressing jaws 15 and 16 facing it. With a shorter distance, small material cracks can appear on the outside of the nozzle during the pressing on, which look unattractive but do not significantly impair the quality of the press connection. In order to achieve a perfect pressing, any wall reinforcements of the nozzle should only begin after the above distance.
The support sleeve 23 can also be designed as a double sleeve 31, as shown in FIG. 5 in the unpressed state, in which a cylindrical inner sleeve part 33 is seated within a cylindrical outer sleeve part 35. Inner and outer sleeve parts 33 and 35 are connected to one another by a web 37. For assembly, the double sleeve 31 is pushed onto the tube 21 such that a surface 39 of the inner sleeve part 33 facing the outer sleeve part 35 with a play tolerance on the inner wall of the tube 21 and a surface 41 of the outer sleeve part 35 facing the inner sleeve part 33 on the tube jacket of the tube 21 is present with a clearance tolerance.
The wall thickness of the inner sleeve 33 decreases toward the end facing away from the web 37. This results in a reduction in water resistance when installed. The double sleeve 31 has four radial grooves 43a to d which are open towards the surface 41 and are arranged at approximately the same distance from one another. A sealing ring 45 is inserted into the groove 43b. During the pressing process, the connecting piece 2 with its sealing ring 8 is pressed against the outer surface of the outer sleeve part 35 by means of the jaws 15 and 16 of the pliers. The outer sleeve part 35 presses the inner tube surface of the tube 21 into the grooves 43a, 43c, 43d and against the sealing ring 45. As a result, the tube 21 is positively connected and tightly connected to the double sleeve 31 by the squeezed sealing ring 45. This pipe connection has proven itself for pipes with low elasticity and creeping pipe material.
Instead of radial grooves 43a to d, only a single groove can be formed as a groove 43b for receiving the sealing ring 45, while the remaining surface 39 is traversed by a plurality of furrows in such a way that webs and depressions are formed which enable a form fit with the inner tube wall during pressing.
Since copper pipes for pipes at risk of corrosion could only be soldered by a specialist after complex and careful cleaning, the connection described above, with the aid of the support sleeve 23 or 31, makes work much easier and the connection can be manufactured more quickly. Also e.g. Plastic pipes or other pipes with low elasticity can simply be pressed with sockets or fittings, just like copper pipes.
Instead of pressing the socket 2 at six points on both sides of the bead 7, it is also possible to work with fewer or, preferably, with more than six pressure points. The correct number of pressure points depends on the materials to be pressed and their wall thicknesses.
The nozzle 2 can in the embodiments shown in FIGS. 4 and 5 made of steel or another material, such as. B. plastic.