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DE69508294T2 - Verbindungsvorrichtung für das Ende eines starren fluidführenden Metallrohres - Google Patents

Verbindungsvorrichtung für das Ende eines starren fluidführenden Metallrohres

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DE69508294T2
DE69508294T2 DE69508294T DE69508294T DE69508294T2 DE 69508294 T2 DE69508294 T2 DE 69508294T2 DE 69508294 T DE69508294 T DE 69508294T DE 69508294 T DE69508294 T DE 69508294T DE 69508294 T2 DE69508294 T2 DE 69508294T2
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DE
Germany
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pipe
connecting piece
connector
annular
annular recess
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DE69508294T
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Laurent F-74100 Annemasse Fuser
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Parker Hannifin SA
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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsvorrichtung für ein Ende eines starren Metallrohrs, das für den Transport eines Fluids in flüssiger oder in gasförmiger Form bei niedrigem Druck (einige MPa) oder bei sehr hohem Druck (mehrere hundert MPa) bestimmt ist.
  • Bei hydraulischen oder pneumatischen Anlagen zum Transport von unter Druck stehenden Fluiden wird die dichte Verbindung der starren Rohre untereinander oder mit den unterschiedlichen Öffnungen der Geräte im allgemeinen mit Hilfe von Kragen- Verbindungsstücken hergestellt, das heißt mit Hilfe von Verbindungsstücken mit einer Mutter, die innen mit einer Schulter versehen ist und mit einem der beiden zu verbindenden Rohre in Eingriff ist, einem Kragen, der an dem zu verbindenden Ende des Rohres angeordnet ist und die vorgenannte Mutter in dem Rohr eingeschlossen hält, und einem mit dem anderen Rohr einstückigen mit einem Gewinde versehenen Anpassungsglied, auf welches die Mutter aufzuschrauben ist, wobei die Stirnfläche dieses Anpassungsglieds, gegen den der Kragen des ersten Rohrs gedrückt wird, eine Dichtung aufweist, die in einer ihr als Sitz dienenden Ringnut angeordnet ist.
  • Das mit dem zweiten Rohr einstückige mit einem Gewinde versehene Anpassungsglied ist oftmals ein Stück mit einer allgemein zylindrischen Form, das eine innere Schulter zur Aufnahme des Endes dieses Rohres und einen äußeren mit einem Gewinde versehenen Bereich aufweist, und wird durch Löten mit diesem Rohr zusammengefügt.
  • Um ein Zusammenfügen durch Löten zu bewirken, ist eine Vorbereitung der zusammenzufügenden Stücke notwendig. Diese Stücke müssen gereinigt, entfettet und poliert werden, um eine gute Haftung des Auftragsmetalls zu ermöglichen. Daraufhin muß man für das eigentliche Löten die Stücke erhitzen und den Lötdraht oder Ring schmelzen. Nach diesem Vorgang werden, die gelöteten Stücke gereinigt, und die Verlötung wird überprüft. All diese Vorgänge sind lang und kostspielig.
  • Darüber hinaus ist es nicht möglich, Teile, die gegen Korrosion behandelt sind, miteinander durch Löten zusammenzufügen. Dies ist daher sehr hinderlich, wenn es sich bei den beförderten Fluiden um korrodierende Fluide handelt.
  • Schließlich sind die zum Löten verwendeten Produkte umweltverschmutzende und gesundheitsschädliche Produkte. Es sind daher umfangreiche Vorkehrungen notwendig, um das Löten ohne Schädigung der Gesundheit des Benutzers und der Umwelt durchzuführen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsvorrichtung bereitzustellen, durch welche ein Verbindungsstück auf dem Ende eines Rohres mit Hilfe einer mechanischen Verbindung ohne Beeinträchtigung einer eventuellen Anti-Korrosions- Behandlung befestigt wird, indem man einfache und wirtschaftliche Mittel verwendet, die weder gesundheits- noch umweltschädlich sind.
  • Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Zusammenfügen eines Verbindungsstücks auf dem Ende eines Rohrs bereitzustellen.
  • Hierfür schlägt die Erfindung eine Verbindungsvorrichtung für ein Ende eines für den Fluidtransport bestimmten starren, hohlen, zylindrischen Metallrohrs vor, welches ein das Ende des Rohres umgebendes und an ihm befestigtes Verbindungsstück aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück auf der Seite des Endes des Rohres eine ringförmige Vertiefung aufweist, die zu Stirnfläche und Innenfläche des Verbindungsstücks hin offen ist und in der sich ein Kragen des Rohres befindet, der einen ringförmigen Vorsprung am Ende seiner Außenfläche bildet und das Verbindungsstück eingeschlossen hält, und daß eine Ringnut, die zur Aufnahme einer Dichtung dient und bei der eine Wand aus der Innenfläche des Verbindungsstücks besteht, an dem Ende des Rohres an dessen Stirnfläche eingearbeitet ist.
  • Der Kragen des Rohres im Innern der ringförmigen Vertiefung ermöglicht die Befestigung des Verbindungsstücks auf dem Rohr. Die Ringnut dient zur Aufnahme einer Dichtung, wie z. B. eines O-Rings, um die Dichtheit der Verbindung mit einem anderen Rohr oder einem Gerät zu gewährleisten.
  • Vorteilhafterweise weist die Wand des Verbindungsstücks, welche die zur Aufnahme einer Dichtung dienende Ringnut begrenzt, bei der Stirnfläche des Verbindungsstücks eine radiale Lippe auf, die zum Halt der Dichtung in der Nut dient.
  • Die Erfindung liefert auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbindungsvorrichtung. Dieses Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
  • - Hineinpressen eines Verbindungsstücks, das an seiner Innenfläche eine ringförmige Vertiefung an einem seiner Enden aufweist, in das Ende eines Rohres, so daß sich die ringförmige Vertiefung auf der Seite des Endes des Rohres befindet,
  • - Herausragenlassen des Endes des Rohres aus dem Verbindungsstück,
  • - Festklemmen des Verbindungsstücks auf dem Rohr mit Hilfe eines Festklemmrings,
  • - Einführen eines mittigen kegelstumpfförmigen Buckels eines Schelleisens in das Rohr durch sein von dem Verbindungsstücks umgebenes Ende, wobei das Schelleisen einen Flansch aufweist, von dem der mittige kegelstumpfförmige Buckel mit einem an seiner Basis im wesentlichen dem Innendurchmesser des Rohres gleichen Durchmesser sowie eine den mittigen kegelstumpfförmigen Buckel umgebende und zu diesem konzentrische ringförmige Rippe hervorstehen, deren Außendurchmesser höchstens gleich dem Durchmesser der ringförmigen Vertiefung des Verbindungsstücks ist,
  • - Bewegen des Schelleisens in einer kreisenden Schwingungsbewegung, um die Wand des Rohres zu verformen und das Metall in die ringförmige Vertiefung des Verbindungsstücks hineinzutreiben, und
  • - Eindringenlassen des mittigen kegelstumpfförmigen Buckels des Schelleisens in das Rohr, bis die Rippe des Schelleisens das sich in der Vertiefung befindende Metall zu deren Boden zurücktreibt, um eine Ringnut am Ende des Rohres zu formen.
  • Die Form der Rippe des Schelleisens bestimmt die Form der erhaltenen Ringnut und hängt somit vom Dichtungstyp ab, der in dieser Nut sitzen soll. Die ringförmige Rippe des Schelleisens weist z. B. für einen O-Ring eine im wesentlichen parallel zur Achse des Schelleisens verlaufende Außenwand, eine im wesentlichen senkrecht zu dieser Achse verlaufende Vorderwand und eine Innenwand in Form eines Kegelstumpfs auf, dessen Scheitel sich auf der zum Rohr entgegengesetzten Seite befindet.
  • Wenn die Verbindungsvorrichtung eine Lippe aufweist, um die Dichtung in der Nut zu halten, hat die Stirnfläche des Verbindungsstücks, die sich auf der Seite der ringförmigen Vertiefung befindet, die Form eines Kegelstumpfs, dessen Scheitel sich außerhalb von dem Verbindungsstück und auf der Seite der ringförmigen Vertiefung befindet, und wenn die Rippe des Schelleisens die Ringnut formt, verformt der Flansch des Schelleisens die Stirnfläche des Verbindungsstücks und bildet eine radiale Lippe auf dem äußeren Umfang der Ringnut. Es ist jedoch auch möglich, eine radiale Lippe bei der Stirnfläche des Verbindungsstücks durch maschinelle Einarbeitung zu erhalten.
  • Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich mit Hilfe der folgenden Beschreibung an Hand der beigefügten schematischen Zeichnung, die als nicht einschränkend aufzufassendes Beispiel eine Ausführungsform dieser Verbindungsvorrichtung so wie verschiedene Schritte zur Veranschaulichung des bevorzugten Verfahrens zur Herstellung dieser Vorrichtung darstellt.
  • Fig. 1 bis 3 veranschaulichen das Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung, die im Längsschnitt dargestellt ist.
  • Fig. 4 und 5 stellen in vergrößertem Maßstab in derselben Schnittebene wie die vorhergehenden Figuren eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung und einen O-Ring dar.
  • Fig. 4 und 5 stellen den herausstehenden Teil einer Verbindung zweier erfindungsgemäßer starrer Metallrohre dar, der eine dichte Verbindung zwischen den beiden Rohren ermöglichen muß. Diese Rohre dienen zur Leitung von flüssigen oder gasförmigen Fluiden unter einem Druck, der Werte bis ungefähr 100 MPa haben kann.
  • Das zu verbindende Rohr 1 ist an seinem Ende von einem Verbindungsstück 2 umgeben. Bei dieser Ausführungsform hat das Verbindungsstück auf seiner äußeren Fläche einen mit einem Gewinde versehenen Teil 3 und einen sechsflächigen mit einer Schulter versehenen Teil 4. Der Gewindeteil 3 dient zur Aufnahme einer nicht dargestellten Mutter, die ein Gewinde gleicher Ganghöhe hat und an einem zweiten Rohr mittels eines Kragens festgehalten wird, der am Ende dieses Rohres angebracht ist. Der sechsflächige Teil 4 muß es ermöglichen, die Mutter auf dem Gewindeteil gut festzuziehen, indem man es ermöglicht, das Verbindungsstück 2 mit Hilfe eines geeigneten Schlüssels festzuhalten.
  • Das Verbindungsstück 2 ist mit einer axialen Bohrung versehen, deren Durchmesser gleich dem Außendurchmesser des Rohres ist. Es weist auch eine ringförmige Vertiefung 5 auf, die in seine Bohrung am Ende des Verbindungsstücks 2 und in dessen Innenfläche auf der Seite des Rohrendes eingearbeitet ist. Eine Lippe 6 erstreckt sich radial ins Innere des Verbindungsstücks 2 an dessen Ende und über den ganzen Rand der Vertiefung 5.
  • Das Rohr 1 hat die allgemeine Form eines Hohlzylinders. An seinem Ende hat die Außenfläche 7 einen Kragen 8, der in der ringförmigen Vertiefung 5 des Verbindungsstücks 2 sitzt. Der Außendurchmesser dieses Kragens 8 entspricht dem Innendurchmesser der ringförmigen Vertiefung 5. Am Ende des Rohres 1 befindet sich auf seiner Stirnfläche eine Ringnut 9. Ihre Wand größeren Durchmessers wird durch einen Teil der Innenwand des Verbindungsstücks 2, ihr Boden durch die Außenwand des Kragens 8 des Rohres 1 und seine Wand kleineren Durchmessers durch die Außenfläche des Rohres 1 gebildet.
  • Ein O-Ring 10 sitzt in der Ringnut 9, wie in Fig. 5 gezeigt. Die Lippe 6 hält diese Dichtung 10 in ihrem Sitz 9 fest.
  • Erfindungsgemäß erhält man den ringförmigen Kragen 8 und die Nut 9 am Ende des Rohres 1 mittels eines Schelleisens.
  • Vor dem Zusammenbau haben das Rohr 1 und das Verbindungsstück 2 Formen, die von den weiter oben beschriebenen geringförmig abweichen. Das Rohr 1 hat die Form eines Hohlzylinders. Sein Ende hat weder Kragen noch Nut. Das Verbindungsstück 2 weist keine Lippe auf, doch hat seine Stirnfläche auf der Seite der ringförmigen Vertiefung 5 die Form eines Kegelstumpfs, wobei sich der Scheitel dieses Kegels auf der Achse des Verbindungsstücks 2 außerhalb von diesem und auf der Seite der ringförmigen Vertiefung 5 befindet.
  • Das Verbindungsstück 2 wird mit seiner Seite, die keine ringförmige Vertiefung hat, in das Rohr 1 hineingepresst. Der Gewindeteil 3 des Stücks 2 sowie die Vertiefung 5 befinden sich dann auf der Seite des Rohrendes. Das Verbindungsstück 2 wird auf dem Rohr 1 so positioniert, daß das Ende des Rohres 1 von dem Verbindungsstück 2 herausragt. In dieser Position wird die Einheit aus Rohr und Verbindungsstück in einen Festklemmring 11 eingeführt, dessen inneres Profil dem äußeren Profil der Einheit aus Rohr und Verbindungsstück entspricht. Das Verbindungsstück 2 wird auf diese Weise mit Hilfe des Festklemmrings 11 auf dem Rohr 1 festgezogen.
  • Somit kann die Bearbeitung mit Hilfe des Schelleisens beginnen. Ein als Schelleisen bezeichnetes Werkzeug 12 wird verwendet. Es weist einen Flansch 13 auf, in dessen Mitte sich ein kegelstumpfförmiger Buckel 14 mit einer zum Flansch 13 senkrechten Achse erhebt, dessen Durchmesser an der Basis beim Flansch 13 im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Rohres 1 ist, und dessen Durchmesser sich mit der Entfernung vom Flansch 13 verringert. Eine Rippe 15, die auf derselben Fläche des Flansches 13 wie der Buckel 14 hervorsteht, ist zu diesem konzentrisch angeordnet. Der Außendurchmesser dieser Rippe 15 ist geringfügig kleiner als der Durchmesser der ringförmigen Vertiefung 5 des Verbindungsstücks 2. Seine Außenwand ist im wesentlichen parallel zur Achse des Schelleisens, seine Vorderwand im wesentlichen senkrecht zu dieser Achse, und seine Innenwand hat die Form eines Kegelstumpfs, dessen Scheitel auf der Achse des Werkzeugs auf der zum Rohr 1 entgegengesetzten Seite ist.
  • Der mittige Buckel 14 des Schelleisens 12 wird in das Rohr auf der Seite eingefügt, auf der sich das Verbindungsstück 2 befindet. Wie an sich bekannt ist, wird die Achse 16 des Schelleisens 12 durch sein Handstück derart fortbewegt, daß es einen Kegel um die Achse 17 des Rohres 1 beschreibt und in der Richtung des Rohres 1 verschoben wird.
  • Da das Schelleisen in seinem Handstück bzw. Werkzeughalter (in, der Zeichnung nicht dargestellt) auf an sich bekannte Weise mittels Kugellager oder dergleichen gelagert ist, verformt darüber hinaus der mittige Buckel 14 das Ende des Rohres 1, indem das Metall radial getrieben wird, und die Rippe 15 treibt es axial zum Boden der Vertiefung 5 hin, wobei gleichzeitig die Ringnut 9 gebildet wird, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt. Wenn der Flansch 13 mit der Stirnfläche des Verbindungsstücks 2 in Berührung kommt, rollt er ohne zu gleiten auf dieser Fläche, wobei er jedoch auf sie drückt und sie verformt, bis die Lippe 6 gebildet ist.
  • Nach Vollendung der Bearbeitung mit dem Schelleisen wird das Schelleisen 12 entfernt. Man hat nun die Verbindungsvorrichtung wie weiter oben beschrieben. Es reicht aus, das mit dem Verbindungsstück versehene Rohr 1 aus dem Festklemmring herauszunehmen und den O-Ring 10 in die Ringnut 9 zu legen, um das Rohr 2 mit einem anderen Rohr zu verbinden, das z. B. mit einer Mutter versehen ist.
  • Dieses Verfahren zum Befestigen des Verbindungsstücks 2 auf dem Rohr 1 erfordert keine spezielle Vorbereitung der Verbindungsstücke, und es läßt sich auf Rohren durchführen, die eine Oberflächenbehandlung erhalten haben, wobei seine Durchführung wirtschaftlich und sauber ist, da es keine gesundheitsschädlichen und/oder umweltverschmutzenden Produkte verwendet.
  • Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die Ausführungsform und das bevorzugte Herstellungsverfahren, die weiter oben als Beispiel beschrieben wurden; vielmehr umfaßt sie sämtliche Abwandlungen.
  • So ist das Verbindungsstück nicht notwendigerweise ein mit einem Gewinde versehenes Stück mit sechs Flächen. Es kann sich um ein beliebiges Stück handeln, welches die Verbindung ermöglicht, wie z. B. ein Ringschlüssel mit einem Bajonett- oder Einrast-Verriegelungssystem. Schließlich könnte die Haltelippe 6 des O-Rings 10 durch maschinelle Bearbeitung gewonnen werden.

Claims (6)

1. Verbindungsvorrichtung für ein Ende eines für den Fluidtransport bestimmten starren, hohlen, zylindrischen Metallrohrs, welches ein das Ende des Rohres umgebendes und an ihm befestigtes Verbindungsstück aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (2) auf der Seite des Endes des Rohres (1) eine ringförmige Vertiefung (5) aufweist, die zur Stirnfläche und Innenfläche des Verbindungsstücks hin offen ist und in der sich ein Kragen (8) des Rohres befindet, der einen ringförmigen Vorsprung am Ende seiner Außenfläche (7) bildet und das Verbindungsstück (2) eingeschlossen hält, und daß eine Ringnut (9), die zur Aufnahme einer Dichtung (10) dient und bei der eine Wand aus der Innenfläche des Verbindungsstücks (2) besteht, an dem Ende des Rohres (1) an dessen Stirnfläche eingearbeitet ist.
2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Verbindungsstücks (2), welche die zur Aufnahme einer Dichtung (10) dienende Ringnut (9) begrenzt, bei der Stirnfläche des Verbindungsstücks (2) eine radiale Lippe (6) aufweist, die zum Halt der Dichtung (10) in der Nut (9) dient.
3. Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte aufweist:
- Hineinpressen eines Verbindungsstücks (2), das an seiner Innenfläche eine ringförmige Vertiefung (5) an einem seiner Enden aufweist, in das Ende eines Rohres (1), so daß sich die ringförmige Vertiefung (5) auf der Seite des Endes des Rohres (1) befindet,
- Herausragenlassen des Endes des Rohres (1) aus dem Verbindungsstück (2),
- Festklemmen des Verbindungsstücks (2) auf dem Rohr (1) mit Hilfe eines Festklemmrings (11),
- Einführen eines mittigen kegelstumpfförmigen Buckels (14) eines Schelleisens (12) in das Rohr (1) durch sein von dem Verbindungsstück (2) umgebenes Ende, wobei das Schelleisen einen Flansch (13) aufweist, von dem der mittige kegelstumpfförmige Buckel (14) mit einem an seiner Basis im wesentlichen dem Innendurchmesser des Rohres gleichen Durchmesser sowie eine den mittigen kegelstumpfförmigen Buckel (14) umgebende und zu diesem konzentrische ringförmige Rippe (15) hervorstehen, deren Außendurchmesser höchstens gleich dem Durchmesser der ringförmigen Vertiefung (5) des Verbindungsstücks (2) ist,
- Bewegen des Schelleisens (12) in einer kreisenden Schwingungsbewegung, um die Wand des Rohres zu verformen und das Metall in die ringförmige Vertiefung (5) des Verbindungsstücks (2) hineinzutreiben, und
- Eindringenlassen des mittigen kegelstumpfförmigen Buckels (14) des Schelleisens (12) in das Rohr (1), bis die Rippe (15) des Schelleisens (12) das sich in der Vertiefung (5) befindende Metall zu deren Boden hin zurücktreibt, um eine Ringnut (9) am Ende des Rohres (1) zu formen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Rippe (15) des Schelleisens (12) eine im wesentlichen parallel zur Achse (16) des Schelleisens verlaufende Außenwand, eine im wesentlichen senkrecht zu dieser Achse (16) verlaufende Vorderwand und eine Innenwand in Form eines Kegelstumpfs aufweist, dessen Scheitel sich auf der zum Rohr (1) entgegengesetzten Seite befindet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche des Verbindungsstücks (2), die sich auf der Seite der ringförmigen Vertiefung (5) befindet, die Form eines Kegelstumpfs hat, dessen Scheitel sich außerhalb von dem Verbindungsstück (2) und auf der Seite der ringförmigen Vertiefung (5) befindet, und daß, wenn die Rippe (15) des Schelleisens die Ringnut (9) formt, der Flansch (13) des Schelleisens die Stirnfläche des Verbindungsstücks (2) verformt und eine radiale Lippe (6) auf dem äußeren Umfang der Ringnut (9) formt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine radiale Lippe (6) bei der Stirnfläche des Verbindungsstücks (2) eingearbeitet wird.
DE69508294T 1994-02-04 1995-01-24 Verbindungsvorrichtung für das Ende eines starren fluidführenden Metallrohres Expired - Lifetime DE69508294T2 (de)

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