Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines Rohrendes mit einem Fitting mittels eines thermisch rückbildungsfähigen Formteiles sowie eine nach dem Verfahren hergestellte Verbindung.
Es ist bekannt (DT-OS 2 041 807), Rohrverbindungen mit Fittings herzustellen, bei welchen Teile aus thermisch rückbildungsfähigem Material Verwendung finden. Hierbei werden aus diesem Werkstoff Formteile hergestellt, welche von einer ursprünglich wärmebeständigen Gestalt zu einer anderen Gestalt verformt werden können, in welcher sie bleiben. Werden die Formteile später bis über eine gewisse, als Übergangstemperatur bezeichnete Temperatur erwärmt, so gehen sie sprunghaft in die vor der Verformung eingenommene Gestalt über bzw. versuchen, in diese ursprüngliche Gestalt überzugehen. Die dabei ausgeübten Rückbildungskräfte sind beträchtlich, weshalb sich dieser Werkstoff für Schrumpfverbindungen anbietet, wie dies bei den bekannten Rohrverbindungen der Fall ist.
Hierbei wird der Fitting aus rückbildungsfähigem Material hergestellt, wobei die für die Bildung des Schrumpf- sitzes vorgesehene Bohrung mit einem bestimmten Untermass ausgeführt wird, und anschliessend so weit ausgeweitet, bis er mit dem zu verbindenden Rohrende leicht zusammengesteckt werden kann, wonach er sich nach Überschreiten der Übergangstemperatur in seine ursprüngliche Form zurückbilden will und hierbei wegen der Behinderung durch das Rohrende einen Schrumpfsitz bildet. Der Vorteil solcher Rohrverbindungen mittels thermisch rückbildungsfähigen Formteilen gegenüber den üblichen Schrumpfverbindungen, bei denen ein Schrumpf- ring vor der Montage erhitzt werden muss, liegt darin, dass die erforderliche Rückbildung mit einer mässigen Erwärmung spontan erreicht wird.
Die Handhabung solcher aus rückbildungsfähigem Werkstoff geformter Fittings ist demgemäss einfach und kann deshalb auch ungelerntem Personal anvertraut werden.
Damit ein zuverlässiger Schrumpfsitz erreicht werden kann, müssen die zulässigen Toleranzgrenzen exakt eingehalten werden. Beim Schrumpfsitz wird der Zusammenhalt durch Reibungsschluss erreicht und ist somit von den in der Berührungsfläche der beiden zu verbindenden Werkstücke ausgeübten Presskräften abhängig. Um hiervon weniger abhängig zu sein, ist es bekannt, die für den Schrumpfsitz benützten Flächen aufzurauhen, beispielsweise durch Anordnung von kleineren Rillen und Erhebungen. Dies führt zwar zu einer weniger grossen Empfindlichkeit des Schrumpfsitzes bezüglich der Mass-Toleranzen, doch bleibt auch in diesem Fall die Erreichung einer genügenden und ausreichenden Presskraft wesentlich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Rohrverbindungen zu schaffen, bei welchem die Nachteile der vorerwähnten Schrumpfverbindungen vermieden werden.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei welchem das
Rohrende und/oder der Fitting mit dem Formteil in eine lok kere formschlüssige Verbindung gebracht und, indem der
Formteil nach Erwärmen über seine Übergangstemperatur in seine Ausgangsgestalt gebracht wird, ein in axialer Richtung spielfreier Formschluss zwischen dem Rohrende und dem
Fitting erstellt wird. Dadurch erreicht man, dass man nicht von der Qualität einer Schrumpfverbindung, deren Reibschluss von verschiedenen Einflüssen bestimmt wird, sondern von der
Form der Teile selbst abhängig ist, so dass selbst bei Rohr
Toleranzfehlern die Verbindung noch gewährleistet ist.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Verbindung kennzeichnet sich dadurch, dass im Bereich des Rohrendes ein Widerlager angeordnet ist, welches der Fitting oder der Formteil radial hintergreift, und dass der Formteil in seiner Ausgangsgestalt am Rohrende und am Fitting mit axialer Vorspannung abgestützt ist.
Die Erfindung ist im folgenden an Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 und 2, Fig. 3 und 4, Fig. 5 und 6, Fig. 7 und 8 je eine Ausführungsform einer Verbindung zwischen Rohrende und Fitting, wobei Fig. 1, 3, 5 und 7 die Verbindung vor und Fig. 2, 4, 6 und 8 nach dem Übergang des thermisch rückbildungsfähigen Formteiles in seine Ausgangsgestalt zeigt.
Die in Fig. 1 und 2 in einer Hälfte dargestellte Verbindung weist einen teilweise dargestellten Fitting 1 auf, der das Ende eines Rohres 2 mit einer annähernd zylindrischen Partie 3 übergreift. Das Rohrende 2 weist an seiner Aussenwand als Widerlager eine Nut 4 auf, in die ein hakenförmiger Rand 5 eingreift, der am Ende des zylindrischen Teiles 3 des Fittings 1 angeordnet ist. Die zylindrische Partie 3 des Fittings 1 weist an ihrem Ende eine Anzahl axial angeordneter Schlitze 6 auf, die das elastische Aufbiegen des Endes der zylindrischen Partie 3 mit dem Rand 5 in radialer Richtung gestatten.
Zwischen der Stirnseite 7 des Rohrendes 2 und einer Stirnfläche 8 auf der Innenseite des Fittings 1 ist ein Ring 9 angeordnet, der einen Formteil aus einem thermisch rückbildungsfähigen Werkstoff darstellt.
Zur Herstellung der Verbindung werden die Teile 1, 2, 9 in der Weise zusammengesteckt, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist Beim Zusammenstecken werden die Enden der zylindrischen Partie 3 etwas aufgeweitet und schnappen elastisch in die aussenseitige Nut 4 des Rohrendes 2 ein.
Solange der Ring 9 noch nicht in seine Ausgangsgestalt gebracht worden ist, bilden die Teile 1, 2 und 9 eine lose formschlüssige Verbindung. Wird nun der Ring 9 durch Erwärmen über seine Übergangstemperatur in seine Aus gangsgestalt gebracht, die einer Längung dieses Teiles entspricht, so geht die bisher lose, formschlüssige Verbindung in eine solche mit spielfreiem Formschluss über, wobei der Ring 9 sich an der Stirnseite 7 des Rohrendes und an der Stirnfläche 8 des Fittings 1 mit axialer Druckvorspannung abstützt. Hierdurch wird eine einwandfreie Verbindung bewerkstelligt, wobei bei entsprechender Endbearbeitung der Stirnfläche 7, 8 und der Stirnflächen des Ringes 9 gegebenenfalls auf das Einlegen einer Dichtung verzichtet werden kann.
Die Verbindung nach Fig. 3 und 4 weist einen Fitting 1 und ein Rohrende 2 mit einer aussenseitigen Nut 4 auf. Der Fitting 1 weist eine innenseitige Nut 10 auf, in die ein Rand 12' eines Formteiles 11 aus thermisch rückbildungsfähigem Werkstoff eingreift, welcher an seinem anderen Ende einen hakenförmig ausgebildeten Rand 12 aufweist, der in die aussenseitige Nut 4 des Rohrendes 2 eingreift. Zwischen der Stirnseite 7 des Rohrendes 2 und der Stirnfläche 8 im Fitting 1 ist ein Dichtungsring 13 angeordnet.
Der Formteil 11 wird als axial geschlitzter Ring ausgeführt, dessen ursprüngliche Gestalt axial gereckt wird. Durch Zusammendrücken des Ringes kann der Rand 12' in die Nut 10 eingeführt werden, während die Einführung des Randes 12 in die aussenseitige Verankerungsnut 4 durch entsprechendes Spreizen möglich ist. Nun bilden die Teile 1, 2, 11, 13 einen lose zusammenhängenden, formschlüssigen Verband.
Wenn der Formteil 11 nach Erwärmen über seine Übergangstemperatur seine Ausgangsgestalt durch axiale Verkürzung annimmt, entsteht ein spielfreier Formschluss zwischen den Teilen, indem sich der Formteil 11 mit axialer Zugvorspannung in den Nuten 4, 10 abstützt. Durch diese Vorspannung wird der Dichtungsring 13 entsprechend seiner Eigenschaften verformt; er kann beispielsweise aus Kunststoff oder aus Verbundmaterial bestehen.
Die Verbindung nach Fig. 5 und 6 hat eine gewisse Ähnlichkeit mit derjenigen nach Fig. 3 und 4, wobei der thermisch rückbildungsfähige Formteil 14 zwei einwärts ragende Bunde
15, 16 aufweist, die in entsprechende Nuten 17 bzw. 4 im Fitting 1 bzw. im Rohrende 2 eingreifen. Der Formteil 14 wird so weit radial und axial gereckt, dass er unter leichtem Aufweiten in die Nuten 4 und 17 einrastet. Die Teile 1, 2, 13,14 bilden nach dem Zusammenstecken einen lose formschlüssigen Verband, der nach Fig. 6 nach Übergang des Formteiles 14 in seine Ausgangsgestalt (axiale und radiale Kontraktion) die Teile mit axialer Zugvorspannung zusammenhält.
Diese Vorspannung kann noch dadurch verbessert werden, dass in der Verankerungsnut 4 eine Wand 18 mit schräger Neigung ausgebildet wird, an der der Bund 16 beim Zusammenziehen des Formteiles 14 entlanggleitet und die axiale Vorspannung verstärkt.
Bei der Verbindung nach Fig. 7 und 8 wird ein Formteil 19 in Form eines Ringes mit annähernd rechteckigem Querschnitt aus thermisch rückbildungsfähigem Werkstoff gefertigt, der radial gereckt wurde. Der Formteil 19 liegt mit losem Formschluss in einer Nut 20, die von einer über den Fitting 1 gerollten Muffe 21 gebildet wird, und über der Verankerungsnut 4 am Rohrende 2, deren eine Wand 22 schräg ist.
Beim Überschreiten seiner Übergangstemperatur zieht sich der Formteil 19 radial zusammen, gleitet hierbei längs der Wand 22 und erzeugt hierdurch einen spielfreien Formschluss der Teile 1, 2, 13, 19. 21. Der Formteil 19 unterliegt dann einer axialen Druckvorspannung, die sich auch auf den Dichtungsring 13 überträgt.
Wie die Ausführung nach Fig. 1 und 2, lösen sich die Verbindungen nach Fig. 3 bis 8 ebenfalls nicht, auch wenn die gewünschte Vorspannung nicht, zum Beispiel wegen zu grossen Massabweichungen, erreicht wird, da der Formschluss der Teile dies verhindert. Es versteht sich, dass bei manchen Verwendungsarten auf ein besonderes Dichtungsorgan verzichtet werden kann. Im Vergleich zu den eingangs genannten, bekannten Verbindungen lassen sich die erfindungsgemässen Verbindungen zwischen Rohr und Fitting auch mit einem geringen Aufwand an thermisch rückbildungsfähigem Material verwirklichen.
Als zu hintergreifendes Widerlager für den Fitting bzw. den Formteil kann anstelle der gezeigten aussenliegenden Nut auch zum Beispiel eine Erhebung in Form einer Sicke, Bördelung oder eines aufgeschrumpften Ringes oder aber, bei entsprechender Gestaltung des Fittings bzw. des Formteiles, auch ein ähnliches Widerlager an der Rohrinnenseite in der Nähe des Rohrendes vorgesehen sein.
Als Variante zu den beschriebenen Dichtungen ist zu erwähnen, dass zum Beispiel bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 der Formteil 9 mindestens an seinen Stirnseiten mit einem haftenden Dichtungsbelag, zum Beispiel aus Kunststoff, versehen sein kann, und dass im Falle der Beispiele nach Fig. 3 bis 8 anstelle des eingelegten Dichtungsringes 13 die Auflage-Stirnfläche des Fittings für die Stirnfläche des Rohres mit einem ähnlichen Dichtungsbelag beschichtet sein kann.