DE102010023855A1 - Verfahren zur Herstellung eines Ventilgehäuses - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines metallischen Ventilgehäuses mittels Innenhochdruckumformen eines Rohrabschnitts 10 in einem Werkzeug mit einem Oberteil 30, das einen Stempel 40 aufweist, einem Unterteil 50, das eine Einsenkung 60 aufweist, wobei der Rohrabschnitt 10 in das Werkzeug eingebracht, mit einer Flüssigkeit gefüllt und mit Innenhochdruck beaufschlagt wird und gegenüberliegende Wandungen des Rohrabschnitts 10 in einem zwischen zwei Rohrenden 100 liegenden Mittelabschnitt 110 umgeformt werden, indem eine Seite des Rohrabschnitts mittels des Stempels 40 quer zur Achse des Rohrabschnitts 10 unter Ausbildung einer konkaven Wölbung einwärts gedrückt wird und die gegenüberliegende Wandung in die Einsenkung 60 im Unterteil 50 unter Ausbildung einer Abflachung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Ventilgehäuses.
  • Aus der EP 0 726 103 ist ein Verfahren zur Herstellung von metallischen Ventilgehäusen bekannt, bei dem ausgehend von einem Rohrabschnitt ein Ventilgehäuse mittels Umformtechnik hergestellt wird. Der Rohrabschnitt wird mit einem plastischen Material, insbesondere Wachs, befüllt, an seinen Enden durch Verschlussstempel geschlossen und durch Einwirken einer äußeren Kraft von einem Stempel verformt. Der dabei entstehende Innendruck drückt die Wandung des verformten Rohrabschnitts an eine Außenform, wodurch die Kontur des Ventilgehäuses entsteht.
  • Bei diesem Verfahren hat sich herausgestellt, dass die Toleranzen des so hergestellten Ventilgehäuses in einem hohen Maße abhängig sind von der Menge des eingefüllten Wachses. Schon kleine Schwankungen der Menge an Füllmaterial wirken sich stark auf den erzeugten Innendruck im Rohrabschnitt aus, was dazu führt, dass nicht gewährleistet ist, dass sich die Wandung des Rohrabschnitts immer vollständig der Kontur der Außenform anpasst.
  • Auch wenn das bekannte Verfahren gegenüber dem damaligem Stand der Technik, wie die Herstellung als Guss- oder Schmiedegehäuse, schon große Vorteile bietet, ist es doch immer noch aufwändig und enthält sehr viele Verfahrensschritte, die nacheinander ausgeführt werden müssen: Der Rohrabschnitt wird mit Wachs befüllt, welches nach dem Umformprozess ausgeschmolzen wird. Anschließend ist ein Reinigungsschritt notwendig. Aufgrund der maßlichen Schwankungen muss der Außendurchmesser des im umgeformten Rohrabschnitt erzeugten Durchbruchs überdreht werden, der im fertigen Ventilgehäuse als Anschlussschnittstelle für einen Antrieb dient.
  • Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, das bekannte Verfahren zur Herstellung von metallischen Ventilgehäusen so zu verbessern, dass etliche Prozessschritte eingespart werden, also die Wirtschaftlichkeit gesteigert wird, und sehr enge Toleranzen an den gefertigten Gehäusen eingehalten werden können.
  • Ausgehend von dem in der EP 0 726 103 beschriebenen Verfahren schafft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Ventilgehäuses gemäß Anspruch 1.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Rohrabschnitt in ein Werkzeug mit Ober- und Unterteil eingebracht, wobei das Oberteil einen Stempel und das Unterteil eine Einsenkung aufweist. Anschließend wird der Rohrabschnitt mit einer Flüssigkeit gefüllt und mit Innenhochdruck beaufschlagt. Dann wird der Stempel quer zur Achse des Rohrabschnitts in einem zwischen zwei Rohrenden liegenden Mittelabschnitt einwärts, fast bis zur gegenüberliegenden Wandung gedrückt, so dass sich eine konkave Wölbung entsprechend der Stempelform ausbildet. Gleichzeitig wird die dieser gegenüberliegenden Wandung durch den Innenhochdruck zur Einsenkung im Werkzeugunterteil unter Ausbildung einer Abflachung gedrückt. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, den zum Umformen notwendigen Innendruck nicht ”passiv” durch das Einschieben des Stempels zu erzeugen, sondern aktiv durch Beaufschlagen des Innenraumes des Rohres mit hohem Druck, bevor der Stempel eingeschoben wird. Durch den hohen Innendruck, der beim erfindungsgemäßen Herstellungsprozess des Ventilgehäuses verwendet wird, wird vorteilhaft sichergestellt, dass sich die ursprüngliche Wandung des Rohrabschnitts vollständig der Kontur des Stempels und des Werkzeugs anpasst, was die gewünschte hohe Toleranzgenauigkeit gewährleistet. Nach Abtrennen der Abflachung weist insbesondere der ausgebildete Durchbruch der Ventilgehäuserohlinge Innendurchmesser mit einer sehr exakten Maßhaltigkeit auf.
  • Während der Rohrabschnitt in seinem mittleren Bereich eine so starke Umformung erfährt, dass hier nichts von der ursprünglichen Rohrgeometrie erhalten bleibt, wird die Form der Rohrenden nicht verändert.
  • Der Rohrabschnitt kann aber auch zusätzlich im Bereich der Rohrenden mittels Innenhochdruck umgeformt werden. Dazu sind dann im Werkzeugober- und -unterteil entsprechende weitere Einsenkungen angeordnet.
  • Der so hergestellte metallische Ventilgehäuserohling wird auf bekannte Weise weiterbearbeitet: die Abflachung wird unter Ausbildung eines Durchbruchs abgetrennt, der stehenbleibende Ringbund um einen Flansch gebördelt, und anschließend werden Flansch und Ringbund durch Schweißen miteinander verbunden.
  • Im fertigen Ventilgehäuse dienen die Rohrenden als Fluidein- und -ausgang und die konkave Wölbung dient als Schwelle und Ventilsitz, die diese voneinander trennt. Bei einem geöffneten Ventil, sind Fluidein- und -ausgang miteinander verbunden, und Fluid kann vom Fluideingang über die Schwelle zum Fluidausgang fließen.
  • Soweit hier zur Beschreibung des Verfahrens und des Werkzeugs Bezeichnungen wie „oben” und „unten” verwendet werden, dient dies der klareren und übersichtlicheren Erläuterung und ist nicht einschränkend gemeint. Das Verfahren funktioniert in gleicher Weise, wenn der Stempel im Unterteil und die Einsenkung im Oberteil angeordnet ist, bzw. das Werkzeug eine andere räumliche Position aufweist.
  • Beim hier eingesetzten Innenhochdruckumformverfahren kommt als Flüssigkeit zur Befüllung des umzuformenden Teils häufig Wasser, Öl oder ein Wasser/Ölgemisch zur Anwendung. Typische Innenhochdrücke bewegen sich zwischen 1000 und 6000 bar. Bei Rohrabschnitten mit großem Innendurchmesser werden niedrigere Drücke benötigt, bei Rohrabschnitten mit kleinerem Innendurchmesser müssen für dieses Verfahren höhere Drücke bereitgestellt werden.
  • Bei einer vorteilhaften Verfahrensvariante weist die Einsenkung im Werkzeugunterteil entlang ihres Umfangs eine Stufe zur Aufnahme eines Flanschs auf. Während des Umformprozesses drückt der Innenhochdruck die Wandung des Rohrabschnitts, die zum Flansch benachbart ist, durch den Flansch hindurch, wobei sich ein Ringbund ausbildet, der mit dem Flansch eine formschlüssige Verbindung eingeht. Das hat vor allem den Vorteil, dass die Verbindung zwischen Ringbund und Flansch praktisch keinen Spalt aufweist, was den anschließend notwendigen Schweißprozess erleichtert und außerdem die Schweißqualität an der Verbindungsstelle deutlich erhöht.
  • In einer Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Ventilgehäusen wird im Anschluss an die Verbindung von Flansch und Rohrabschnitt die Abflachung durch Einwirken einer äußeren radialen Kraft in Richtung. zur Rohrabschnittsmittelachse gedrückt. Dadurch wird der Ringbund umgebördelt und legt sich um den Flansch.
  • Alle oben beschriebenen Herstellungsschritte finden vorteilhafter Weise in einem einzigen Werkzeug statt. Dadurch können mehrere Schritte eingespart werden, weil der umzuformende Rohrabschnitt nicht aus einem Werkzeug entnommen und danach in ein oder mehrere weitere Werkzeuge eingebracht werden muss, was jedes mal eine sorgfältige Positionierung des Werkstücks erfordern würde.
  • Bei einer weiteren Verfahrensvariante weist das Werkzeugunterteil eine quer zur Achse des Rohrabschnitts verschiebbare Trennplatte auf, in der die Einsenkung angeordnet ist. Bei schnellem Verschieben der Trennplatte nach außen und gleichzeitigem Beibehalten des Innenhochdrucks wird die Abflachung abgesprengt, und der Durchbruch bildet sich aus. Das hat den Vorteil, dass ein weiterer Herstellungsschritt im selben Werkzeug durchgeführt werden kann und die Abflachung nicht zum Beispiel mittels Fräsens extra abgetrennt werden muss. Das bedeutet, dass der Rohrabschnitt in das Werkzeug eingebracht wird, dort mehrere Prozessschritte mit Hilfe bekannter Maschinensteuertechnik automatisch hintereinander ausgeführt werden, und der Ventilgehäuserohling mit Flansch, umgebördeltem Ringbund und schon ausgebildetem Durchbruch entnommen werden kann. Zur Fertigstellung des Ventilgehäuses ist so nur noch der Schweiß- oder Lötprozess erforderlich. Auf diese Weise kann der gesamte Herstellprozess für metallische Ventilgehäuse erheblich vereinfacht werden.
  • Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante weist das Werkzeugunterteil an seiner Innenwand, an der der Ringbund anliegt, in der Trennebene zur Trennplatte eine scharfe Kante auf. Das hat den Vorteil, dass der Umfang des Durchbruchs, der beim Absprengen der Abflachung entsteht, eine saubere und gleichmäßige Kontur hat. Die scharfe Kante kann alternativ am Umfangsrand der Einsenkung in der Trennplatte angeordnet sein.
  • Es hat sich als günstig erwiesen, die Rohrenden des umzuformenden Rohrabschnitts im Werkzeug mit Druckanschlüssen zu versehen, die einen Kanal aufweisen. Dieser Kanal wird zur Befüllung des Rohrabschnitts mit Flüssigkeit und Druckbeaufschlagung oder zur Entlüftung genutzt.
  • Bei einer weiteren Verfahrensvariante weisen die Druckanschlüsse auf der den Rohrenden gegenüberliegenden Seite eine konische Geometrie auf und gehen mit den Rohrenden eine kraftschlüssige Verbindung ein. Das hat den Vorteil, dass kein extra Dichtelement und somit kein verschleißanfälliges Teil benötigt wird.
  • Die konischen Druckanschlüsse können beim Umformprozess, wenn sich die Rohrenden in Richtung auf den Stempel zu bewegen, nachgeschoben werden. Dadurch fließt das Rohrabschnittsmaterial, wodurch sich gleichmäßige Wandstärken im Ventilgehäuse ausbilden.
  • Die Anwendung dieses Dichtprinzips mittels konischer Dichtanschlüsse ist in einem sehr großen Druckbereich möglich und funktioniert sogar bei extrem hohen Drücken, wie sie zum Umformen von Rohrabschnitten mit kleinen Durchmessern benötigt werden. Mit „kleinen” Durchmessern sind hier insbesondere Nennweiten ab/unter DN 25 gemeint.
  • Als alternatives Dichtprinzip zur Abdichtung der Druckanschlüsse mit den Rohrenden werden radiale Dichtelemente eingesetzt. Die Druckanschlüsse werden in beide Rohrenden geschoben und von Stützplatten gehalten, die im Werkzeugoberteil verankert sind und mit dem Werkzeugunterteil eine Rastverbindung eingehen. In diesem Fall fließt das Material des Rohrabschnitts während des Umformprozesses nach, ohne dass die Druckanschlüsse nachgeschoben werden. Dieses Dichtprinzip ist auf einen begrenzten Druckbereich eingeschränkt und kann insbesondere zum Umformen von Rohrabschnitten mit kleinen Durchmessern nicht eingesetzt werden.
  • Als besonders geeignetes Material des Rohrabschnitts hat sich für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren von metallischen Ventilgehäusen Edelstahl herausgestellt. Es können aber auch andere metallische Werkstoffe verwendet werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine Schnittzeichnung eines Rohrabschnitts in einem Werkzeug für ein erfindungsgemäßes Verfahren;
  • 2 eine Schnittzeichnung eines umgeformten Rohrabschnitts im Werkzeug;
  • 2a eine Schnittzeichnung eines Ventilgehäuserohlings hergestellt gemäß 1 und 2;
  • 3 eine Schnittzeichnung eines umgeformten Rohrabschnitts im Werkzeug für eine Verfahrensvariante;
  • 3a eine Schnittzeichnung eines Ventilgehäuserohlings hergestellt gemäß 3;
  • 4 eine Schnittzeichnung eines umgeformten Rohrabschnitts für eine Verfahrensvariante im geschlossenen Werkzeug;
  • 5 eine weitere Schnittzeichnung eines umgeformten Rohrabschnitts für die Verfahrensvariante gemäß 4 im geschlossenen Werkzeug;
  • 6 eine Schnittzeichnung eines umgeformten Rohrabschnitts für eine Verfahrensvariante gemäß 4 und 5 bei geöffnetem Werkzeug;
  • 6a eine Schnittzeichnung eines Ventilgehäuserohlings hergestellt gemäß 46;
  • 6b weitere Schnittzeichnung des Ventilgehäuserohlings hergestellt gemäß 46;
  • 7 eine Schnittzeichnung eines Rohrabschnitts im geöffneten Werkzeug für eine weitere Verfahrensvariante;
  • 8 eine Schnittzeichnung eines Rohrabschnitts im geöffneten Werkzeug gemäß 7, bei dem die Druckanschlüsse in den Rohrabschnitt eingefahren sind;
  • 9 eine weitere Schnittzeichnung eines Rohrabschnitts im geschlossenen Werkzeug gemäß 7 und 8, bei dem der Rohrabschnitt noch nicht umgeformt ist;
  • 10 eine weitere Schnittzeichnung eines umgeformten Rohrabschnitts im Werkzeug gemäß 7, 8 und 9;
  • 11 eine Schnittzeichnung eines umgeformten Rohrabschnitts für eine weitere Verfahrensvariante;
  • 12 eine Schnittzeichnung eines umgeformten Rohrabschnitts gemäß der Verfahrensvariante nach 11 in einem darauffolgenden Verfahrensschritt; und
  • 13 eine weitere Schnittzeichnung eines umgeformten Rohrabschnitts gemäß der Verfahrensvariante nach 11 in einem abschließenden Verfahrensschritt.
  • 1 zeigt einen in ein Werkzeug 20 eingebrachten Rohrabschnitt 10. Das Werkzeug 20 weist ein Oberteil 30 mit Stempel 40, ein Unterteil 50 mit einer Einsenkung 60 und einem Auswerfer 70, sowie zwei Druckanschlüsse 80 mit je einem Kanal 90 auf. Die Druckanschlüsse 80 werden an die Rohrenden 100 des Rohrabschnitts 10 angeschlossen und durch den Kanal 90 mit einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder einem Wasser/Ölgemisch, befüllt und mit Druck beaufschlagt. Die Druckanschlüsse 80 weisen auf den Rohrenden 100 gegenüberliegenden Seiten eine konische Geometrie auf und gehen mit den Rohrenden 100 eine kraftschlüssige Verbindung ein, wie in 2 gezeigt. Die konischen Druckanschlüsse 80 können beim Umformprozess, wenn sich die Rohrenden 100 in Richtung auf den Stempel zu bewegen, nachgeschoben werden. Dadurch fließt das Rohrabschnittsmaterial, wodurch sich vorteilhaft gleichmäßige Wandstärken im Ventilgehäuse ausbilden. Durch die konische Geometrie der Druckanschlüsse 80 kann ohne Verwendung einer zusätzlichen Dichtung die Abdichtung des Innenhochdrucks erreicht werden. Mit diesem Dichtprinzip kann über einen großen Druckbereich eine zuverlässige Abdichtung erreicht werden. Es können sogar Rohrabschnitte mit Nennweiten unter DN 25 umgeformt werden, wozu Drücke um 6000 bar benötigt werden.
  • Der Stempel 40 wird gemäß 2 quer zur Achse des Rohrabschnitts 10 in seinem Mittelabschnitt 110 einwärts gedrückt, so dass sich die dem Stempel 40 gegenüberliegende Wandung des Rohrabschnitts 10 der Kontur des Stempels 40 anpasst und eine konkave Wölbung 120 ausbildet. Auf der gegenüberliegenden Seite wird die Wandung des Rohrabschnitts 10 mittels des aufgebrachten Innenhochdrucks in die Einsenkung 60 gedrückt und bildet dort die Abflachung 130. Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass sehr enge Toleranzen eingehalten werden können, weil der Innenhochdruck dafür sorgt, dass die Wandung des ursprünglichen Rohrabschnitts 10 nach der Umformung exakt die Kontur der Einsenkung 60 abbildet. Bei diesem Verfahren kann eine sehr hohe Prozesssicherheit gewährleistet werden, da diese in hohem Maße vom Innenhochdruck abhängig ist, der aber gut einstellbar ist.
  • Der erfindungsgemäß hergestellte, in 2a dargestellte, metallische Ventilgehäuserohling 140 wird auf bekannte Weise weiterbearbeitet: die Abflachung 130 wird unter Ausbildung eines Durchbruchs abgetrennt und der stehenbleibende Ringbund 150 wird um einen Flansch gebördelt. Anschließend werden Ringbund 150 und Flansch miteinander verschweißt oder verlötet.
  • Im Unterschied zu 2 weist in 3 das Werkzeug 20 im Unterteil 50 entlang des Umfangs der Einsenkung 60 eine Stufe 160 zur Aufnahme eines Flanschs 170 auf. Die der Einsenkung 60 gegenüberliegende Wandung des Rohrabschnitts 10 wird mittels Innenhochdruck durch den Flansch 170 hindurch in die Einsenkung 60 zur Abflachung 130 unter Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung von Ringbund 150 und Flansch 170 gedrückt. Dadurch wird ein Verfahrensschritt eingespart und es wird eine praktisch spaltfreie Verbindung zwischen Ringbund 150 und Flansch 170 erreicht. So wird der anschließend notwendige Schweißvorgang nach Abtrennen der Abflachung 130 vereinfacht und die Schweißverbindung zeigt eine deutlich verbesserte Qualität.
  • In den 4 bis 6 ist eine Weiterentwicklung des in 3 dargestellten Verfahrens gezeigt.
  • 4 zeigt den Rohrabschnitt 10 im Werkzeug 20 mit Oberteil 30 und Stempel 40, Druckanschlüssen 80 und Kanal 90, Stufe 160 zur Aufnahme des Flanschs 170, so wie das Unterteil 50, das jetzt eine Trennplatte 180 aufweist, die quer zur Achse des Rohrabschnitts 10 verschiebbar ist. In der Trennplatte 180 ist die Einsenkung 60 angeordnet, die an ihrem Umfangsrand eine scharfe Kante 190 zeigt. Wie bereits oben beschrieben, passt sich auch bei dieser Verfahrensvariante die Wandung des Rohrabschnitts 10 auf seiner einen Seite der Kontur des Stempels 40 an, und die gegenüberliegende Wandung wird mittels Innenhochdruck nach unten und außen gedrückt. Bei der Weiterentwicklung wird nun die Wandung durch den Flansch 170 hindurch in die Einsenkung 60 unter Ausbildung der Abflachung 130 gedrückt. Bei schnellem Verschieben der Trennplatte 180 um eine kurze Strecke nach außen, weg vom Rohrabschnitt, wird gemäß 5 die Abflachung 130 entlang der scharfen Kante 190 abgesprengt. Nach Öffnen des Werkzeugs, gezeigt in 6, kann der Ventilgehäuserohling 140 entnommen werden. Diese Verfahrensvariante hat den Vorteil, dass ein weiterer Herstellungsschritt im selben Werkzeug durchgeführt werden kann. Das üblicherweise notwendige Abtrennen der Abflachung 130 mittels Fräsens entfällt. Der dem Werkzeug entnommene Ventilgehäuserohling 140 weist bereits den Durchbruch 200 auf. Die scharfe Kante 190 begünstigt, dass der Umfang des Durchbruchs 200 beim Absprengen der Abflachung 130 eine saubere und gleichmäßige Kontur hat.
  • Die 6a und b zeigen Schnittzeichnungen des Ventilgehäuserohlings 140, der gemäß dem Verfahren dargestellt in den 46, hergestellt ist. Der Ventilgehäuserohling 140 weist die konkave Wölbung 120 auf, dieser gegenüberliegend den Durchbruch 200, den Flansch 170 und den Ringbund 150, der mit dem Flansch 170 formschlüssig verbunden ist.
  • In den 710 ist eine weitere Verfahrensvariante beschrieben, die bevorzugt bei niedrigeren Innenhochdrücken angewandt wird. Diese Verfahrensvariante ist vor allem zum Umformen von Rohrabschnitten mit größeren Durchmessern und Nennweiten über DN 25 geeignet.
  • Die Druckanschlüsse 80 weisen radiale Dichtelemente 210 auf und werden in die Rohrenden 100 geschoben. Das Werkzeug 20 umfasst ein Oberteil 30 mit Stempel 40 und einem Unterteil 50 mit Einsenkung 60 und Auswerfer 70. Oberteil 30 und Unterteil 50 sind zwischen einer oberen Grundplatte 220 und einer unteren Grundplatte 230 angeordnet. Die obere Grundplatte 220 weist zwei Stützplatten 240 auf.
  • Der Rohrabschnitt 10 mit den Druckanschlüssen 80 ist bei geschlossenem Werkzeug 20 zwischen den Stützplatten 240 angeordnet (siehe 10), wobei diese in Aussparungen 250 der unteren Grundplatte 230 eindringen. In diesem Fall fließt das Material des Rohrabschnitts 10 während des Umformprozesses nach, ohne dass die Druckanschlüsse 80 separat nachgeschoben werden.
  • Selbstverständlich kann diese Verfahrensvariante mit radialen Dichtelementen 210 auf den Druckanschlüssen 80 auch bei den Verfahren angewandt werden, bei denen der Flansch 170 mit dem Rohrabschnitt 10 im Werkzeug 20 verbunden wird, der Ringbund 150 um den Flansch 170 gebördelt wird oder die Abflachung 130 abgesprengt wird.
  • In den 1113 ist eine Verfahrensvariante zur Herstellung von metallischen Ventilgehäusen dargestellt.
  • 11 zeigt einen umgeformten Rohrabschnitt 10 im Werkzeug 20 mit Oberteil 30 und Stempel 40, sowie Unterteil 50 mit einer Stufe 160 zur Aufnahme eines Flanschs 170. Das Unterteil 50 weist eine Scheibe 260 und einen diese eng umgebenden Stützring 270 auf, die beide sowohl einzeln als auch gemeinsam quer zur Achse des Rohrabschnitts 10 verschiebbar sind. Der Stützring 270 liegt mit einer Stirnfläche 280 auf dem Flansch 170 auf. Die Innenwand des Stützrings 270 bildet zusammen mit der dem Rohrabschnitt 10 gegenüber liegenden Seite der Scheibe 260 die Einsenkung 60, indem die Scheibe 260 in Bezug zum Stützring 270 etwas nach außen, weg vom Rohrabschnitt 10, verschoben ist.
  • Die Geometrie des Ventilgehäuserohlings bildet sich zunächst in gleicher Weise, wie oben beschrieben, bei Verschieben des Stempels 40 quer zur Achse des Rohrabschnitts 10 und Beaufschlagung des Rohrabschnitts 10 mit Innenhochdruck aus. Die der Einsenkung 60 gegenüber liegende Wandung des Rohrabschnitts 10 wird durch den Flansch 170 hindurch in die Einsenkung 60 unter Ausbildung der Abflachung 130 und des Ringbunds 150 gedrückt. Der Stützring 270 verhindert ein unkontrolliertes Umformen des Rohrabschnitts 10 im Bodenbereich der Abflachung 130.
  • Gemäß 12 wird anschließend der Stützring 270 quer zur Achse des Rohrabschnitts 10 nach außen, weg vom Flansch 170, verschoben, bis die Stirnfläche 280 des Stützrings 270, die zum Flansch 170 benachbart ist, mit der zum Rohrabschnitt 10 hinweisenden Seite der Scheibe 260, eine Ebene bildet.
  • Dann wird die Abflachung 130, wie in 13 gezeigt, mittels des Stützrings 270 und der Scheibe 260 radial einwärts in Richtung zur Rohrabschnittsachse bis zu deren Anlage am Flansch 170 gedrückt. Dadurch wird der Ringbund 150 umgebördelt und legt sich um den Flansch 170. In einem weiteren Verfahrensschritt kann, wie oben beschrieben, die Abflachung 130 abgesprengt werden. Dabei kann die scharfe Kante auch an der Stirnfläche des Flanschs angeordnet sein.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die Verfahrensvarianten zur Herstellung von Ventilgehäusen sind besonders geeignet zur Umformung mittels Innenhochdruck von Rohrabschnitten aus Edelstahl. Es können aber auch Rohrabschnitte aus anderen metallischen Werkstoffen verwendet werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 0726103 [0002, 0006]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DN 25 [0022]
    • DN 25 [0043]
    • DN 25 [0050]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung eines metallischen Ventilgehäuses mittels Innenhochdruckumformen eines Rohrabschnitts in einem Werkzeug mit einem Oberteil, das einen Stempel aufweist, einem Unterteil, das eine Einsenkung aufweist, wobei der Rohrabschnitt in das Werkzeug eingebracht, mit einer Flüssigkeit gefüllt und mit Innenhochdruck beaufschlagt wird und gegenüberliegende Wandungen des Rohrabschnitts in einem zwischen zwei Rohrenden liegenden Mittelabschnitt umgeformt werden, indem eine Seite des Rohrabschnitts mittels des Stempels quer zur Achse des Rohrabschnitts unter Ausbildung einer konkaven Wölbung einwärts gedrückt wird und die gegenüberliegende Wandung in die Einsenkung im Unterteil unter Ausbildung einer Abflachung.
  2. Verfahren zur Herstellung eines metallischen Ventilgehäuses nach Anspruch 1, wobei die Einsenkung im Werkzeugunterteil entlang ihres Umfangs eine Stufe zur Aufnahme eines Flanschs aufweist, die Wandung des Rohrabschnitts, die zum Flansch benachbart ist, unter Ausbildung eines Ringbunds durch den Flansch hindurch in die Einsenkung gedrückt wird und der Ringbund mit dem Flansch eine formschlüssige Verbindung eingeht.
  3. Verfahren zur Herstellung eines metallischen Ventilgehäuses nach Anspruch 2, wobei die Abflachung im Werkzeug durch Einwirken einer äußeren radialen Kraft in Richtung zur Mittelachse des Rohrabschnitts gedrückt wird, wodurch der Ringbund umgebördelt wird und sich um den Flansch legt.
  4. Verfahren zur Herstellung eines metallischen Ventilgehäuses nach Ansprüchen 1 bis 3, wobei das Werkzeugunterteil eine quer zur Achse des Rohrabschnitts verschiebbare Trennplatte aufweist, in der die Einsenkung angeordnet ist, wodurch bei schnellem Verschieben unter Beibehalten des Innenhochdrucks die Abflachung abgesprengt wird.
  5. Verfahren zur Herstellung eines metallischen Ventilgehäuses nach Anspruch 4, wobei das Werkzeugunterteil an seiner Innenwand, an der der Ringbund anliegt, in der Trennebene zur Trennplatte eine scharfe Kante aufweist.
  6. Verfahren zur Herstellung eines metallischen Ventilgehäuses nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei an beiden Rohrenden in deren Verlängerung Druckanschlüsse angeschlossen werden, die einen Kanal zur Flüssigkeitszufuhr und Druckbeaufschlagung oder Entlüftung aufweisen.
  7. Verfahren zur Herstellung eines metallischen Ventilgehäuses nach Anspruch 6, wobei die Druckanschlüsse auf der den Rohrenden gegenüberliegenden Seiten eine konische Geometrie aufweisen und mit den Rohrenden eine kraftschlüssige Verbindung eingehen.
  8. Verfahren zur Herstellung eines metallischen Ventilgehäuses nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Druckanschlüsse während des Umformprozesses in Richtung Rohrabschnitt bei Fließen des Rohrabschnittmaterials nachgeschoben werden.
  9. Verfahren zur Herstellung eines metallischen Ventilgehäuses nach Anspruch 6, wobei die Druckanschlüsse in beide Rohrenden eingefahren und dort mittels radialer Dichtelemente abgedichtet werden.
  10. Verfahren zur Herstellung eines metallischen Ventilgehäuses nach Anspruch 9, wobei die Druckanschlüsse in eingefahrener Position von Stützplatten gehalten werden, die im Werkzeugoberteil verankert sind und mit dem Werkzeugunterteil eine Rastverbindung eingehen.
  11. Verfahren zur Herstellung eines metallischen Ventilgehäuses nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Rohrabschnitt aus Edelstahl besteht.
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