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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer unlösbaren Verbindung zwischen einem Fitting und einem Rohr, eine unlösbare Verbindung zwischen einem Rohr und einem Fitting mit einem in ein Rohr eingreifenden Endstück eines Fittings, ein Fitting für ein Rohr mit einem vorgegebenen Innendurchmesser, mit einem Endstück und mit einem Anschlusskörper sowie eine lösbare Verbindung zwischen mindestens einem Fitting und einem Fittinggrundkörper, mit mindestens einem einen Anschlusskörper und ein Endstück aufweisenden Fitting und mit einem wenigstens eine Anschlussöffnung aufweisenden Fittinggrundkörper.
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Verfahren zum Herstellen einer unlösbaren Verbindung sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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So offenbart die
EP 1 321 704 A2 ein Verfahren, bei dem ein Rohr mit einem Endfitting verbunden wird, wobei das Rohr in den Zwischenraum zwischen einer Innen- und einer Außenhülse des Endfittings geschoben wird und die Innenhülse durch die Bewegung eines Kolbens innerhalb des Endfittings von Innen mit der Rohrwand verpresst wird.
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Aus der
DE 40 05 826 A1 ist ein Klemmverbinder für ein Kunststoffrohr bekannt, welcher einen Grundkörper mit einem Rohrstutzen zur Aufnahme des Kunststoffrohres und einen Klemmring, der durch eine Überwurfmutter das Kunststoffrohr zwischen sich und dem Rohrstutzen zusammenpresst, aufweist, wobei der Rohrstutzen Bereiche aufweist, die durch ein Aufweitemittel vom Inneren des Rohrstutzens her aufweitbar sind.
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In der
WO 87/01428 A1 wird ein Verfahren zum Verbinden von Rohren beschrieben, bei dem ein Rohrende eines ersten Rohres in das Rohrende eines zweiten Rohres eingeschoben wird und das Rohrende des ersten Rohres durch eine innerhalb der Rohre herbeigeführten Explosion einer Sprengladung in das Rohrende des zweiten Rohres eingedrückt wird.
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Die
DE 25 32 624 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Schlauchanschlusses für Schläuche aus elastischem Material, wie zum Beispiel Gummi, wobei ein teilweise in den Schlauch eingeführtes Anschlussteil radial von innen nach außen aufgeweitet wird.
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In der
EP 1 460 324 A1 wird ein Endstück eines Rohres und ein Anschlussstück zur Verbindung des Rohres beschreiben. Dabei ist das Endstück des Rohres radial aufgeweitet.
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Eine weitere Möglichkeit zum Herstellen einer unlösbaren Verbindung besteht darin, ein Endstück eines Fittings in ein Rohr einzuführen und das Rohr mit dem Endstück des Fittings mittels eines zangenartigen Presswerkzeugs kalt zu verpressen. Dadurch werden die Außenumfangsfläche des Rohres und die Innenumfangsfläche des Endstücks des Fittings in eine kraftschlüssige, gegebenenfalls auch formschlüssige, Anlage zueinander gebracht. Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist, dass für das Ansetzen des Presswerkzeugs an das Rohr ein vergleichsweise weiter Montageraum erforderlich ist, welcher je nach Anwendungsfall den Verpressungsvorgang erschweren oder sogar unmöglich machen kann.
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Darüber hinaus bewirken unlösbare Verbindungen der zuvor genannten Art zwar einen festen Zusammenhalt zwischen Fitting und Rohr, sind aber grundsätzlich nicht dazu geeignet, die Dichtheit der Verbindung gegenüber in den Fittings und Rohren geführten, insbesondere druckbeaufschlagten, Fluiden zu gewährleisten. Um die Dichtheit sicherzustellen, müssen Dichtelemente wie O-Ringe zwischen der Außenumfangsfläche des Endstücks des Fittings und der Innenumfangsfläche des Rohres angeordnet werden. Diese Dichtelemente bedeuten einerseits einen erhöhten Materialaufwand. Andererseits sorgen die Dichtelemente unter anderem wegen ihrer Beweglichkeit dafür, dass der Verpressungsvorgang mit einer erhöhten Sorgfalt durchgeführt werden muss.
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Um das Endstück des Fittings in das Rohr mit vertretbarem Aufwand einführen zu können, entspricht der Außendurchmesser des Endstücks üblicherweise im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Rohres. Daraus folgt dann, dass der Innendurchmesser des Endstücks kleiner als der Innendurchmesser des Rohres ist. Dieses Verhältnis wird durch den Verpressungsvorgang nicht verändert. Daraus folgt jedoch, dass sich der Strömungsquerschnitt eines etwaig in dem Fitting und dem Rohr geführten Fluids an der Verbindungsstelle zwischen Fitting und Rohr sprunghaft verengt. Eine solche Verengung kann einerseits die unerwünschte Wirkung hervorbringen, dass die Stoßkante des in das Rohr eingreifenden Endstücks als Sammelfläche für Verunreinigungen dient. Andererseits wird durch die Verengung die Strömungstopographie verändert, was insbesondere Auswirkungen auf die Druckverhältnisse haben und damit beispielsweise zu unerwünschten Turbulenzen des Fluids führen kann.
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Um eine Querschnittsverengung beim Herstellen einer unlösbaren Verbindung zwischen einem Fitting und einem Rohr zu vermeiden, ist es aus dem Stand der Technik beispielsweise bekannt, Fittings zu verwenden, deren Innendurchmesser an den Innendurchmesser des Rohres angepasst ist. Dazu ist es jedoch notwendig, dass der das Endstück des Fittings aufnehmende Endabschnitt des Rohres entsprechend aufgeweitet ist. Rohre des zuvor genannten Typs können beispielsweise schon mit einer Aufweitung hergestellt worden sein.
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Es ist aber auch möglich, wenn das Material des Rohres dies zulässt, einen Endabschnitt des Rohres vor dem Einführen des Endstücks des Fittings, beispielsweise mittels eines Dorns, auf den gewünschten Innendurchmesser aufzuweiten, und erst dann das Endstück des Fittings einzuführen. Diese Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil, dass das Material des Rohres schon vor dem eigentlichen Verpressungsvorgang in Anspruch genommen werden muss. Darüber hinaus ist es während des Verpressungsvorgangs ohne besondere Maßnahmen kaum möglich, eine, wenn auch geringfügige, Verengung des Innendurchmessers des Fittings zu vermeiden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher das technische Problem zu Grunde, ein zum Stand der Technik alternatives Verfahren zum Herstellen einer unlösbaren Verbindung zwischen einem Fitting und einem Rohr anzugeben, welches einfach durchführbar ist und die zuvor genannten Nachteile vermeidet. Der vorliegenden Erfindung liegt ferner das technische Problem zu Grunde, eine zum Stand der Technik alternative unlösbare Verbindung zwischen einem Fitting und einem Rohr anzugeben, welche einfach herstellbar ist und die zuvor genannten Nachteile vermeidet. Weiterhin liegt der vorliegenden Erfindung das technische Problem zu Grunde, ein Fitting, welches für das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße unlösbare Verbindung besonders geeignet ist, sowie eine lösbare Verbindung zwischen einem Anschlusskörper eines Fittings und einem Fittinggrundkörper, welche mit dem erfindungsgemäßen Fitting besonders einfach herstellbar ist, vorzuschlagen.
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Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird das aufgezeigte technische Problem durch ein Verfahren zum Herstellen einer unlösbaren Verbindung zwischen einem Fitting und einem Rohr gelöst, bei dem ein Endstück des Fittings in das Rohr eingeführt wird, bei dem das Endstück mittels eines Aufweitungswerkzeugs aufgeweitet wird und bei dem der innere Querschnitt des Endstücks nach der Aufweitung an den inneren Querschnitt des Rohres vor der Aufweitung angepasst ist, wobei der äußere Querschnitt des Rohres im Bereich des Endstücks während der Aufweitung im Wesentlichen unverändert gehalten wird.
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Erfindungsgemäß wird also das Endstück des Fittings in das Rohr eingeführt und danach, während es bereits in das Rohr eingreift, aufgeweitet. Durch das Aufweiten wird das Endstück zumindest teilweise in die Innenumfangsfläche des Rohres eingeformt und bildet so eine kraftschlüssige, gegebenenfalls auch formschlüssige, Verbindung aus. Auf diese Weise können die Innenumfangsfläche des Rohres und die Außenumfangsfläche des Endstücks kalt miteinander verpresst werden, ohne dass an der Außenumfangsfläche des Rohres ein Presswerkzeug anzusetzen ist. Daher ist das erfindungsgemäße Verfahren auch dann anwendbar, wenn zum Herstellen der unlösbaren Verbindung zwischen einem Fitting und einem Rohr nur wenig Montageraum zur Verfügung steht.
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Weiterhin wird durch den Aufweitungsvorgang der Innendurchmesser des Endstücks vergrößert, so dass eine Querschnittsverengung an der Übergangsstelle vom Rohr zum Fitting, welche Turbulenzen oder die Ansammlung von Verunreinigungen bewirken könnte, zumindest weniger stark ausgeprägt ist.
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Ferner ist es, wenn das Rohr und/oder das Fitting aus geeigneten Werkstoffen ausgebildet sind, durch die Aufweitung des Endstücks möglich, eine unlösbare Verbindung herzustellen, welche auch ohne das Vorsehen eines separaten Dichtelements zwischen der Innenumfangsfläche des Rohres und der Außenumfangsfläche des Endstücks eine hinreichende Dichtheit gewährleistet.
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Insbesondere wenn das Rohr aus einem Kunststoff oder einem kunststoffhaltigen Verbundwerkstoff gefertigt ist, wird die Aufweitung des Endstücks und somit dessen abdichtende Einformung in die Innenumfangsfläche des Rohres durch das Formgedächtnis des Kunststoffs begünstigt.
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Die von dem Aufweitungswerkzeug bewirkten Kräfte sind zumindest teilweise radial von der Achse des Endstücks nach außen gerichtet. Insbesondere ist es möglich, die von dem Aufweitungswerkzeug bewirkten Kräfte vollständig radial von der Achse des Endstücks nach außen zu richten. Auf diese Weise können die zur Bewirkung der Aufweitung aufzuwendenden Kräfte besonders effizient eingesetzt werden. Anstatt also eine kalte Verpressung mittels eines Presswerkzeugs, dessen Kraftausübung von außen radial nach innen erfolgt, vorzunehmen, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, werden die gemäß der vorliegenden Erfindung zur Aufweitung eingesetzten Kräfte in die entgegengesetzte Richtung ausgeübt. Dies hat insbesondere die Wirkung, dass der zur Verpressung erforderliche Montageraum gering gehalten werden kann.
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Es ist jedoch auch möglich, dass die von dem Aufweitungswerkzeug bewirkten Kräfte auf die Innenumfangsfläche des Endstücks teilweise parallel zur Achse des Endstücks ausgeübt werden. Dies ergibt sich insbesondere dann, wenn das Aufweitungswerkzeug zum Zwecke des Aufweitungsvorgangs parallel zur Achse des Endstücks bewegt wird. Beispielsweise kann das Aufweitungswerkzeug ein Dorn sein, welcher in das Endstück eingeführt wird. Diese alternative Ausgestaltung des Verfahrens bietet insbesondere zeitliche Vorteile, da es vergleichsweise schnell durchführbar ist.
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Ferner ist der innere Querschnitt des Endstücks nach der Aufweitung an den inneren Querschnitt des Rohres vor der Aufweitung angepasst. Insbesondere kann durch diese Anpassung der innere Querschnitt des Endstücks dem inneren Querschnitt des Rohres deckungsgleich ausgebildet werden. Damit wird durch den Aufweitungsvorgang das Endstück des Fittings in die Innenumfangsfläche des Rohres so eingeformt, dass keine, oder nur eine unwesentliche, Querschnittsverengung im Übergangsbereich zwischen Rohr und Fitting besteht. Wird die Verengung auf diese Weise minimiert, kann eine Quelle von Turbulenzen und ein etwaiger Sammlungsbereich von Verunreinigungen beim Herstellen einer unlösbaren Verbindung zwischen einem Rohr und einem Fitting vermieden werden.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens weist wenigstens ein Abschnitt des Aufweitungswerkzeugs einen an den inneren Querschnitt des Rohres angepassten äußeren Querschnitt auf. Bevorzugter Weise ist der wenigstens eine Abschnitt des Aufweitungswerkzeugs zu einer gleitenden, gegebenenfalls auch schleifenden, Einführung in das Rohr ausgebildet. Da der Innendurchmesser des Endstücks des Fittings kleiner als der Innendurchmesser des Rohres ist, kann somit das Endstück in einer eine Querschnittsverengung vermeidenden Weise in die Innenumfangsfläche des Rohres eingeformt werden. Diese starre Ausgestaltung des Aufweitungswerkzeugs ist insbesondere für eine zeitsparende Ausführung des Verpressungsvorgangs geeignet. Beispielsweise kann ein Dorn mit unveränderlichem äußeren Querschnitt, welcher aber in etwa dem inneren Querschnitt des Rohres entspricht, zum Zwecke der Aufweitung in das Endstück des Fittings eingeführt werden und das Rohr und das Fitting so miteinander verpressen.
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Es ist aber auch möglich, dass der äußere Querschnitt wenigstens eines Abschnitts des in das Endstück eingreifenden Aufweitungswerkzeugs verändert wird. In diesem Fall ist das Aufweitungswerkzeug nicht mit einem starren, sondern mit einem veränderbaren äußeren Querschnitt ausgebildet. Bevorzugt kann dann der äußere Querschnitt des Abschnitts des Aufweitungswerkzeugs vor dem Einführen des Aufweitungswerkzeugs in das Endstück so angepasst werden, dass er kleiner als der innere Querschnitt des Endstücks des Fittings vor dem Verpressungsvorgang ist, was insbesondere das Einführen erleichtert. Greift das Aufweitungswerkzeug dann in das Endstück ein, kann der äußere Querschnitt des Abschnitts des Aufweitungswerkzeugs vergrößert werden, beispielsweise bis er dem inneren Querschnitt des Rohres entspricht. Durch diese Vorgehensweise wird gewährleistet, dass die zur Aufweitung aufgewendeten Kräfte im Wesentlichen ausschließlich in radialer Richtung von der Achse des Endstücks weg nach außen ausgeübt und damit besonders effizient eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist es natürlich, wenn das Aufweitungswerkzeug so ausgebildet ist, dass das gesamte Endstück in einem Vorgang aufgeweitet werden kann.
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Der äußere Querschnitt des Rohres wird im Bereich des Endstücks während der Aufweitung im Wesentlichen unverändert gehalten. Damit lässt sich der Raum, den die hergestellte unlösbare Verbindung einnimmt, gering halten. Die Beibehaltung des äußeren Querschnitts des Rohres während des Aufweitungsvorgangs lässt sich beispielsweise mit der Fertigung des Rohres aus bestimmten Werkstoffen erreichen. Es ist aber auch möglich, die Wandstärke des Rohres so auszubilden, dass die für die Aufweitung des Endstücks des Fittings aufzuwendenden Kräfte, welche auf die Innenumfangsfläche des Rohres einwirken, keine oder zumindest keine merkliche Änderung der Außenumfangsfläche des Rohres bewirken. Ferner kann auf der Außenumfangsfläche des Rohres im Bereich des Endstücks zumindest während der Aufweitung ein Stützring angeordnet werden. Der Stützring bildet dann ein zusätzliches Widerlager zu den Aufweitungskräften. Der Stützring kann nach erfolgtem Aufweitungsvorgang von dem Rohr wieder entfernt werden oder auch dort verbleiben, wie es der Zweckmäßigkeit entspricht.
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Weiterhin können auf der Außenumfangsfläche des Endstücks angeordnete Vorsprünge, insbesondere die Stärke der Verbindung fördernde Widerhaken, während der Aufweitung in die Innenumfangsfläche des Rohres getrieben werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Verbindung zwischen dem Fitting und dem Rohr gestärkt werden soll. Während des Aufweitungs- bzw. Verpressungsvorgangs werden die Vorsprünge bzw. Widerhaken in das Rohr getrieben und verbessern somit insbesondere den Kraftschluss zwischen Fitting und Rohr.
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Die Erhebung der Vorsprünge bzw. Widerhaken über die Außenumfangsfläche des Endstücks des Fittings wird im Vergleich zu den sonstigen Abmessungen, beispielsweise dem Außendurchmesser des Endstücks, vorzugsweise gering gehalten, um die Kompatibilität zwischen Rohr und Fitting beim Einführen nicht zu beeinträchtigen.
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Das zuvor beschriebene Verfahren wird in bevorzugter Weise so ausgeführt, dass die Aufweitung des Endstückes des Fittings rotationssymmetrisch erfolgt und eine gleichmäßige radiale Aufweitung sowohl umfangseitig als auch in axialer Richtung bewirkt. Abweichend von der Rotationssymmetrie ist aber auch möglich, dass ein veränderliches umfangseitiges Profil erzeugt wird, wobei alle umfangseitigen Abschnitte des Fittings eine veränderliche Aufweitung erfahren, um die abdichtende Eigenschaft des Verpressens zu bewerkstelligen. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die Aufweitung des Endstückes des Fittings in axialer Richtung profiliert ist und wechselnde Größen der Aufweitung vorliegen.
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Gemäß einer weiteren Lehre der vorliegenden Erfindung wird das technische Problem auch durch eine unlösbare Verbindung zwischen einem Rohr und einem Fitting, welche insbesondere nach einem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, mit einem in ein Rohr eingreifenden Endstück eines Fittings, wobei das Endstück in die Innenumfangsfläche des Rohres eingeformt ist, wobei der innere Querschnitt des aufgeweiteten Endstücks an den inneren Querschnitt des Rohres angepasst ist, dadurch gelöst, dass der äußere Querschnitt des Rohres im Bereich des Endstücks im Wesentlichen unverändert ist.
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Vorteilhafte Ausführungen der unlösbaren Verbindung finden sich in den Unteransprüchen. Hinsichtlich weiterer Vorteile der erfindungsgemäßen unlösbaren Verbindung wird auf die Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen.
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Vorzugsweise besteht das Rohr aus einem formstabilen und/oder diffusionsdichten Werkstoff. Ein formstabiler Werkstoff des Rohres ist insbesondere dann bevorzugt, wenn die unlösbare Verbindung auch eine hinreichende Dichtheit aufweisen soll. Beispielsweise kann ein ein Formgedächtnis aufweisender Kunststoff den Aufweitungskräften ein solches Beharrungsvermögen entgegensetzen, dass das Endstück des Fittings in die Innenumfangsfläche des Rohres eingeformt wird, ohne den äußeren Querschnitt des Rohres wesentlich zu verändern. Weiterhin sind formstabile Werkstoffe insbesondere dann geeignet, wenn sie die Qualitätsanforderungen, welche beispielsweise im Bereich von trinkwasserführenden Gewerken gestellt werden, erfüllen.
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Ein diffusionsdichter Werkstoff gewährleistet, dass kein Stoffaustausch zwischen dem Innern des Rohres und der äußeren Umgebung des Rohres stattfindet. Die Verwendung eines derartigen diffusionsdichten Werkstoffs ist demnach insbesondere zweckmäßig, wenn einerseits fremdstoffsensitive Fluide (zum Beispiel Trinkwasser) in dem Rohr geführt werden, also verhindert werden soll, dass Fremdstoffe von außen ins Rohr gelangen. Andererseits ist die Verwendung des diffusionsdichten Werkstoffes zweckmäßig, wenn andererseits das in dem Rohr geführte Fluid, oder zumindest Bestandteile von diesem, ein Gefährdungspotenzial aufweist (zum Beispiel Propangas), wenn also verhindert werden soll, dass potenziell schädliche Stoffe in die Umgebung gelangen.
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Das Rohr kann insbesondere aus einem Verbundwerkstoff bestehen, welcher beispielsweise Aluminium, Kupfer, Legierungen wie CuNiFe, Edelstahl oder eine Kombination davon aufweist.
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Als Verbundwerkstoffe kommen insbesondere auch solche in Frage, wie sie in der
europäischen Patentanmeldung 1 847 750 A1 beschrieben sind. Die dort beschriebenen Verbundrohre weisen einen im Wesentlichen dreischichtigen Aufbau auf, wobei die erste, innenseitige Schicht aus einem inerten Material und die mittlere oder die außenseitige Schicht aus einem verformbaren Werkstoff besteht. Das inerte Material kann beispielsweise ein Metall wie Edelstahl oder Titan, oder auch ein Kunststoff wie Polysulfon (PSU), Polyphenylsulfon (PPSU), Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polytetrafluorethylen bzw. Teflon (PTFE) sein. Der verformbare Werkstoff kann beispielsweise ein Metall wie Aluminium, Stahl oder Kupfer sein.
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In einer weiteren möglichen Ausführung kann das Rohr zumindest teilweise aus einem Kunststoff, wie einem unvernetzten Polyethylen (PE-RT, erhöht thermisch widerstandsfähig), einem vernetzten Polyethylen (PE-Xa, PE-Xb, PE-Xc), Polybuten (PB), Polypropylen (PP), Polyamid (PA) oder Polyvinylchlorid (PVC) oder einer Kombination davon jeweils in ungefüllter, gefüllter oder bewehrter Form bestehen.
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Es ist ferner möglich, die Innenumfangsfläche des Rohres mit einem als Diffusionssperre wirkenden Werkstoff zu versehen, beispielsweise zu beschichten oder zu verkleiden. Dadurch können die Rohre auch einen Hauptanteil an lediglich eingeschränkt als Diffusionssperre geeigneten Werkstoffen aufweisen. Dies kann insbesondere wirtschaftliche Vorteile bringen.
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In einer weiteren möglichen Ausführung besteht das Fitting aus einem verformbaren Werkstoff, insbesondere einem verformbaren metallischen Werkstoff oder einem verformbaren Kunststoff. Das Fitting kann beispielsweise aus einem ferritischen Edelstahl, austenitischen Edelstahl, Kupfer, einer Kupferlegierung, Messing oder einer Kombination davon bestehen.
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Als Legierung kann eine Kupferlegierung verwendet werden, wie sie in der internationalen Patentanmeldung
WO 2007/068470 A1 beschrieben ist. Die Kupferlegierung enthält im Wesentlichen (in Gewichtsprozent) 2,8% bis 4,5% Silizium, 1% bis 15% Zink, 0,05% bis 2% Mangan, 80% bis 96,95% Kupfer, und optional ferner 0,05% bis 0,5% Aluminium, 0,05% bis 2% Zinn, 0,0005% bis 0,05% Zirkonium und/oder 0,01% bis 0,2% Phosphor sowie unvermeidbare Verunreinigungen. Diese Kupferlegierung hat ein besonders vorteilhaftes Migrationsverhalten, eine gute Korrosionsbeständigkeit, eine gute Festigkeit und eine gute Bearbeitbarkeit, insbesondere Zerspanbarkeit, sowie vorteilhafte Gusseigenschaften.
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Im erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen unlösbaren Verbindung kann ein Fitting für ein Rohr mit einem vorgegebenen Innendurchmesser, mit einem Endstück und mit einem Anschlusskörper, wobei der Außendurchmesser des Endstücks dem Innendurchmesser des Rohres entspricht, und wobei der Innendurchmesser des Anschlusskörpers dem Innendurchmesser des Rohres entspricht, verwendet werden.
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Dadurch, dass der Innendurchmesser des Rohres dem Außendurchmesser des Endstücks entspricht, kann ein insbesondere gleitendes, gegebenenfalls auch schleifendes, Einführen des Endstücks in das Rohr gewährleistet werden. Der Anschlusskörper des Fittings ist grundsätzlich dazu ausgebildet, mit einer Vielzahl weiterer Bauelemente, beispielsweise Ventilen, Hähnen oder ähnlichem, verbunden zu werden. Dadurch, dass der Innendurchmesser des Anschlusskörpers dem Innendurchmesser des Rohres entspricht, kann gewährleistet werden, dass eine möglichst geringe Querschnittsverengung erzeugt wird, wenn das Endstück in die Innenumfangsfläche des Rohres eingeformt und derart verpresst ist. Vorzugsweise ist das Endstück so aufgeweitet, dass die Innendurchmesser des Rohres, des in die Innenumfangsfläche eingeformten Endstücks sowie des Anschlusskörpers in etwa gleich sind, und somit einen quasi-konstanten inneren Strömungsquerschnitt aus der Richtung des Rohres her kommend, über das Endstück des Fittings bis zu dem Anschlusskörper und gegebenenfalls noch über weitere mit dem Anschlusskörper verbundene Bauelemente hinaus erzeugen.
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Vorzugsweise ist an der Außenumfangsfläche des Anschlusskörpers mindestens eine Ringnut zur Aufnahme eines Sicherungselements und/oder eines Dichtelements angeordnet. Durch das Vorsehen eines Dichtelements in einer dafür vorgesehenen Ringnut kann gewährleistet werden, dass das Fitting auch für Anwendungen geeignet ist, gemäß derer druckbeaufschlagte Fluide in den Rohren, Fittings und sonstigen Bauelementen geführt werden. Ein in eine Ringnut eingepasstes Dichtelement zwischen Außenumfangsfläche des Anschlusskörpers und Innenumfangsfläche des mit dem Anschlusskörper verbundenen Bauelements sorgt für eine über die gegebenenfalls formschlüssige Passung des mit dem Bauelement verbundenen Anschlusskörpers hinausgehende Abdichtung. Durch das Vorsehen eines Sicherungselements in einer dafür vorgesehenen Ringnut kann weiterhin die Verbindung zwischen dem Bauelement und dem Anschlusskörper gestärkt werden. Die Ringnut und das Sicherungselement können dabei so ausgebildet sein, dass sie eine lösbare Verbindung zwischen Bauelement und Anschlusskörper bewirken, ein unbeabsichtigtes Lösen einer solchen lösbaren Verbindung jedoch, insbesondere im üblichen Gebrauch, unwahrscheinlich ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Fittings ist der Übergang von dem Innendurchmesser des Endstücks zu dem Innendurchmesser des Anschlusskörpers kontinuierlich ausgebildet. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine unlösbare Verbindung zwischen einem Fitting und einem Rohr durch einen Aufweitungsvorgang des Endstücks des Fittings in dem Endabschnitt des Rohres ohne Querschnittsverengung einhergehen soll. Durch den Aufweitungsvorgang kann dann das Endstück in die Innenumfangsfläche des Rohres so eingeformt werden, dass der Innendurchmesser des Endstücks nach dem Aufweitungsvorgang dem Innendurchmesser des Rohres bzw. dem Innendurchmesser des Anschlusskörpers entspricht. Eine Veränderung des Strömungsverhaltens eines etwaig in dem Fitting geführten Fluids sowie eine Stelle für unerwünschte Ablagerungen kann somit vermieden werden.
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Ferner kann die Außenumfangsfläche des Anschlusskörpers eine Ausnehmung zur Aufnahme einer Stoßkante eines Stützrings aufweisen. Wird ein Stützring zumindest während des Aufweitungsvorgangs außen auf dem Rohr im Bereich des Endstücks des Fittings angeordnet, kann er als Widerlager gegenüber den während des Aufweitungsvorgangs auf die Innenumfangsfläche des Rohres ausgeübten Kräfte wirken und somit die Beibehaltung des Außendurchmessers des Rohres im Bereich des Endstücks auch im verpressten Zustand fördern. Insbesondere um diese Funktion des Stützrings zu gewährleisten, ist die Ausnehmung in der Außenumfangsfläche des Anschlusskörpers vorgesehen. Dadurch kann eine Stoßkante des Stützrings stumpf an einer Fläche der Ausnehmung anliegen und insbesondere die Position des Stützrings während des Aufweitungsvorgangs zusätzlich sichern.
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Hinsichtlich weiterer Vorteile des erfindungsgemäßen Fittings wird auf die Unteransprüche bzw. auf die Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren und zu der erfindungsgemäßen unlösbaren Verbindung verwiesen.
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Gemäß einer weiteren Lehre der vorliegenden Erfindung wird das technische Problem auch durch eine lösbare Verbindung zwischen mindestens einem Fitting und einem Fittinggrundkörper, mit mindestens einem einen Anschlusskörper und ein Endstück aufweisenden Fitting für ein Rohr mit einem vorgegebenen Innendurchmesser und mit einem wenigstens eine Anschlussöffnung aufweisenden Fittinggrundkörper, wobei der Außendurchmesser des Endstücks dem Innendurchmesser des Rohres entspricht und wobei der Anschlusskörper des Fittings in die Anschlussöffnung des Fittinggrundkörpers eingreift, dadurch gelöst, dass der Innendurchmesser des Anschlusskörpers dem Innendurchmesser des Rohres entspricht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist der Fittinggrundkörper auf einer der Außenumfangsfläche des eingreifenden Anschlusskörpers zugewandten Innenumfangsfläche wenigstens eine Ringnut mit einem darin angeordneten Sicherungselement und/oder Dichtelement auf. Dadurch kann eine dichte, lösbare Verbindung zwischen dem Fitting und dem Fittinggrundkörper gewährleistet werden.
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Vorzugsweise ist eine Ringnut in der Außenumfangsfläche des eingreifenden Anschlusskörpers gegenüberliegend der Ringnut in der Innenumfangsfläche des Fittinggrundkörpers angeordnet. Durch das Einandergegenüberliegen der Ringnuten kann insbesondere die Stabilität eines etwaig in der Ringnut angeordneten Dichtelements oder Sicherungselements erhöht werden. Diese Maßnahme senkt die Anforderungen, welche zum Herstellen einer lösbaren Verbindung erfüllt werden müssen.
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Weiterhin kann ein mit der Stoßkante des eingreifenden Anschlusskörpers in stumpfer Anlage stehender Vorsprung in dem Fittingrundkörper angeordnet sein. Auf diese Weise wird innerhalb des Fittinggrundkörpers ein definierter, von weiteren gegebenenfalls verbundenen Bauelementen unabhängiger Anlagepunkt für die Stoßkante des in den Fittinggrundkörper eingreifenden Anschlusskörpers geschaffen.
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Hinsichtlich weiterer Vorteile der erfindungsgemäßen lösbaren Verbindung wird einerseits auf die Unteransprüche und andererseits auf die zuvor gemachten Ausführungen verwiesen.
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Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1a–c ein Verfahren zum Herstellen einer unlösbaren Verbindung sowie eine unlösbare Verbindung zwischen einem Fitting und einem Rohr, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind,
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2a–e ein Verfahren zum Herstellen einer unlösbaren Verbindung sowie eine unlösbare Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung,
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3a–b ein alternatives Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer unlösbaren Verbindung,
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4a–b zwei weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer unlösbaren Verbindung,
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5a–b das Herstellen einer lösbaren Verbindung zwischen einem Fittinggrundkörper und einem Fitting gemäß der Erfindung und
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6a–b weitere Ausführungsbeispiele der unlösbaren Verbindung zwischen einem Fitting und einem Rohr und der lösbaren Verbindung zwischen einem Fitting und einem Fittinggrundkörper gemäß der Erfindung.
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1a zeigt in einer schematischen Darstellung einen Endabschnitt eines Rohres 2. In das Rohr 2 wird ein Endstück 4 eines Fittings 6 eingeführt (in Pfeilrichtung), so dass das Endstück 4 in das Rohr 2 eingreift. Anschließend wird ein Presswerkzeug 8 an der Außenumfangsfläche 10 des Rohres 2 im Bereich des Endstücks 4 angesetzt, und das Endstück 4 und das Rohr 2 werden kalt verpresst. Die Presskraft ist dabei radial in Richtung auf die Achse 14 des Rohres 2 bzw. Endstücks 4 gerichtet (Pfeile 12). Das Endstück 4 des Fittings 6 weist grundsätzlich ein solches Beharrungsvermögen auf, dass sein Außenumfang durch die Betätigung des Presswerkzeugs 8 kaum verändert wird. Nachteilig an der Anordnung zur Durchführung des Verpressungsvorgangs ist, dass das Presswerkzeug 8 von außen an das Rohr 2 anzusetzen ist, weshalb ein dafür ausreichend dimensionierter Montageraum zur Verfügung stehen muss.
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1b zeigt in einer schematischen Darstellung das Fitting 6 und das Rohr 2 aus 1a nach dem Verpressungsvorgang. Der Außenumfang 10 des Rohres 2 im Bereich des Endstücks 4 wurde dabei verringert. Die Außenumfangsfläche des Endstücks 4 bildet auf Grund der von außen auf die Außenumfangsfläche 10 des Rohres 2 wirkenden Kräfte mit der Innenumfangsfläche 16 des Rohres 2 eine kraftschlüssige, gegebenenfalls auch formschlüssige, Verbindung aus. Nachteilig an dieser Art von Verbindung ist, dass der Innendurchmesser an der Übergangsstelle von Rohr 2 zu Fitting 6 verengt ist, selbst wenn sich der innere Querschnitt im Übergangsbereich 18 vom Endstück 4 des Fittings 6 zum Anschlusskörper 20 des Fittings 6 wieder so erweitert, dass der Innendurchmesser d des Anschlusskörpers 20 in etwa dem Innendurchmesser D des unverpressten Rohres 2 entspricht.
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Zwei mögliche unerwünschte Effekte dieser Verengung sind in einer schematischen Darstellung in 1c gezeigt. Durch die Verengung kann es einerseits zu Turbulenzen 22 eines innerhalb des Rohres 2 bzw. Fittings 6 geführten Fluids kommen. Ein quasi-laminar strömendes, insbesondere druckbeaufschlagtes, Fluid 24 wird durch die teilweise in den Strömungsquerschnitt hineinragenden Stoßkanten 26 des Endstücks 4 zu Turbulenzen 22 angeregt. Darüber hinaus bieten die Stoßkanten 26 entgegen der Strömungsrichtung 24 strömungsschwache Bereiche, in welchen sich beispielsweise Ablagerungen 28 bilden können.
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2a zeigt in einer schematischen Darstellung ein einen Anschlusskörper 20 und ein Endstück 4 aufweisendes Fitting 6 sowie ein Rohr 2 bzw. einen Endabschnitt eines Rohres 2. Der Außendurchmesser des im Wesentlichen glatten Endstücks 4 entspricht in etwa dem Innendurchmesser D des Rohres 2, so dass ein gleitendes Einführen des Endstücks 4 in das Rohr 2 möglich ist. Natürlich können das Rohr 2 und das Endstück 4 so ausgebildet sein, dass ein schleifendes Einführen möglich ist. Ferner entspricht der Innendurchmesser d des Anschlusskörpers 20 in etwa dem Innendurchmesser D des Rohres 2. Dies ist insbesondere bevorzugt, wenn das Herstellen einer unlösbaren Verbindung zwischen Rohr 2 und Fitting 6 keine merkliche Änderung des inneren Querschnitts bewirken soll. Es ist aber auch möglich, Fittings 6 zu verwenden, welche für eine gezielte Änderung des inneren Querschnitts vorgesehen sind. In diesem Fall allerdings würde sich der Querschnitt vorzugsweise im Anschlusskörper 20 des Fittings 6 entlang der Achse 14 kontinuierlich verändern. Das Endstück 4 des Fittings 6 wird nun in das Rohr 2 eingeführt (in Pfeilrichtung).
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2b zeigt, wie das Endstück 4 in das Rohr 2 eingreift. Dadurch, dass der Innendurchmesser des Endstücks 4 des Fittings 6 kleiner als der Innendurchmesser D des Rohres 2 ist, weist der Übergangsbereich 30 vom Rohr 2 zum Fitting 6 vor dem Herstellen der unlösbaren Verbindung eine sprunghafte Querschnittsverengung auf.
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2c zeigt in einer schematischen Darstellung, wie ein Aufweitungswerkzeug, welches in diesem Beispiel als Dorn 32 ausgebildet ist, in das Fitting 6 eingeführt wird. Der Dorn 32 weist einen Abschnitt 34 auf, dessen äußerer Querschnitt im Wesentlichen dem inneren Querschnitt des Rohres 2 entspricht. Ferner weist der Dorn 32 an seiner Frontseite Fasen 36 auf, welche insbesondere den Beginn des Aufweitungsvorgangs erleichtern sollen. Die Fasen 36 bewirken ebenso, dass die für den Aufweitungsvorgang aufzuwendenden Kräfte teilweise in Bewegungsrichtung (Pfeilrichtung) des Dorns 32 ausgeübt werden. In diesem Beispiel wird der Dorn 32 von der Seite des Anschlusskörpers 20 des Fittings 6 in das Endstück 4 des Fittings 6 eingeführt. Es ist natürlich grundsätzlich auch möglich, das Aufweitungswerkzeug durch das Rohr 2 in das Endstück 4 des Fittings 6 einzuführen und die Aufweitung zu bewirken. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn mehrere durch Fittings 6 verbundene Rohrabschnitte 2 in einer unzugänglichen Umgebung, beispielsweise in einem für eine Person zu engen Schacht, verlegt werden sollen.
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2d zeigt in einer schematischen Darstellung, wie der Dorn 32 des Ausführungsbeispiels das Endstück 4 des Fittings 6 vollständig durchquert und damit das Endstück 4 in die Innenumfangsfläche 16 des Rohres 2 eingeformt hat. In diesem Beispiel entspricht der Innendurchmesser des Endstücks 4 nach dem Aufweitungsvorgang dem Innendurchmesser D des Rohres 2, so dass eine Querschnittsverengung vermieden wird. Der Aufweitungsvorgang muss aber nicht so weit gehen. Es kann, je nach Anwendungsfall, ausreichend sein, das Endstück 4 nur teilweise in die Innenumfangsfläche 16 des Rohres 2 einzuformen. Ferner ist es möglich, wenngleich in diesem Beispiel nicht dargestellt, zwischen der Innenumfangsfläche 16 des Rohres 2 und der Außenumfangsfläche des Endstücks 4 ein Dichtelement vorzusehen, welches die abdichtende Wirkung der unlösbaren Verbindung stärkt. Zur stabilen Anordnung des Dichtelements können dann an der Außenumfangsfläche des Endstücks 4 des Fittings 6 und, zusätzlich oder alternativ, an der Innenumfangsfläche 16 im Bereich des Endabschnitts des Rohres 2 Ringnuten zur Aufnahme des Dichtelements ausgebildet sein.
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2e zeigt in einer schematischen Darstellung schließlich die unlösbare Verbindung zwischen dem Rohr 2 und dem Fitting 6 mit dem in das Rohr 2 eingreifenden Endstück 4 des Fittings 6, wobei das Endstück 4 in die Innenumfangsfläche 16 des Rohres 2 eingeformt ist.
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3a und 3b zeigen in einer schematischen Darstellung eine leichte Abwandlung der Funktionsweise des Aufweitungswerkzeugs.
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3a zeigt wiederum ein Endstück 4 eines Fittings 6, welches in ein Rohr 2 eingreift. Vonseiten des Anschlusskörpers 20 des Fittings 6 wird das Aufweitungswerkzeug 38 in das Endstück 4 eingeführt (in Pfeilrichtung). Das Aufweitungswerkzeug 38 weist in diesem Beispiel einen wenigstens abschnittsweise veränderbaren äußeren Querschnitt auf. Während des Einführens des Aufweitungswerkzeugs 38 in das Endstück 4 ist in diesem Beispiel der äußere Querschnitt des Aufweitungswerkzeugs 38 kleiner als der innere Querschnitt des unverpressten Endstücks 4. Dies ist jedoch nicht zwingend. Es ist ebenso denkbar, dass sich der äußere Querschnitt des Aufweitungswerkzeugs 38 dem inneren Querschnitt des unverpressten Endstücks 4 in etwa entspricht. Ferner wird in 3a das Aufweitungswerkzeug 38 ohne Kontakt zu den Innenumfangsflächen des Fittings 6 oder auch des Rohres 2 gezeigt. Es ist aber auch möglich, das Aufweitungswerkzeug 38 gleitend, gegebenenfalls auch schleifend, zu führen.
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3b zeigt, wie der äußere Querschnitt des Aufweitungswerkzeugs 38 zum Zwecke der Aufweitung verändert, also vergrößert wird, wenn das Aufweitungswerkzeug 38 in das Endstück 4 eingreift. In dieser schematischen Darstellung werden zwei Abschnitte 38a, 38b des Aufweitungswerkzeugs von der Achse 14 des Endstücks 4 bzw. des Rohres 2 radial nach außen auf die Innenumfangsfläche 40 des Endstücks 4 zu bewegt (in Pfeilrichtung). Der Querschnittsänderungsmechanismus ist in 3b symbolisch als Feder 42 dargestellt. Durch die Änderung des äußeren Querschnitts können die zur Aufweitung aufgewendeten Kräfte sehr effizient eingesetzt werden. Als Beispiel für ein Aufweitungswerkzeug 38 sei, allerdings nicht abschließend, ein mit einem Fluid füllbarer und druckbeaufschlagbarer Ballon genannt. Nach dem vollzogenen Aufweitungsvorgang kann der äußere Querschnitt des Aufweitungswerkzeugs 38 wieder verringert werden, so dass das Aufweitungswerkzeug 38 aus dem Fitting 6 weitgehend widerstandslos entfernbar ist.
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4a und 4b zeigen weitere vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen unlösbaren Verbindung.
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4a zeigt einen auf dem Rohr 2 angeordneten Stützring 44, welcher als zusätzliches Widerlager für die bei dem Aufweitungsvorgang ausgeübten Kräfte wirken kann.
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4b zeigt an der Außenumfangsfläche des in die Innenumfangsfläche 16 des Rohres 2 eingeformten Endstücks 4 des Fittings 6 angeordnete Vorsprünge, in diesem Beispiel in der Form von Widerhaken 46, welche in der Innenumfangsfläche 16 des Rohres 2 verankert sind und dadurch insbesondere den Kraftschluss zwischen Rohr 2 und Fitting 6 fördern.
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5a und 5b zeigen in einer schematischen Darstellung, wie ein Fitting 6, nach dem es endstückseitig mit einem Rohr 2 unlösbar verbunden worden ist, anschlusskörperseitig mit einem Fittinggrundkörper 48 lösbar verbunden werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Endstück 4, welches auf seiner Außenumfangsfläche angeordnete Widerhaken 46 aufweist, in die Innenumfangsfläche 16 eines Rohres 2 eingeformt. Ein Stützring 44 umgreift das Rohr 2 außenseitig im Bereich des Endstücks 4, wobei eine Stoßkante des Stützrings 44 in stumpfer Anlage zu einer an der Außenumfangsfläche 50 des Anschlusskörpers 20 eingearbeiteten Ausnehmung 52 angeordnet ist. An der Außenumfangsfläche 50 des Anschlusskörpers 20 ist ferner eine Ringnut 54 zur Aufnahme eines Sicherungselements 56 ausgebildet.
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5a zeigt nun, wie der Anschlusskörper 20 des Fittings 6 in eine Anschlussöffnung 58 eines, hier nicht vollständig dargestellten Fittinggrundkörpers 48 eingeführt wird (in Pfeilrichtung). Der Fittinggrundkörper 48 kann grundsätzlich aus den gleichen Werkstoffen wie das Fitting 6 gefertigt sein. Es ist aber auch möglich, den Fittinggrundkörper 48 und das Fitting 6 aus verschiedenen Werkstoffen zu fertigen, wenn dies zweckdienlich ist. Vorzugsweise entspricht der Außendurchmesser des Anschlusskörpers 20 dem Innendurchmesser des Fittinggrundkörpers 48, so dass ein gleitendes, gegebenenfalls schleifendes Einführen möglich ist. Der Fittinggrundkörper 48 weist zwei Ringnuten 60, 62 auf, von denen die eine für die Aufnahme eines Dichtelements 64, beispielsweise eines O-Rings, und die andere für die Aufnahme eines Sicherungselements 56 vorgesehen ist. Weiterhin ist in dem Fittinggrundkörper 48 ein Vorsprung 66 angeordnet, zu dem eine Stoßkante eines Anschlusskörpers 20 eines Fittings 6 in stumpfe Anlage gebracht werden kann. Der Vorsprung 66 weist in diesem Beispiel einen inneren Querschnitt auf, der den inneren Querschnitt des Fittinggrundkörpers 48 gegenüber den inneren Querschnitten des Rohres 2 und des Fittings 6 nicht verändert bzw. verengt.
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5b zeigt, wie der Anschlusskörper 20 in den Fittinggrundkörper 48 eingreift. Die Stoßkante des Anschlusskörpers 20 liegt an dem Vorsprung 66 stumpf an.
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Das in der einen Ringnut 60 angeordnete Dichtelement 64 dichtet etwaige durch einen unvollkommenen Formschluss zwischen Fittinggrundkörper 48 und Anschlusskörper 20 verursachte Spalte ab. Die Ringnut 54 an der Außenumfangsfläche 50 des Anschlusskörpers 20 und die andere, für ein Sicherungselement 56 vorgesehene Ringnut 62 des Fittinggrundkörpers 48 sind in der in 5b gezeigten Position einander gegenüberliegend angeordnet. Dadurch wird das Sicherungselement 56 sowohl von der Ringnut 62 des Fittinggrundkörpers 48 als auch von der Ringnut 54 des Anschlusskörpers 20 aufgenommen. Durch diese Zuordnung des Sicherungselements 56 zu zwei in benachbarten Bauelementen 6, 48 angeordneten Ringnuten 54, 62 kann ein unbeabsichtigtes Lösen der lösbaren Verbindung zwischen Fitting 6 und Fittinggrundkörper 48 vermieden werden.
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In den 5a und 5b wurde nur ein Abschnitt des Fittinggrundkörpers 48 dargestellt. Dies soll verdeutlichen, dass der Fittinggrundkörper 48 mit einer grundsätzlich nicht beschränkten Vielzahl von weiteren Bauelementen verbunden sein kann, beispielsweise Ventilen, Hähnen oder ähnlichem.
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Es ist jedoch auch möglich, den Fittinggrundkörper 48 als Bindeglied zwischen verschiedenen Rohren 2a, 2b einzusetzen. Dieses Beispiel ist in den 6a und 6b gezeigt, wobei sich 6b von 6a nur dadurch unterscheidet, dass die Rohre 2a, 2b außen umgreifende Stützringe 44a, 44b vorgesehen sind. Es versteht sich aber von selbst, dass die zuvor in speziellen Beispielen offenbarten Merkmale grundsätzlich in beliebiger Kombination zum Einsatz kommen können.
