DE102006013238A1 - Verfahren zur Herstellung einer konusförmigen Hülse - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer konusförmigen Hülse (20), bei dem ein Drahtabschnitt (10, 14) zu einem Drahtringsegment (18) gewickelt wird und anschließend dieses Drahtringsegment (18) zur konusförmigen Hülse (20) umgeformt wird. Das vorgeschlagene Verfahren ist gegenüber der bekannten spanenden Fertigung von Konushülsen kostengünstiger und ressourcensparender.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer konusförmigen Hülse sowie eine mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Konushülse.
- Konushülsen kommen in hydraulischen oder pneumatischen Systemen und insbesondere im Sanitärbereich zum Einsatz, um eine Abdichtwirkung beispielsweise zwischen einer Zuleitung zu einer Armatur und einem daran angeschlossenen Eckventil zu unterstützen. Solche Eckventile dienen dazu, eine mit dem Eckventil verbundene Versorgungsleitung, beispielsweise eine Hausinstallation, von der Zuleitung zur Armatur unterbrechen zu können. Da den Armaturen in der Regel sowohl warmes als auch kaltes Wasser zugeleitet wird, werden pro installierte Armatur normalerweise zwei Eckventile und somit auch zwei Konushülsen benötigt. Hieraus wird klar, dass es sich bei der Konushülse um ein Massenprodukt handelt, das in sehr großen Stückzahlen hergestellt werden muss.
- Bisher wurden solche Konushülsen in einer spanenden Bearbeitung aus einem Rohrstück hergestellt.
- Bei der spanenden Fertigung solcher in großen Stückzahlen hergestellten Kleinteile fällt relativ viel Abfall an und die spanende Bearbeitung an sich ist eher zeitaufwendig und kostenintensiv, insbesondere auch im Hinblick auf den Verschleiß an den verwendeten Spanwerkzeugen.
- Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine konusförmige Hülse kostengünstiger herstellen zu können.
- Hierzu schlägt die Erfindung vor, dass zur Herstellung einer konusförmigen Hülse ein Drahtabschnitt zu einem Drahtringsegment gewickelt wird, und das Drahtringsegment zur konusförmigen Hülse umgeformt wird.
- Dieses Verfahren basiert auf der plastischen Verformung eines Drahtabschnitts, so dass auf eine spanende Fertigung verzichtet werden kann. Hierdurch kann der beim Herstellungsprozess der Konushülse anfallende Materialabfall vermieden werden, was im Hinblick auf Ressourcenknappheit bei Materialien, aus denen die Konushülse gefertigt ist, besonders vorteilhaft ist. Ferner können die plastischen Umformungsschritte im Vergleich zur spanenden Bearbeitung deutlich schneller durchgeführt werden, so dass pro Zeiteinheit mehr Konushülsen hergestellt werden können. Insgesamt wird durch das beanspruchte Verfahren also eine kostengünstigere Herstellung von Konushülsen ermöglicht.
- Um eine im Hinblick auf das Umformen zur konusförmigen Hülse günstige Materialverteilung im Drahtabschnitt zu erreichen, ist es bevorzugt, dass der Drahtabschnitt vor dem Wickeln zu einem Flachdrahtabschnitt umgeformt wird. Dabei wird die Querschnittsfläche des Drahtabschnitts, welche normalerweise, aber nicht ausschließlich, kreisförmig ausgebildet ist, zu einer ovalartigen Querschnittsfläche umgeformt wird, die zwei Längsseiten aufweist, welche durch Breitseiten miteinander verbunden sind, wobei die Breitseiten kürzer als die Längsseiten ausgebildet sind.
- Um einen kontinuierlichen Herstellungsvorgang zu erreichen, ist es bevorzugt, dass der Drahtabschnitt von einem Drahtstrang abgeschnitten wird. Dabei wird ein freies Ende des Drahtstrangs, das den umzuformenden Drahtabschnitt bildet, entsprechend dem obigen Verfahren zu einem Drahtringsegment gewickelt, wobei zuvor bevorzugt die Umformung zum Flachdrahtabschnitt durchgeführt wird.
- In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, dass das durch das Wickeln entstandene, noch mit dem Drahtstrang verbundene Drahtringsegment nach dem Wickeln vom Drahtstrang abgeschnitten wird.
- Um den Flachdrahtabschnitt herstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass der Drahtstrang bzw. der Drahtabschnitt gewalzt wird oder durch ein Ziehwerkzeug stranggezogen wird.
- Die aus dem Drahtringsegment durch Umformen desselben hergestellte konusförmige Hülse überstreicht in Umfangsrichtung bevorzugt einen Winkel zwischen etwa 345° und etwa 360°, wobei es besonders bevorzugt ist, wenn der Winkel etwa 355° beträgt. Durch eine solche Ausgestaltung weist die Konushülse zwei sich in Umfangsrichtung gegenüber liegende freie Enden auf, die in Umfangsrichtung eine Öffnung in der konusförmigen Hülse bilden. Diese Öffnung führt dazu, dass die Konushülse bei ihrer Verwendung in einem gewissen Maße elastisch verformt werden kann, so dass sie sich optimal an entsprechende Zuführungsleitungen bzw. Dichtungselemente anpassen kann, welche ggf. durch Fertigungsungenauigkeiten nicht immer vollständig identisch sind. Durch diese Anpassungsfähigkeit der Konushülse kann die Dichtungswirkung am Übergang zwischen einem Eckventil und einer Armaturzuleitung verbessert werden.
- Das Umformen zur konusförmigen Hülse wird vorzugsweise als Pressvorgang unter Verwendung eines Prägestempels und einer Prägeform durchgeführt.
- Als Drahtmaterial kommt bevorzugt ein Buntmetall, insbesondere eine Kupferlegierung, z. B. Messing, in Betracht, da sich diese Materialien sehr gut durch plastische Umformungen, wie Walzen, Ziehen und Pressen, in eine gewünschte Form bringen lassen.
- Die oben genannte Aufgabe wird ferner nach einem Vorrichtungsaspekt durch eine Konushülse aus einem Drahtabschnitt gelöst, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
- Dabei weist die fertige Konushülse bevorzugt eine radiale Innenoberfläche auf, die in axialer Richtung im Wesentlichen parallel zur Wickelachse der Konushülse ausgebildet ist, und eine radiale Außenoberfläche, die in axialer Richtung geneigt zur Wickelachse ausgebildet ist. Eine derart ausgestaltete Konushülse kommt mit ihrer Innenoberfläche in Anlage mit einer Außenoberfläche einer Zuleitung zu einer Armatur und mit ihrer geneigten, konusförmigen Außenoberfläche in Berührung mit einem entsprechenden Innenumfang einer Überwurfmutter, welche mit dem Eckventil verschraubt wird. Dabei wird durch die konusförmige Ausbildung eine Zentrierung der mit dem Eckventil zu verschraubenden Mutter bezüglich der Armaturzuleitung erreicht.
- Die Konushülse weist bevorzugt eine radiale Querschnittsfläche in Form eines Dreiecks oder eines Trapezes auf.
- Unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren wird nachfolgend das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren beispielhaft beschrieben, und ferner wird die Verwendung einer Ausführungsform der Konushülse am Beispiel einer Eckventilverbindung aufgezeigt.
-
1 zeigt in den Teilfiguren a) – d) die wesentlichen Schritte eines Herstellungsverfahrens für eine konusförmige Hülse. -
2 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Eckventil und ein Armaturzuleitungsstück mit Konushülse im nicht verbundenen Zustand. - In
1 sind in schematischer Darstellung die wesentlichen Herstellungsschritte einer Konushülse entsprechend den Teilfiguren a) – d) dargestellt. In1a) , welche eine seitliche Draufsicht darstellt, wird ein Drahtstrang10 durch zwei sich gegenüberliegende Walzen geführt, von denen nur eine Walze12 dargestellt ist. Durch das Walzen wird der Drahtstrang10 zu einem Flachdrahtabschnitt14 umgeformt, wobei dieser Flachdrahtabschnitt14 zwei im Ausführungsbeispiel ebene Seitenflächen16 aufweist. Der Flachdrahtabschnitt14 wird anschließend einer nicht dargestellten Wickel vorrichtung zugeführt, in der er mit einer seiner Seitenflächen16 anliegend um einen Wickeldorn mit einer Wickelachse W aufgewickelt wird. Hierdurch wird der Flachdrahtabschnitt14 zu einem Drahtringsegment18 umgeformt. Das Drahtringsegment18 weist eine schraubenfederartige Form auf und wird durch eine der Wickelvorrichtung zugeordnete, ebenfalls nicht dargestellte Schneidvorrichtung vom bis dahin durchgehenden, aber umgeformten Drahtstrang10 abgeschnitten. Das Schneiden erfolgt ungefähr an der mit dem Pfeil S bezeichneten Stelle des Drahtringsegments18 . - Nach dem Abschneiden verfügt man im Herstellungsprozess über das Drahtringsegment
18 als Einzelteil, so wie dies in1b) angedeutet ist. Dieses Drahtringsegment18 weist nach wie vor im Wesentlichen die gleiche radiale Querschnittsfläche auf wie der Flachdrahtabschnitt14 . Das Drahtringsegment18 wird anschließend einer Presse zugeführt, in der es durch einen Prägevorgang zu einer fertigen Konushülse20 umgeformt wird, welche in der1c) in einer Schnittdarstellung entlang der Linie C – C der Draufsicht in1d) dargestellt ist. - Die Konushülse
20 weist eine radiale Außenumfangsfläche22 auf, welche bezogen auf die Wickelachse W geneigt ist. Eine radiale Innenumfangsfläche24 verläuft im Wesentlichen parallel zur Wickelachse W, wobei es je nach Bedarf auch möglich ist, in dieser Innenumfangsfläche24 beispielsweise eine Art Abstufung vorzusehen, wie dies bei26 angedeutet ist, um einen möglichst guten Anschluss der Konushülse20 an einem Dichtungselement zu ermöglichen, so dass eine optimale Dichtungsfunktion gewährleistet ist. Im Ausführungsbeispiel weist die Konushülse20 eine radiale Querschnittsfläche28 auf, welche die Form eines Trapezes aufweist. - In der Draufsicht gemäß
1d) ist ersichtlich, dass die Konushülse20 als Ringsegment ausgebildet ist, das in Umfangsrichtung eine Öffnung30 aufweist, bei der sich zwei freie Enden32 ,34 der Konushülse20 in einem gewünschten Abstand gegenüberliegen. Dabei überstreicht die Konushülse20 einen Winkel von etwa 345° bis 360°, so dass die zwischen den beiden freien Enden32 und34 gebildete Öffnung30 einen Winkel α von etwa 0 bis 15° aufweist. Es ist hierbei besonders bevorzugt, wenn der Winkel α im Bereich von etwa 2 bis 8° liegt. Wie bereits erwähnt, ermöglicht die Öffnung30 , dass die Konushülse20 entsprechend ihrer Materialeigenschaften und in Abhängigkeit des von der Öffnung30 gebildeten Winkels α elastisch verformt werden kann. Hierdurch kann sich die Konushülse20 in einem fertig montierten Zustand optimal an mit ihr verbundene Bauteile anpassen. - Bezug nehmend auf
2 wird nun die Verwendung der Konushülse20 anhand des Beispiels einer Eckventilverbindung erläutert. Ein Eckventil40 weist einen Gewindeanschluss42 auf, der mit einer nicht dargestellten Versorgungsleitung, beispielsweise einer Hausinstallation, verbunden werden kann. Ferner weist das Eckventil40 einen zum Versorgungsanschluss42 im Wesentlichen orthogonalen Armaturanschluss44 auf, an den eine Armaturzuleitung46 mittels eines Dichtungselements48 , der Konushülse20 sowie einer Überwurfmutter50 , welche auf den Armaturzuleitungsanschluss44 geschraubt werden kann, angeschlossen werden kann. Bei dieser Art Anschluss wird das Dichtungselement48 auf einen Rand52 des Zuleitungsanschlusses44 aufgesetzt, und dann mittels der Mutter50 befestigt. Dabei drückt die Konushülse20 mit ihrem dem Dichtungselement48 zugewandten Rand54 auf das Dichtungselement48 . Die Mutter50 weist eine mit der geneigten Außenumfangsfläche22 der Konushülse20 korrespondierende Innenumfangsfläche auf, so dass durch ein Festziehen der Mutter50 auf dem Anschlussgewindeabschnitt44 eine axiale Kraft auf die Konushülse20 und somit auf das Dichtungselement48 ausgeübt wird, so dass zwischen dem Eckventil40 und der Armaturzuleitung46 aufgrund der hergestellten Quetschverbindung eine optimale Dichtwirkung gewährleistet ist. Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass das Eckventil40 ein Absperrorgan56 aufweist, mit dem der Durchfluss von der Versorgungsleitung zur Armaturzuleitung46 reguliert oder abgestellt werden kann. - Es wird darauf hingewiesen, dass die Verwendung der Konushülse nur beispielhaft an der Eckventilverbindung zwischen einer Versorgungsleitung und einer Armaturzuleitung dargestellt worden ist. Selbstverständlich können solche Konushülsen auch bei anderen Ventilarten oder Leitungsverbindungen oder dgl. zum Einsatz kommen. Solche Konushülsen weisen insbesondere in der angesprochenen Verwendung einen Durchmesser von etwa 5 bis 25 mm auf. Selbstverständlich können durch das vorgeschlagene Verfahren aber auch Konushülsen mit größeren Dimensionen hergestellt werden. Ferner ist zu erwähnen, dass mit dem vorgeschlagenen Umformungsverfahren auch Hülsen mit einer anderen Form, insbesondere doppelt konisch ausgebildete Hülsen oder dergleichen, etwa für hydraulische Anwendungen hergestellt werden können.
- Das vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung einer Konushülse stellt eine kostengünstige und ressourcensparende Alternative zur bisher bekannten spanenden Fertigung dar, wobei pro Zeiteinheit ungefähr die 5- bis 10-fache Stückzahl an Konushülsen hergestellt werden kann, verglichen mit dem bekannten spanenden Verfahren. Aufgrund von Tests, welche die Anmelderin durchgeführt hat, kann mit einer Produktion von ca. 200 Konushülsen pro Minute gerechnet werden, wobei diese Zahl in der tatsächlichen Produktion nach oben oder unten variieren kann, je nach Größe der herzustellenden Hülse.
Claims (11)
- Verfahren zur Herstellung einer konusförmigen Hülse (
20 ), umfassend die Schritte: – Wickeln eines Drahtabschnitts (14 ) zu einem Drahtringsegment (18 ); und – Umformen des Drahtringsegments (18 ) zur konusförmigen Hülse (20 ). - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtabschnitt (
14 ) von einem Drahtstrang (10 ) abgeschnitten wird. - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtringsegment (
18 ) nach dem Wickeln vom Drahtstrang (10 ,14 ) abgeschnitten wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtabschnitt (
10 ) vor dem Wickeln zu einem Flachdrahtabschnitt (14 ) umgeformt wird. - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachdrahtabschnitt (
14 ) durch Walzen oder Strangziehen des Drahtstrangs (10 ) bzw. des Drahtabschnitts ausgebildet wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die konusförmige Hülse (
20 ) in Umfangsrichtung einen Winkel zwischen etwa 345° und etwa 360°, vorzugsweise einen Winkel von etwa 355°, überstreicht. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformen zur konusförmigen Hülse (
20 ) unter Verwendung eines Prägestempels und einer Prägeform erfolgt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Drahtmaterial ein Metall, vorzugsweise ein Buntmetall, insbesondere aus Kupferlegierung, verwendet wird.
- Konushülse aus einem Drahtabschnitt, die nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt ist.
- Konushülse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ihre radiale Innenoberfläche (
24 ) in axialer Richtung im wesentlichen parallel zur Wickelachse (W) der Konushülse (20 ) ausgebildet ist, und dass ihre radiale Außenoberfläche (22 ) in axialer Richtung geneigt zur Wickelachse (W) ausgebildet ist. - Konushülse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine radiale Querschnittsfläche (
28 ) der Konushülse (20 ) die Form eines Dreiecks oder eines Trapezes aufweist.
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