Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfah ren und eine Einrichtung zur Verstärkung des aufgeweiteten
Endes eines thermoplastischen Rohres durch Einsetzen eines Ringes in das Innere des aufgeweiteten Rohrendes.
Die industrielle Verwendung von Rohren aus thermopla stischem Material kann dadurch gefördert werden, dass deren aufgeweitetes Rohrende verstärkt wird. Man hat her ausgefunden, dass die Belastungsfähigkeit eines solchermas sen aufgeweiteten Rohrendes beträchtlich gesteigert werden kann, wenn in das Rohrende ein metallischer Ring einge setzt wird, der gegen die Innenwand des Rohres anliegt. Auf solche Weise können Rohrleitungen verwirklicht werden, deren Verbindungsstellen zwischen einzelnen Rohrabschnit ten durch das Einsetzen von Metallringen wesentlich unemp findlicher gegen Bruch sind. Ausserdem sind solchermassen ausgestattete Rohre besser dazu geeignet, mit ihren Enden an irgendwelche Apparate angeschlossen zu werden.
Die strukturelle Charakteristik, die diese Vorteile schaffen, beste hen darin, dass ein Ring rechtwinklig zur Achse des Rohres eingebaut ist, wobei das mit dem Ring versehene Ende des
Rohres innerhalb kleiner Toleranzen standardisiert und die
Bruchfestigkeit desselben wesentlich erhöht werden kann.
Wenn nämlich die Innendurchmesser solcher Rohrstutzen nur innerhalb kleinster Grenzen variieren, kann die Arbeits geschwindigkeit beim Zusammensetzen von Rohren wesent lich erhöht werden, was sich besonders bei langen Rohrleitun gen mit einer grossen Zahl von Verbindungsstellen auswirkt.
Bei solchen langen Rohrleitungen ist auch eine hohe Bruchfe stigkeit der Verbindungsstellen sehr erwünscht, um bei klein stem Aufwand eine grosse Zuverlässigkeit der Rohrleitung während langer Zeit zu erreichen.
Wenn ein solcher Ring im Innern eines Rohrendes an geordnet ist, wird die Widerstandsfähigkeit des Rohres und in besondere einer Rohrverbindung, welche gegenüber dem
Rohr einen vergrösserten Querschnitt aufweist, wesentlich verbessert, selbst wenn der Querschnitt in radialer Richtung weiter vergrössert ist, um noch einen Dichtungsring aufneh men zu können. Wenn ein Rohr an seinem Ende in radialer
Richtung aufgeweitet wird, ist normalerweise die Tendenz zu beobachten, dass die Wandstärke des aufgeweiteten End abschnittes und damit die Widerstandsfähigkeit desselben ver mindert wird. Das Einsetzen eines Ringes in das aufgeweitete Rohrende wirkt dieser Tendenz entgegen.
Wenn zusätzlich ein ringförmiger Spalt zur Aufnahme eines Dichtungsrin- ges vorgesehen werden muss, an welcher Stelle dann die grösste Aufweitung des Rohrendes erforderlich wird, ist zu beobachten, dass gerade an dieser Stelle eine gewaltige Verminderung der Wandstärke mit drastisch erhöhter Bruchgefahr auftritt. Die Rissbildung oder der Bruch eines Rohres bzw. einer Rohrverbindung aufgrund einer konzentrierten Einwirkung äusserer Kräfte in dem Bereich des Rohres, wo dieser ringförmige Spalt liegt, kann nahezu vollständig vermieden werden, wenn an dieser Stelle ein Ring eingesetzt ist.
Es ist ein hauptsächliches Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, mit welchem billige Ringe, die auf einfachste Weise hergestellt sind, in Rohre oder Rohrstutzen, an der Innenwand derselben anliegend, einzusetzen, um auf einfache Weise die Rohre bzw. Rohrstutzen zu verstärken.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Einsetzen von Ringen in Rohre oder Rohrstutzen zu schaffen, bei welchen gleichzeitig der Durchmesser der Rohre zur Schaffung einer Verbindungsstelle vergrössert wird.
Zudem soll mit dem vorgeschlagenen Verfahren zum Einsetzen von Ringen in Rohrenden gleichzeitig ermöglicht werden, einen ringförmigen Spalt zur Aufnahme eines Dichtungsringes auszubilden, wobei an der Stelle mit maximaler Durchmesservergrösserung des Rohres der Ring zur Verstärkung des Rohres eingesetzt werden soll.
Aus der GB-PS 1124930 sind spreizbare Formkörper bekannt, um in einem Rohrende durch radiales Aufweiten desselben einen ringförmigen Spalt zu schaffen, der zur Aufnahme eines Dichtungsringes dient. Bei diesem Gerät ist es zwar möglich, den Durchmesser des Formkörpers zu vergrös- sern und zu verkleinern, doch ist es nicht dazu geeignet, einen Ring in das Innere eines Rohrendes einzusetzen.
Durch Einschweissen oder Einkleben eines Ringes in das Ende eines Rohres aus thermoplastischem Material kann keine genügende Verstärkungswirkung erzielt werden. Um eine industriell sinnvolle und nützliche Verstärkung des Endes eines Rohres zu verwirklichen, kann auch kein weiches Material Verwendung finden, welches stark aufgeweitet und in radialer Richtung deformiert wird. Es ist deshalb erforderlich, eine Einrichtung zu verwenden, welche vollständig vom Ring gelöst werden kann, nachdem dieser eingesetzt worden ist und mit welcher ein fester und präziser Sitz des Ringes im Rohr erreicht wird. Es ist nämlich wesentlich, dass ein mit einer solchen Einrichtung eingesetzter Ring, der an der Innenwand des Rohres aufliegt, genau senkrecht zur Achse des Rohres steht, auch nachdem die Einrichtung entfernt worden ist.
Um mit möglichst geringen Kosten zum Einsetzen in ein Rohr geeignete Ringe herzustellen, ist man bestrebt, spiralige Drähte in der erforderlichen Länge abzuschneiden und die Enden zur Bildung eines Ringes zusammenzuschweissen.
Die so gebildeten Ringe sind aber ziemlich deformiert, da sich die Steigung der Spirale auf die Form des Ringes auswirkt. Von einer Einrichtung zum Einsetzen von Ringen in ein Rohrende ist zu fordern, dass diese gleichzeitig den einzusetzenden Ring in bezug auf seine Planlage richtet. Es ist dabei selbstverständlich, dass diese Richtwirkung nicht nur momentan auftritt, sondern dass der Ring in exakter Planlage zu halten ist, bis er in das Rohrende eingesetzt und dort unverrückbar festgehalten wird. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, kann eine grosse Anzahl verschiedener Arten von Ringen, egal nach welcher Methode sie hergestellt worden sind, für das Einsetzen in Rohrenden Verwendung finden.
Beim Einsetzen des Ringes in ein Rohrende wird die Wan dung des Rohres unter Anwendung eines hohen Druckes gegen den Ring gepresst. Man hat nun gefunden, dass die Rohrwandung zweckmässigerweise entlang der Peripherie des Ringes um diesen herum gebogen werden sollte, so dass an der Innenseite der Rohrwandung eine ringförmige Nut zur Aufnahme des Ringes entsteht. Auf diese Weise kann eine Reduktion der Wandstärke des Rohres im Bereich des eingesetzten Ringes wirksam verhindert werden, wobei gleichzeitig ein wesentlich festerer Sitz des Ringes im Rohr gewährleistet ist. Wenn das Einsetzen eines Ringes unter Beachtung des vorher Erwähnten erfolgt, ergeben sich insbeson dere dann grosse Vorteile, wenn der Durchmesser des Rohres stark vergrössert worden ist, um Raum zur Aufnahme eines Dichtungsringes zu schaffen.
Der Verstärkungsring soll dann in diesem Abschnitt des Rohres eingesetzt werden und verstärkt somit diejenige Stelle des Rohres, welche am meisten bruchgefährdet ist, so dass eine hochbelastbare Rohrverbindung erstellt werden kann.
Wenn ein mit einem Verstärkungsring versehenes Rohrende ausserdem mit einem Dichtungsring versehen werden soll, kann gemäss einer Weiterbildung der Erfindung der Verstärkungsring zur Fixierung der Lage des Dichtungsringes herangezogen werden. Bekannterweise tritt beim teleskopartigen Zusammensetzen zweier Rohre, von denen eines mit einem Dichtungsring versehen ist, das Problem auf, dass infolge Reibung zwischen Rohraussenwand und Dichtungsring letzterer von seinem vorbestimmten Platz wegverschoben wird: Die Abdichtung zwischen den Rohren ist nicht mehr gewährleistet. Man hat deshalb schon lange nach einer Lösung dieses wichtigen Problemes gesucht. Durch die vorgeschlagene Lösung ist diese Schwierigkeit auf einfache und unerwartete Weise aus der Welt geschafft.
Im allgemeinen genügt es, wenn der Verstärkungsring eine Höhe hat, die ungefähr der doppelten Tiefe der ringförmigen Nut entspricht, um den Dichtungsring zuverlässig zu fixieren. Es ist klar, dass der Dichtungsring eine entsprechend angepasste Form besitzen muss, das heisst, er muss eine ringförmige Nut an sei ner Peripherie besitzen, in welche der Verstärkungsring eingreifen kann. Durch das Einschieben des benachbarten Rohres in das mit dem Verstärkungsring und dem Dichtungsring versehene Rohrende, wird der aus elastischem Material beste.
hende Dichtungsring radial auseinandergepresst, verhärtet sich dabei und legt sich um so fester um den Verstärkungsring herum an, je grösser die Reibungskraft beim Einschieben des Rohres ist. Es ist daher ausgeschlosssen, dass der Dichtungsring sich von seinem vorgesehenen Platz zwischen Verstärkungsring und äusserer Oberfläche des einzusetzenden Rohres wegverschiebt. Während des Einschiebens wird ein innerer Ringteil des Dichtungsringes gedehnt, während auf ihn gleichzeitig eine axial wirkende Reibungskraft wirkt.
Aufgrund der Tatsache, dass die radial wirkende Anpresskraft mit zunehmender in axialer Richtung wirkender Reibungskraft ebenfalls zunimmt, stets aber grösser als letztere bleibt, ist ausgeschlossen, dass die beiden seitlichen, den Verstärkungsring umfassenden Teile des Dichtungsringes, über den Verstärkungsring hinweggleiten, so dass der Dichtungsring stets korrekt an seiner vorbestimmten Position bleiben wird. Aus den vorstehenden Überlegungen ersieht man, dass mit dem vorgeschlagenen Verfahren auf einfachste Weise zwei Probleme zugleich gelöst werden: das Verstärken eines Rohrendes durch Einsetzen eines Ringes und das Festhalten eines Dichtungsringes durch den eingesetzten Verstärkungsring.
Während des Einsetzens des Ringes, welcher besonders einen Endbereich eines Rohres, wo die Wandstärke vermindert ist, wirkungsvoll verstärkt, und welcher gleichzeitig ein Verschieben eines in das Rohrende eingesetzten Dichtungsringes ve#rhindert, kann gleichzeitig der Durchmesser des Rohrendes auf einen vorgeschriebenen Standartwert gebracht werden. Bei dieser Weiterbildung der Erfindung gelangt ein Verstärkungsring zur Verwendung, dessen Aussendurchmesser grösser ist als der Innendurchmesser des Rohres, in das er eingesetzt werden soll. Vor dem Einsetzen des Ringes wird das Ende des Rohres aufgeweitet und der Ring in das Rohr eingeschoben, bis er seine vorbestimmte Position erreicht hat. Im Anschluss daran wird der ausgeweitete, erweichte Rohrabschnitt mit Hilfe einer äusseren Matrize um den Ring herum zusammengepresst, um diesen fest in der Rohrinnenwand zu verankern.
Es ergibt sich dabei die Möglichkeit, latente Spannungen, die im erweichten radial ausgeweiteten und danach zusammengepressten Rohrbereich vorhanden waren, abzubauen, währenddem der Endbereich des Rohres gekühlt wird. Das so behandelte Rohrende weicht hinsichtlich Form und Grösse nur um sehr geringe Werte von einem Sollwert ab, so dass nach dem vorgeschlagenen Verfahren praktisch ohne Ausschuss Rohre präzis behandelt werden können.
Im folgenden wird das Verfahren nach der Erfindung sowie einige Ausführungsbeispiele einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Einrichtung unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen beispielsweise beschrieben.
In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen Teilschnitt durch das Ende eines Rohres, welches mit einem eingesetzten Ringelement versehen wurde und in welchem so ein kreisringförmiger Raum geschaffen wurde, der einen Dichtungsring aufnimmt,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Einrichtung zur Ausbildung des Rohrendes wie in Fig. 1 dargestellt,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2, der einen ringförmigen Teil zum Festhalten des Verstärkungsringes in axialer Richtung zeigt,
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2, der ein Tragstück zeigt, welches innerhalb des ringförmigen Teiles gemäss Fig. 3 verschiebbar ist,
Fig. 5 eine Variante des in Fig. 3 gezeigten ringförmigen Teils,
Fig. 6 die entsprechende Variante des in Fig. 4 gezeigten Tragstückes,
Fig. 7 eine Ansicht eines verzogenen Ringes von oben,
Fig. 8 eine Seitenansicht eines verzogenen Ringes,
Fig.
9 die Einrichtung gemäss Fig. 2 in gespanntem Zustand,
Fig. 10 einen Schnitt durch ein Rohrstück mit der Einrichtung gemäss Fig. 9 eingesetzt,
Fig. 11 die Einrichtung gemäss Fig. 9, in das Rohr eingesetzt, kurz vor dem Herausziehen,
Fig. 12 einen Teilschnitt durch eine Variante der Einrichtung gemäss Fig. 2,
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht der Einrichtung gemäss Fig. 2, 3 und 4,
Fig. 14 eine perspektivische Ansicht der Einrichtung gemäss Fig. 2, 5 und 6,
Fig. 15 einen Teilschnitt durch eine weitere Variante der Einrichtung in Fig. 2 in ungespanntem Zustand, und
Fig. 16 die Einrichtung nach Fig. 15 in gespanntem Zustand.
Bei dem Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung können die einzlenen Verfahrensschritte, nämlich - das Ausbilden einer Verbindungsmuffe an einem Rohr durch Aufweiten des Rohrendes; - das Ausbilden eines ringförmigen Raumes zur Aufnahme des Verstärkungsringes; - das Einsetzen des Verstärkungsringes in das Rohrende; -entweder nacheinander oder gleichzeitig durchgeführt werden. Mit anderen Worten heisst das, dass nicht unbedingt zwischen diesen drei einzelnen Verfahrensschritten unterschieden werden muss, sondern dass das ganze Verfahren kontinuierlich in einem Arbeitsgang durchgeführt werden kann.
Es wird nun zunächst die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens in ihren verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten näher erläutert.
Die Einrichtung gemäss Fig. 2 besitzt ein Tragstück 10 zur Aufnahme eines Ringelementes, welches durch das Trag stück 10 entlang seines Umfanges abgestützt ist. Dieses Trag.
stück 10 besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Block. Ein spreizbares Sperrelement 9 schliesst sich an diesen zylindrischen Block an und ist koaxial mit diesem angeordnet. Es besteht aus einzelnen radial unterteilten Stükken, die zusammen scheibenartige Gestalt aufweisen und mittels einer ringförmigen Feder 12 zusammengehalten werden.
Das Sperrelement 9 besitzt bewegliche Teile 9a, die zusammen scheibenförmige Gestalt haben und die an ihrem Ende gegen das Zentrum abgeschrägt sind. Die Ausdehnung bzw.
das Zusammenziehen des Sperrelementes 9 in radialer Richtung erfolgt durch Hin- und Herbewegung eines konischen Ringes 8, der mit der konischen Innenfläche der Teile 9a zusammenwirkt. Am Umfang des Tragstückes 10 ist ein verschiebbarer ringförmiger Teil 11 angeordnet, der in axialer Richtung gegen das Sperrelement 9 hin verschiebbar ist. Ein Ring 5, der über das Tragstück 10 gelegt worden ist, wird dadurch auf der Einrichtung gemäss Fig. 2 festgehalten, dass das Sperrelement 9 in radialer Richtung auseinander bewegt wird. Gleichzeitig wird der ringförmige Teil 11 in axialer Richtung gegen den Ring 5 verschoben, so dass dieser zwischen dem ringförmigen Teil 11 und dem Sperrelement 9 festgehalten wird.
Das Ende einer Röhre 1, wie in Fig. 1 dargestellt, besitzt einen ersten Abschnitt 2 mit vergrössertem Durchmesser, welcher zur Aufnahme des Endes einer anderen Röhre 1' bestimmt ist.
An den im Durchmesser vergrösserten Abschnitt 2 schliesst sich ein weiterer Abschnitt 3 an, der zur Aufnahme eines Ringes 5 bestimmt ist und dessen Durchmesser gegen über dem Durchmesser des Abschnittes 2 nochmals vergrössert ist. Ferner ist der Abschnitt 3 dazu bestimmt, einen Dichtungsring 6 aufzunehmen. Die Einrichtung gemäss Fig. 2 dient nun dazu, das rechts in Fig. 1 dargestellte, mit 1 bezeichnete noch unbearbeitete Rohrstückende 1, in die Form gemäss Fig. 1 zu bringen. Mit anderen Worten heisst das, dass die periphere Formgebung des Sperrelementes 9 und des ringförmigen Teils 11 so gewählt ist, dass die beiden im Durchmesser vergrösserten Abschnitte 2 und 3 an einem Rohrstückende 1 ausgebildet werden, wenn die Einrichtung gemäss Fig. 2 betätigt wird.
Zur Ausbildung des ersten Abschnittes 2 mit vergrössertem Durchmesser ist eine Matrize 7 vorhanden, welche mit dem Sperrelement 9 zusammenwirkt, und welche koaxial zu diesem angeordnet ist. Wenn das Sperrelement sich in seiner volleingezogenen Stellung befindet, ist sein Aussendurchmesser kleiner als der Aussendurchmesser der Matrize 7. Wenn das Sperrelement hingegen voll gespreizt ist, ist sein Aussendurchmesser grösser als der Aussendurchmesser der Matrize 7. Durch das Zusammenwirken der Matrize 7, des Sperrelementes 9 und des ringförmigen Teiles in der vorstehend beschriebenen Weise, ist es möglich, das Ende eines Rohres in einem Arbeitsgang in eine Form gemäss Fig. 1 zu bringen.
Die Einrichtung, die zum Aufweiten und Formen eines Rohrendes verwendet wird, und die in Fig. 2 dargestellt ist, besitzt einen Aufbau wie nachstehend beschrieben.
Im Fall, dass die zur Verwendung gelangenden Ringe 5 auf billige Art und Weise hergestellt wurden und demnach von der idealen Formgebung abweichen, ist es erforderlich, dies zu korrigieren, in bezug auf exakte kreisringförmige Gestalt und Planlage. Dies ist mit der Einrichtung gemäss Fig. 2 auf einfache Weise möglich. Der zylindrische Block des Tragstückes 10 besitzt an seinem dem Sperrelement 9 benachbarten Teil eine ganz besondere Form, welche im Querschnitt in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Bei der Ausführung gemäss Fig 4 sind vier vorstehende Teile 20 vorgesehen, die gleichmässig um das Tragstück 10 herum angeordnet sind.
Ein verzogener Ring 5 wird auf diese vorstehenden Teile 20 aufgeschoben. Ausserdem besitzt der ringförmige Teil 11 am gegen das Sperrelement 9 gerichtete Ende Abschnitte 17 mit geringerem Durchmesser, welche das Aufschieben eines verzogenen Ringes 5 auf den Teil 11 erleichtern (Fig. 3).
Jeder dieser Abschnitte 17 besitzt an seiner Stirnfläche eine gegenüber der Achsrichtung abgeschrägte Kante 26. Es sei in diesem Zusammenhang auf Fig. 13 verwiesen, auf welcher der Teil 11 perspektivisch dargestellt ist.
Wenn das Tragstück 10 axial in Richtung des ringförmigen Teiles 11 verschoben wird, greifen die Abschnitte 17 zwischen die vorstehenden Teile 20 ein. Die abgeschrägten Flächen 26 gelangen gegen die zugekehrte Oberfläche des Ringes zur Auflage, wie in Fig. 7 und 8 dargestellt, und die Innenbohrung des Ringes 5 gleitet über die Oberfläche der Flächen 26 und wird dabei auf den erforderlichen Durchmesser aufgeweitet. Gleichzeitig mit dem Aufschieben des Ringes 5 auf die Abschnitte 17, bewegen sich letztere gegen die vorstehenden Teile 20 hin und bilden mit diesen zusammen eine vollständige zylindrische Fläche. Auf diese Weise wird der Innendurchmesser der Ringe 5 korrigiert, indem er auf genau den gleichen Wert gebracht wird, wie der Durchmesser der durch die vorstehenden Teile 20 und die Abschnitte 17 gebildeten zylindrischen Fläche.
Der ringförmige Teil 11 besitzt eine ringförmige stirnseitig zurückversetzte Wand 28, welche bei der Bewegung dieses Teiles gegen den Ring aufliegt und welche diesen gegen das Sperrelement 9 presst. Auf diese Weise wird eine Abweichung der Form des Ringes in bezug auf Ebenheit korrigiert und der Ring 5 wird in einer zur Achse der gesamten Einrichtung exakt senkrecht liegenden Ebene festgehalten.
Bei der Ausführung gemäss Fig. 5 besitzt der ringförmige Teil 11 an seinem dem Sperrelement zugekehrten Ende einen Abschnitt 17 mit geringerem Durchmesser, dessen Oberfläche durchgehend zylindrisch ausgebildet ist. Der Übergang dieses Abschnittes 17 zum restlichen Teil 11 mit normalem Durchmesser bildet eine senkrechte Ringfläche 28. Die dem Sperrelement 9 zugewandte Kante des Abschnittes 17 ist abgeschrägt, so dass eine konische Fläche 26 gebildet wird.
Gemäss Fig. 6 besitzt das Tragstück 10 einen ringförmigen vorstehenden Teil 20. Der Innendurchmesser des Abschnittes 17 entspricht dabei dem Aussendurchmesser des vorstehenden Teiles 20, so dass letzterer in den Abschnitt 17 des ringförmigen Teiles 11 hineingeschoben werden kann. In der Fig. 14 ist die vorstehend beschriebene, modifizierte Ausführung perspektivisch dargestellt Ein verzogener Ring 5 wird auf die periphere Fläche 21 des vorstehenden Teiles 20 aufgeschoben, welcher einen kleineren Aussendurchmesser besitzt als der Innendurchmesser des Ringes 5. Nun wird der ringförmige Teil 11 gegen das Tragstück 10 hin verbogen, so dass sich die konische Fläche 26 dem Ring 5 nähert, bis dieser gegen das Sperrelement 9 aufliegt.
Beim Weiterbewegen des ringförmigen Teiles 11 tritt die konische Fläche 26 in den Ring 5 ein, so dass dieser aufgeweitet und in bezug auf exakt kreisringförmige Gestalt gerichtet wird. Wenn dieser Punkt erreicht ist, tritt die abgeschrägte Fläche 26 in einen am Sperrelement 9 ausgebildeten ringförmigen Hohlraum ein, wie dies in Fig. 12 dargestellt ist. Auf diese Weise kann der Ring 5 auch in bezug auf exakte Planlage gerichtet werden, da er nun zwischen der senkrechten Fläche 28 an der Übergangsstelle vom Abschnitt 17 zum restlichen ringförmigen Teil 11 und der Stirnoberfläche des Sperrelementes 9 eingeklemmt wird.
Im Innern des ringförmigen Teiles 11 ist ein zylindrischer Hohlraum 22 ausgebildet, der aus Fig. 3 und 5 ersichtlich ist und der zur Aufnahme des zylindrischen Tragstückes 10 bestimmt ist. Ein weiterer zylindrischer Hohlraum 23, der aus Fig. 4 und 6 ersichtlich ist, ist im Innern des Tragstückes 10 ausgebildet, um den konischen Ring aufzunehmen, Letzterer dient ja zum Auseinanderspreizen des Sperrelementes 9 und wird durch ein Wellenstück 8: das durch den Ring 8 hindurchgesteckt ist, exakt geführt. Ausserdem verbindet dieses Wellenstück 8' die Matrize 7 mit dem Tragstück 10.
Ferner sind Betätigungsstangen 15a vorgesehen, die sich in achsenparalleler Richtung das Tragstück 10 durchdringen und die am konischen Ring 8 befestigt sind. Dadurch ist ermöglicht, dass der Ring 8 durch Verschiebung der Stangen 15a betätigt werden kann. Eine weitere Betätigungsstange ist am Tragstück 10 befestigt, währenddem zur Verschiebung des ringförmigen Teiles 11 dieser mit Betätigungsstangen 14a versehen ist. Die Betätigungsstangen 14a, 15a und 16 können hydraulisch oder mit Hilfe eines Elektromagnetes verschoben werden und dienen dazu, die Teile 8, 10 und 11 unabhängig voneinander in axialer Richtung zu bewegen.
Zur Bearbeitung des Endes eines Rohres 1 wird die vorgehend beschriebene Einrichtung, wie aus Fig. 9 ersichtlich, vorbereitet, so dass der in das Rohrende einzusetzende Ring 5 zwischen der Fläche 28 und dem Sperrelement 9 eingespannt ist. Das Ende des Rohres 1 wird entlang eines Endbereiches erwärmt, um das Material zu erweichen und ein Aufweiten zu erleichtern. Das erwärmte Rohrende wird anschliessend auf die Matrize 7 aufgeschoben und diese in das Rohr hineingepresst, wodurch sich zuerst der erste im Durchmesser vergrösserte Abschnitt 2 und anschliessend unter Wirkung des Sperrelementes 9 der zweite im Durchmesser vergrösserte Abschnitt 3 ausbildet.
Ein weiteres Hineinpressen der gesamten Einrichtung gemäss Fig. 9 bewirkt, dass sich der erwärmte Teil des Rohres 1 über den Ring 5 schiebt und mit seiner Stirnfläche schliesslich an einer vorbestimmten Endposition auf der Oberfläche des ringförmigen Teiles 11 befindet. Zusammengefasst lässt sich sagen, dass das Rohr 1 festgehalten wird und die gesamte Einrichtung gemäss Fig. 9 und 10 durch Betätigung der Stange 16 in das erwärmte Rohr ende hineingeschoben wird.
Das Ende des Rohres, welches über den Ring 5 geschoben worden ist, wurde dabei auf einen Durchmesser ausgeweitet, der dem Aussendurchmesser des Ringes 5 entspricht.
Nun wird eine Ringmatrize 29 von aussen im Bereich des Ringes 5 um das Rohr herum aufgepresst, so dass die Rohrwand um den Ring 5 herum gegen die Oberfläche des Sperrelementes 9, des Ringes 5 und des ringförmigen Teils 11 angepresst wird. Auf diese Weise wird an der Innenseite der Rohrwandung eine Nut ausgebildet, welche den Ring 5 aufnimmt. Dieser Zustand ist in Fig. 10 dargestellt.
Durch die Ausbildung der Vertiefung in der Ringmatrize 29 kann die Form der in der Rohrinnenwand ausgebildeten Nut beeinflusst werden. Beim in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Form der Vertiefung in der Ringmatrize 29 so gewählt, dass der Ring 5, von der Nut dreiseitig umschlossen vnd so äusserst festgehalten wird. Manchmal ist es nicht erforderlich, den Ring 5 so fest in der Wand des Rohres 1 zu verankern. In diesem Fall genügt es, eine Ringmatrize 29 mit einer ebenen Druckfläche ohne Vertiefung zu verwenden, so dass der Ring 5 einfach etwas in die Rohrwand hineingepresst wird.
Dadurch, dass der Ring 5 während des Überschiebens des erwärmten Rohrstückendes durch die Teile 9 und 11 festgehalten ist, besteht keine Gefahr, dass er durch das Überschieben deformiert wird. Der Ring 5 kann somit in genau definierter, vorgeschriebener Position in das Rohrstückende eingesetzt werden. Nun wird die aufgeweichte Zone des Rohrstückendes gekühlt, die Ringmatrize 29 zurückgezogen und das Sperrelement 9 zusammengezogen. Letzteres geschieht dadurch, dass der konische Ring 8 durch Betätigung der Stangen 15a nach links verschoben wird. Dieser Zustand ist in Fig. 11 dargestellt. Es ist daraus auch zu ersehen, dass das Sperrelement 9 soweit zusammengezogen wird, bis dessen Aussendurchmesser geringer ist als der Innendurchmesser des Ringes 5. So kann die gesamte Einrichtung aus dem Rohr herausgezogen werden, ohne dass eine Behinderung durch den Ring 5 erfolgen könnte.
In der vorstehend beschriebenen Weise wird der Ring 5 in denjenigen Bereich des Rohres 1 eingesetzt, der am meisten ausgeweitet worden und damit am stärksten geschwächt ist. Durch den eingesetzten Ring 5 erfolgt auf einfache Weise eine Verstärkung dieses geschwächten Rohrteiles. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass ein Dichtungselement 6 verwendet werden kann, das eine an seiner Aussenfläche angebrachte, umlaufende Nut aufweist, die die Innenfläche des Ringes 5 umgreift. Auf diese Weise ist wirkungsvoll verhindert, dass sich der Dichtungsring 6 beim Einführen eines Rohres in das aufgeweitete Rohrstückende verschiebt.
Wie aus der obigen Beschreibung klar hervorgeht, können mit der vorgeschlagenen Einrichtung ohne Schwierigkeiten verzogene Ringe 5 verwendet werden, die dann durch das Zusammenwirken des Teiles 11 und des Sperrelementes 9 gerichtet werden. Ringe, die eine noch stärkere Verformung aufweisen, als diejenigen, die in Fig. 7 und 8 dargestellt sind, das heisst zum Beispiel Ringe mit ovaler oder herzartiger Form, können mit wesentlich geringeren Kosten hergestellt werden. Die Verwendung solcher Ringe wäre natürlich sehr vorteilhaft, sofern diese mit Hilfe der vorgeschlagenen Einrichtung zuverlässig und präzise gerichtet werden könnten. Auch wäre es von Vorteil, wenn nicht nur in bezug auf die Form, sondern auch in bezug auf das Material der Ringe Variationsmöglichkeiten bestehen würden.
In manchen Fällen wäre es besser, anstelle von vollen Metallringen hohle Metallringe oder gar Ringe aus Kunststoff einzusetzen. Um nicht nur kreisförmige, sondern auch ovale, halbkreisförmige, polygonal oder trapezoidale Ringe verwenden zu können, kann die vorstehend beschriebene Einrichtung modifiziert werden, so dass das Aufschieben des Ringes auf die Einrichtung erleichtert und das Richten desselben in eine vorgeschriebene Form ermöglicht wird.
In Fig. 12 ist ein Teilschnitt durch eine modifizierte Ausführung der Einrichtung dargestellt. Die abgeschrägte Fläche 26 am Abschnitt 17 erstreckt sich vom Tragstück 10 aus in einen Hohlraum hinein, der im benachbarten Sperrelement 9 ausgebildet ist, und zwar soweit, dass die zylindrische Oberfläche am Abschnitt 17 zur Aufnahme des Ringes direkt der Innenfläche des Ringes 5 gegenübersteht. Der konische Ring 8 besitzt dabei eine zylinderische Fläche 32, die eine Verschiebung des Sperrelementes 9 in axialer Richtung erlaubt, wobei die Distanz der äusseren Oberfläche des Sperrelementes 9 von der Achse der gesamten Einrichtung konstant bleibt, währenddem diese Aussenfläche die Rohrwand verformt.
Eine weitere zylindrische Fläche 34, die der zylinde- rischen Fläche 32 entspricht, ist an der Innenwand der Gesamtheit der beweglichen Teile 9a des Sperrelementes 9 ausgebildet. Sobald die abgeschrägte Fläche 31 am konischen Ring 8 und die abgeschrägte Fläche 33 am Sperrelement 9 aneinander vorbeigeglitten sind - wobei sich der Aussendurchmesser des Sperrelementes 9 kontinuierlich vergrössert hat -, gelangen die beiden zylindrischen Flächen 32 und 34 aufeinander, so dass eine weitere Verschiebung des Sperrelementes 9 keine weitere Durchmesservergrösserung desselben nach sich zieht. Um das Aufschieben eines sehr stark deformierten Ringes 5 auf das Tragstück 10 zu erleichtern, sollte dieses einen Aussendurchmesser aufweisen, der geringer ist als der Innendurchmesser des am stärksten deformierten Ringes.
In entsprechender Weise muss aber das Mass der Aufweitung des Ringes 5 in radialer Richtung mittels des Teiles 11 vergrössert werden, was durch eine Verlängerung der abgeschrägten Fläche 26 am Rand des Abschnittes 17 mit verringertem Durchmesser geschehen kann. Wenn der Ring 5 in axialer Richtung zusammengepresst wird und dabei gegen die senkrechte Wand 28 des ringförmigen Teiles 11 aufliegt, sollte die Innenfläche des Ringes 5 zweckmässigerweise nicht mehr auf der abgeschrägten Fläche 26 aufliegen. Zur Aufnahme der verlängerten Fläche 26 ist am Sperrelement 9 ein Hohlraum 35 mit kreisringförmiger Gestalt vorgesehen, welcher zur Aufnahme des vorstehenden Teils der abgeschrägten Fläche 26 dient, wenn das Sperrelement 9 maximal auseinandergespreizt ist.
Dadurch ist gesichert, dass bei der axialen Zusammenpressung des Ringes 5 die innere Fläche desselben auf den zylindrischen Abschnitt 18 der Oberfläche des Abschnittes 17 aufliegt, so dass die Lage des Ringes 5 genau definiert ist. Wenn der Ring 5 in eine tief in der Rohrwandung auszubildende Nut einzusetzen ist, kann nicht vermieden werden, dass der eingespannte Ring über die Oberfläche des maximal auseinandergespreizten Sperrelementes 9 hervorsteht. Es ist daher eine geneigte Führungsflä- che 30 am Ende der Oberfläche des Sperrelementes 9 an deren dem Ring 5 benachbart liegenden Ende ausgebildet, so dass beim Hereinpressen der Einrichtung in ein erwärmtes aufzuweitendes Rohrende ein müheloses Überschieben des Ringes 5 gewährleistet ist.
In Fig. 15 und 16 ist eine modifizierte Ausführungsform der Einrichtung im Teilschnitt dargestellt, bei welcher die Möglichkeit zum Richten eines verzogenen Ringes in bezug auf exakte Kreisform und Planlage weiter verbessert sind.
Bei dieser Ausführung besitzt das Sperrelement 9 an seinem dem Tragstück 10 zugekehrten Ende eine abgeschrägte Fläche 26' zum Erfassen eines deformierten Ringes 5, einem Abschnitt 17' mit zylindrischer Oberfläche, sowie eine senkrechte Wand 28' für das Zusammendrücken des Ringes 5, um diesen festzuhalten und in eine plane Lage zu bringen.
Das ringförmige Element 11 besitzt eine senkrechte Stirnfläche 11' an seinem dem Sperrelement 9 zugekehrten Ende, um die andere Seite des Ringes 5 zu erfassen und gegen die erwähnte Wand 28' zu pressen. Bei dieser Ausführung wird also ein deformierter Ring mit Hilfe des Sperrelementes 9 gerichtet, wobei zum Aufsetzen des deformierten Ringes 5 das Sperrelement 9 zusammengezogen wird, um dann durch Verschieben des konischen Ringes 8 und dadurch bewirkter radialer Bewegung der beweglichen Teile 9a gespreizt zu werden. In Fig. 16 sind die beweglichen Teile 9a vollständig nach aussen bewegt. Der Ring 5 hat seine endgültige Form erreicht und ist zwischen Teil 11 und Sperrelement 9 eingeklemmt.
The present invention relates to a procedural Ren and a device for amplifying the expanded
End of a thermoplastic pipe by inserting a ring inside the expanded pipe end.
The industrial use of pipes made of thermoplastic material can be promoted in that their expanded pipe end is reinforced. It has been found out that the loading capacity of such a widened pipe end can be increased considerably if a metallic ring is inserted into the pipe end and rests against the inner wall of the pipe. In such a way, pipelines can be realized, the connection points between individual Rohrabschnit th by the insertion of metal rings are much less sensitive to breakage. In addition, pipes equipped in this way are better suited to being connected with their ends to any apparatus.
The structural characteristic that provides these advantages is that a ring is installed at right angles to the axis of the pipe, with the ringed end of the
Tube standardized within small tolerances and the
The breaking strength of the same can be increased significantly.
Namely, if the inner diameter of such pipe sockets vary only within the smallest limits, the working speed when assembling pipes can be increased wesent Lich, which is particularly important for long pipelines with a large number of connection points.
In such long pipelines, a high Bruchfe strength of the connection points is very desirable in order to achieve great reliability of the pipeline for a long time with little effort.
If such a ring is arranged in the interior of a pipe end, the resistance of the pipe and in particular a pipe connection, which compared to the
Tube has an enlarged cross-section, significantly improved, even if the cross-section is enlarged further in the radial direction in order to be able to accommodate a sealing ring. When a tube at its end in radial
Direction is widened, the tendency is normally to be observed that the wall thickness of the widened end section and thus the resistance of the same is reduced. Inserting a ring into the expanded pipe end counteracts this tendency.
If, in addition, an annular gap has to be provided to accommodate a sealing ring, at which point the greatest expansion of the pipe end is required, it can be observed that precisely at this point there is a huge reduction in wall thickness with a drastically increased risk of breakage. The formation of cracks or rupture of a pipe or a pipe connection due to the concentrated action of external forces in the area of the pipe where this annular gap is located can be almost completely avoided if a ring is inserted at this point.
It is a main aim of the present invention to propose a method with which inexpensive rings, which are manufactured in the simplest manner, are inserted into pipes or pipe sockets, lying against the inner wall thereof, in order to reinforce the pipes or pipe sockets in a simple manner.
Another object of the invention is to provide a method for inserting rings into pipes or pipe sockets, in which at the same time the diameter of the pipes is increased to create a connection point.
In addition, the proposed method for inserting rings in pipe ends should simultaneously make it possible to form an annular gap for receiving a sealing ring, the ring being used to reinforce the pipe at the point with the maximum diameter enlargement of the pipe.
From GB-PS 1124930 expandable molded bodies are known in order to create an annular gap in a pipe end by radially expanding the same, which is used to receive a sealing ring. With this device it is possible to enlarge and reduce the diameter of the shaped body, but it is not suitable for inserting a ring into the interior of a pipe end.
A sufficient reinforcing effect cannot be achieved by welding or gluing a ring into the end of a pipe made of thermoplastic material. In order to implement an industrially sensible and useful reinforcement of the end of a pipe, it is also not possible to use a soft material which is greatly expanded and deformed in the radial direction. It is therefore necessary to use a device which can be completely detached from the ring after it has been inserted and with which a tight and precise fit of the ring in the pipe is achieved. It is in fact essential that a ring inserted with such a device, which rests on the inner wall of the pipe, is exactly perpendicular to the axis of the pipe, even after the device has been removed.
In order to produce rings suitable for insertion into a pipe at the lowest possible cost, efforts are made to cut spiral wires to the required length and to weld the ends together to form a ring.
The rings formed in this way are, however, rather deformed, since the pitch of the spiral affects the shape of the ring. A device for inserting rings into a pipe end is required to align the ring to be inserted in relation to its flatness at the same time. It goes without saying that this directional effect not only occurs momentarily, but that the ring must be kept in an exact flat position until it is inserted into the pipe end and held there immovably. When these conditions are met, a large number of different types of rings, regardless of the method by which they have been manufactured, can be used for insertion into pipe ends.
When inserting the ring into one end of the pipe, the wall of the pipe is pressed against the ring using high pressure. It has now been found that the pipe wall should expediently be bent around the circumference of the ring, so that an annular groove for receiving the ring is created on the inside of the pipe wall. In this way, a reduction in the wall thickness of the pipe in the area of the inserted ring can be effectively prevented, while at the same time a significantly more secure fit of the ring in the pipe is ensured. If the insertion of a ring takes place in compliance with the aforementioned, there are then in particular great advantages when the diameter of the tube has been greatly increased in order to create space for receiving a sealing ring.
The reinforcement ring is then to be used in this section of the pipe and thus reinforces the part of the pipe that is most at risk of breakage, so that a heavy-duty pipe connection can be created.
If a pipe end provided with a reinforcing ring is also to be provided with a sealing ring, according to a further development of the invention, the reinforcing ring can be used to fix the position of the sealing ring. As is known, when two pipes are put together telescopically, one of which is provided with a sealing ring, the problem arises that, due to friction between the pipe outer wall and the sealing ring, the latter is displaced from its predetermined position: the seal between the pipes is no longer guaranteed. A solution to this important problem has therefore been sought for a long time. The proposed solution solves this difficulty in a simple and unexpected way.
In general, it is sufficient if the reinforcing ring has a height which corresponds approximately to twice the depth of the annular groove in order to reliably fix the sealing ring. It is clear that the sealing ring must have a correspondingly adapted shape, that is, it must have an annular groove on its periphery, into which the reinforcing ring can engage. By pushing the adjacent pipe into the pipe end provided with the reinforcement ring and the sealing ring, the one made of elastic material is best.
The existing sealing ring is pressed apart radially, hardens in the process, and the greater the frictional force when the pipe is pushed in, the tighter it is around the reinforcement ring. It is therefore ruled out that the sealing ring moves away from its intended place between the reinforcement ring and the outer surface of the pipe to be inserted. During insertion, an inner ring part of the sealing ring is stretched, while at the same time an axially acting frictional force acts on it.
Due to the fact that the radially acting contact pressure also increases with increasing frictional force acting in the axial direction, but always remains greater than the latter, it is impossible for the two lateral parts of the sealing ring, which include the reinforcement ring, to slide over the reinforcement ring, so that the sealing ring will always remain correctly in its predetermined position. From the above considerations it can be seen that the proposed method solves two problems at the same time in the simplest possible way: the reinforcement of a pipe end by inserting a ring and the retention of a sealing ring by the inserted reinforcing ring.
While the ring is being inserted, which particularly effectively reinforces an end region of a pipe where the wall thickness is reduced, and which at the same time prevents a sealing ring inserted into the pipe end from shifting, the diameter of the pipe end can be brought to a prescribed standard value at the same time. In this further development of the invention, a reinforcing ring is used, the outer diameter of which is greater than the inner diameter of the pipe into which it is to be inserted. Before inserting the ring, the end of the tube is expanded and the ring is pushed into the tube until it has reached its predetermined position. Subsequently, the expanded, softened pipe section is pressed together around the ring with the help of an outer die in order to anchor it firmly in the inner wall of the pipe.
This creates the possibility of relieving latent stresses that were present in the softened, radially expanded and then compressed tube area, while the end area of the tube is being cooled. The pipe end treated in this way only deviates from a nominal value by very small values in terms of shape and size, so that pipes can be treated precisely with practically no rejects according to the proposed method.
In the following, the method according to the invention and some exemplary embodiments of a device suitable for carrying out the method are described, for example, with reference to the accompanying drawings.
In the accompanying drawings show:
1 shows a partial section through the end of a pipe which has been provided with an inserted ring element and in which an annular space has been created which receives a sealing ring,
FIG. 2 shows a section through a device for forming the pipe end as shown in FIG. 1,
Fig. 3 is a section along the line A-A in Fig. 2 showing an annular part for holding the reinforcement ring in the axial direction,
4 shows a section along the line A-A in FIG. 2, which shows a support piece which can be displaced within the annular part according to FIG. 3,
FIG. 5 shows a variant of the annular part shown in FIG. 3,
Fig. 6 shows the corresponding variant of the support piece shown in Fig. 4,
7 is a view of a warped ring from above,
8 is a side view of a warped ring,
Fig.
9 the device according to FIG. 2 in the tensioned state,
10 shows a section through a pipe section with the device according to FIG. 9 inserted,
11 shows the device according to FIG. 9, inserted into the tube, shortly before pulling it out,
FIG. 12 shows a partial section through a variant of the device according to FIG. 2,
13 shows a perspective view of the device according to FIGS. 2, 3 and 4,
14 shows a perspective view of the device according to FIGS. 2, 5 and 6,
15 shows a partial section through a further variant of the device in FIG. 2 in the untensioned state, and FIG
16 shows the device according to FIG. 15 in the tensioned state.
In the method according to the present invention, the individual method steps, namely the formation of a connecting sleeve on a pipe by expanding the pipe end; - The formation of an annular space for receiving the reinforcement ring; - inserting the reinforcement ring into the end of the pipe; - be carried out either sequentially or simultaneously. In other words, this means that it is not absolutely necessary to differentiate between these three individual process steps, but that the entire process can be carried out continuously in one operation.
The device for carrying out the method in its various possible embodiments will now be explained in more detail.
The device according to FIG. 2 has a support piece 10 for receiving a ring element which is supported by the support piece 10 along its circumference. This trag.
piece 10 consists essentially of a cylindrical block. An expandable locking element 9 adjoins this cylindrical block and is arranged coaxially with it. It consists of individual radially subdivided pieces which together have a disk-like shape and are held together by means of an annular spring 12.
The locking element 9 has movable parts 9a, which together have a disk-like shape and which are beveled at their end towards the center. The expansion or
the contraction of the locking element 9 in the radial direction takes place by the reciprocating movement of a conical ring 8 which cooperates with the conical inner surface of the parts 9a. On the circumference of the support piece 10, a displaceable annular part 11 is arranged, which is displaceable in the axial direction towards the locking element 9. A ring 5, which has been placed over the support piece 10, is held on the device according to FIG. 2 in that the locking element 9 is moved apart in the radial direction. At the same time, the ring-shaped part 11 is displaced in the axial direction against the ring 5, so that it is held between the ring-shaped part 11 and the locking element 9.
The end of a tube 1, as shown in FIG. 1, has a first section 2 with an enlarged diameter which is intended to receive the end of another tube 1 '.
The section 2, which is enlarged in diameter, is followed by a further section 3, which is intended to accommodate a ring 5 and whose diameter is again enlarged compared to the diameter of section 2. Furthermore, the section 3 is intended to receive a sealing ring 6. The device according to FIG. 2 now serves to bring the still unprocessed pipe section end 1, shown on the right in FIG. 1 and denoted by 1, into the shape according to FIG. In other words, this means that the peripheral shape of the locking element 9 and the ring-shaped part 11 is selected so that the two sections 2 and 3 of enlarged diameter are formed at a pipe end 1 when the device according to FIG. 2 is actuated.
To form the first section 2 with an enlarged diameter, there is a die 7 which interacts with the locking element 9 and which is arranged coaxially to it. When the locking element is in its fully retracted position, its outside diameter is smaller than the outside diameter of the die 7. If, on the other hand, the blocking element is fully expanded, its outside diameter is larger than the outside diameter of the die 7. Due to the interaction of the die 7 and the blocking element 9 and the annular part in the manner described above, it is possible to bring the end of a tube into a shape according to FIG. 1 in one operation.
The apparatus used for expanding and shaping a pipe end and shown in Fig. 2 has a structure as described below.
In the event that the rings 5 used were manufactured in a cheap way and accordingly deviate from the ideal shape, it is necessary to correct this with regard to the exact circular shape and flatness. This is possible in a simple manner with the device according to FIG. The cylindrical block of the support piece 10 has a very special shape on its part adjacent to the locking element 9, which is shown in cross section in FIGS. 4 and 5. In the embodiment according to FIG. 4, four protruding parts 20 are provided, which are arranged evenly around the support piece 10.
A distorted ring 5 is pushed onto these protruding parts 20. In addition, the annular part 11 has at the end facing the locking element 9, portions 17 with a smaller diameter, which facilitate the sliding of a warped ring 5 onto the part 11 (Fig. 3).
Each of these sections 17 has on its end face an edge 26 which is beveled with respect to the axial direction. In this connection, reference is made to FIG. 13, on which the part 11 is shown in perspective.
When the support piece 10 is displaced axially in the direction of the annular part 11, the sections 17 engage between the protruding parts 20. The beveled surfaces 26 come to rest against the facing surface of the ring, as shown in FIGS. 7 and 8, and the inner bore of the ring 5 slides over the surface of the surfaces 26 and is thereby expanded to the required diameter. Simultaneously with the sliding of the ring 5 onto the sections 17, the latter move towards the protruding parts 20 and together with them form a complete cylindrical surface. In this way, the inner diameter of the rings 5 is corrected by being brought to exactly the same value as the diameter of the cylindrical surface formed by the protruding parts 20 and the sections 17.
The annular part 11 has an annular wall 28 which is set back at the end and which rests against the ring when this part is moved and which presses it against the locking element 9. In this way, any deviation in the shape of the ring with respect to flatness is corrected and the ring 5 is held in a plane which is exactly perpendicular to the axis of the entire device.
In the embodiment according to FIG. 5, the annular part 11 has, at its end facing the locking element, a section 17 with a smaller diameter, the surface of which is continuously cylindrical. The transition of this section 17 to the remaining part 11 with a normal diameter forms a vertical annular surface 28. The edge of the section 17 facing the locking element 9 is beveled so that a conical surface 26 is formed.
According to FIG. 6, the support piece 10 has an annular protruding part 20. The inner diameter of the section 17 corresponds to the outer diameter of the protruding part 20, so that the latter can be pushed into the section 17 of the annular part 11. In Fig. 14, the modified embodiment described above is shown in perspective. A warped ring 5 is pushed onto the peripheral surface 21 of the protruding part 20, which has a smaller outer diameter than the inner diameter of the ring 5. Now the annular part 11 is pressed against the The support piece 10 is bent so that the conical surface 26 approaches the ring 5 until it rests against the locking element 9.
When the ring-shaped part 11 is moved further, the conical surface 26 enters the ring 5, so that it is widened and directed with respect to an exactly circular shape. When this point is reached, the beveled surface 26 enters an annular cavity formed on the locking element 9, as shown in FIG. In this way, the ring 5 can also be aligned with respect to exact flatness, since it is now clamped between the vertical surface 28 at the transition point from the section 17 to the remaining annular part 11 and the end surface of the locking element 9.
In the interior of the annular part 11 a cylindrical cavity 22 is formed, which can be seen from FIGS. 3 and 5 and which is intended to receive the cylindrical support piece 10. Another cylindrical cavity 23, which can be seen from FIGS. 4 and 6, is formed in the interior of the support piece 10 to accommodate the conical ring, the latter is used to spread the locking element 9 apart and is supported by a shaft piece 8: the one through the ring 8 is inserted through, guided exactly. In addition, this shaft piece 8 ′ connects the die 7 to the support piece 10.
In addition, actuating rods 15a are provided which penetrate the support piece 10 in the direction parallel to the axis and which are fastened to the conical ring 8. This enables the ring 8 to be actuated by moving the rods 15a. Another actuating rod is attached to the support piece 10, while the annular part 11 is provided with actuating rods 14a to move it. The actuating rods 14a, 15a and 16 can be moved hydraulically or with the aid of an electromagnet and are used to move the parts 8, 10 and 11 independently of one another in the axial direction.
For machining the end of a pipe 1, the device described above is prepared, as can be seen from FIG. 9, so that the ring 5 to be inserted into the pipe end is clamped between the surface 28 and the locking element 9. The end of the tube 1 is heated along an end region in order to soften the material and to facilitate expansion. The heated pipe end is then pushed onto the die 7 and this is pressed into the pipe, whereby first the first enlarged diameter section 2 and then, under the action of the locking element 9, the second enlarged diameter section 3 is formed.
A further pressing in of the entire device according to FIG. 9 causes the heated part of the pipe 1 to slide over the ring 5 and its end face is finally at a predetermined end position on the surface of the annular part 11. In summary, it can be said that the tube 1 is held firmly and the entire device according to FIGS. 9 and 10 is pushed into the heated tube end by actuating the rod 16.
The end of the tube, which was pushed over the ring 5, was expanded to a diameter that corresponds to the outer diameter of the ring 5.
A ring die 29 is now pressed on from the outside in the area of the ring 5 around the pipe, so that the pipe wall around the ring 5 is pressed against the surface of the locking element 9, the ring 5 and the annular part 11. In this way, a groove is formed on the inside of the pipe wall which receives the ring 5. This state is shown in FIG.
By forming the recess in the annular die 29, the shape of the groove formed in the inner wall of the pipe can be influenced. In the exemplary embodiment shown in FIG. 10, the shape of the recess in the ring die 29 is selected so that the ring 5, enclosed on three sides by the groove, is held firmly in place. Sometimes it is not necessary to anchor the ring 5 so firmly in the wall of the pipe 1. In this case, it is sufficient to use a ring die 29 with a flat pressure surface without a recess, so that the ring 5 is simply pressed somewhat into the pipe wall.
Because the ring 5 is held in place by the parts 9 and 11 while the heated pipe section end is pushed over, there is no risk of it being deformed by the pushing over. The ring 5 can thus be inserted into the end of the pipe section in a precisely defined, prescribed position. Now the softened zone of the pipe section end is cooled, the ring die 29 is withdrawn and the locking element 9 is drawn together. The latter happens in that the conical ring 8 is moved to the left by actuating the rods 15a. This state is shown in FIG. It can also be seen from this that the locking element 9 is pulled together until its outer diameter is smaller than the inner diameter of the ring 5. The entire device can thus be pulled out of the tube without the ring 5 being able to impede it.
In the manner described above, the ring 5 is used in that region of the tube 1 which has been expanded the most and is thus most weakened. The inserted ring 5 reinforces this weakened pipe part in a simple manner. Another advantage can be seen in the fact that a sealing element 6 can be used which has a circumferential groove which is attached to its outer surface and which surrounds the inner surface of the ring 5. In this way, the sealing ring 6 is effectively prevented from being displaced when a pipe is inserted into the expanded pipe section end.
As is clear from the above description, distorted rings 5 can be used with the proposed device without difficulty, which are then straightened by the cooperation of the part 11 and the locking element 9. Rings which have an even greater deformation than those shown in FIGS. 7 and 8, that is to say for example rings with an oval or heart-like shape, can be produced at significantly lower costs. The use of such rings would of course be very advantageous, provided that they could be directed reliably and precisely with the aid of the proposed device. It would also be advantageous if there were possibilities of variation not only with regard to the shape but also with regard to the material of the rings.
In some cases it would be better to use hollow metal rings or even rings made of plastic instead of full metal rings. In order to be able to use not only circular, but also oval, semicircular, polygonal or trapezoidal rings, the device described above can be modified so that it is easier to push the ring onto the device and to enable it to be straightened into a prescribed shape.
In Fig. 12 a partial section through a modified embodiment of the device is shown. The beveled surface 26 on the section 17 extends from the support piece 10 into a cavity which is formed in the adjacent locking element 9, to the extent that the cylindrical surface on the section 17 for receiving the ring is directly opposite the inner surface of the ring 5. The conical ring 8 has a cylindrical surface 32, which allows a displacement of the locking element 9 in the axial direction, the distance of the outer surface of the locking element 9 from the axis of the entire device remains constant, while this outer surface deforms the pipe wall.
Another cylindrical surface 34, which corresponds to the cylindrical surface 32, is formed on the inner wall of the entirety of the movable parts 9 a of the locking element 9. As soon as the beveled surface 31 on the conical ring 8 and the beveled surface 33 on the locking element 9 have slid past each other - the outer diameter of the locking element 9 has continuously increased - the two cylindrical surfaces 32 and 34 come together, so that a further displacement of the locking element 9 does not entail any further increase in diameter. In order to make it easier to push a very severely deformed ring 5 onto the support piece 10, it should have an outer diameter which is smaller than the inner diameter of the most severely deformed ring.
In a corresponding manner, however, the extent of the expansion of the ring 5 in the radial direction must be increased by means of the part 11, which can be done by lengthening the beveled surface 26 at the edge of the section 17 with a reduced diameter. When the ring 5 is compressed in the axial direction and rests against the vertical wall 28 of the annular part 11, the inner surface of the ring 5 should expediently no longer rest on the beveled surface 26. To accommodate the extended surface 26, a cavity 35 with an annular shape is provided on the locking element 9, which cavity serves to receive the protruding part of the beveled surface 26 when the locking element 9 is spread apart to the maximum.
This ensures that when the ring 5 is axially compressed, the inner surface thereof rests on the cylindrical section 18 of the surface of the section 17, so that the position of the ring 5 is precisely defined. If the ring 5 is to be inserted into a groove to be formed deep in the pipe wall, it cannot be avoided that the clamped ring protrudes beyond the surface of the locking element 9, which is spread to the maximum extent. An inclined guide surface 30 is therefore formed at the end of the surface of the locking element 9 at its end adjacent to the ring 5, so that when the device is pressed into a heated pipe end to be expanded, the ring 5 can be pushed over easily.
In Fig. 15 and 16 a modified embodiment of the device is shown in partial section, in which the possibility of straightening a warped ring with respect to exact circular shape and flatness are further improved.
In this embodiment, the locking element 9 has at its end facing the support piece 10 a beveled surface 26 'for gripping a deformed ring 5, a portion 17' with a cylindrical surface, and a vertical wall 28 'for compressing the ring 5 in order to hold it in place and to bring it into a plane position.
The annular element 11 has a vertical end face 11 'at its end facing the locking element 9, in order to grasp the other side of the ring 5 and to press it against the aforementioned wall 28'. In this embodiment, a deformed ring is straightened with the help of the locking element 9, the locking element 9 being pulled together to place the deformed ring 5, and then being expanded by moving the conical ring 8 and the radial movement of the movable parts 9a caused thereby. In Fig. 16, the movable parts 9a are completely moved outward. The ring 5 has reached its final shape and is clamped between part 11 and locking element 9.