DE102012203128B4 - Verfahren zum Bilden einer leckdichten Verbindung zwischen einer Röhre und einem Anschluss - Google Patents

Verfahren zum Bilden einer leckdichten Verbindung zwischen einer Röhre und einem Anschluss Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Bilden einer leckdichten Verbindung zwischen einer Röhre (10) und einem Anschluss (25), die aus unterschiedlichen Metallen hergestellt sind, wobei das Verfahren umfasst:Einführen der Röhre (10), die in einer Kunststoffdurchführung (15) angeordnet ist, in eine Öffnung (20) in dem Anschluss (25), wobei die Röhre (10) aus einem ersten Metall hergestellt ist und der Anschluss (25) aus einem zweiten Metall hergestellt ist;Einführen eines Werkzeugs (30) in die Röhre (10), wobei das Werkzeug (30) einen aufweitbaren Abschnitt (35) und einen inneren Keil (40) umfasst, die einen Durchmesser des Werkzeugs (30) vergrößern können;Drehen des Werkzeugs (30) in der Röhre derart, dass die in direktem Kontakt miteinander befindlichen Oberflächen des aufweitbaren Abschnitts (35) und der Röhre (10) eine Umfangsgeschwindigkeitsdifferenz aufweisen, und Vergrößern des Durchmessers des Werkzeugs (30) unter Verwendung des inneren Keils (40), wobei der vergrößerte Durchmesser des Werkzeugs (30) den Durchmesser der Röhre (10) vergrößert und eine erste Dichtung (55) zwischen der Röhre (10) und dem Anschluss (25) an einer ersten Position in der Röhre (10) bildet; undEntfernen des Werkzeugs aus der Röhre.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bilden von Verbindungen zwischen Röhren und Anschlüssen, und insbesondere auf leckdichte Verbindungen zwischen Röhren und Anschlüssen ohne Schraubgewinde.
  • Viele Komponenten in einer Vielzahl von Anwendungen werden aus Edelstahl hergestellt. Zum Beispiel sind die Ventile, Röhren und Zubehör für einige derzeit verfügbare Wasserstofftanksysteme aus Edelstahl hergestellt. Allerdings ist Edelstahl teuer, und es wäre wünschenswert, ihn soweit möglich durch ein kostengünstigeres Material, wie etwa Aluminium, zu ersetzen. Es ist nicht möglich, alle Teile durch Aluminium zu ersetzen, und einige Teile werden Edelstahl bleiben.
  • Als Ergebnis der Ersetzung von Edelstahl durch andere Metalle in einigen Komponenten, müssen Verbindungen zwischen Teilen hergestellt werden, die aus unterschiedlichen Materialien, wie etwa Edelstahl und Aluminium hergestellt werden. Ein Problem bei solchen Verbindungen ist, dass Festfressen auftreten kann, wenn Edelstahl-Klemmringfittinge in einen Aluminiumanschluss geschraubt werden. Darüber hinaus kann sich Spaltkorrosion zwischen den beiden unterschiedlichen Metallen in Gegenwart von Wasser entwickeln, das zwischen diese(n) spritzen oder kondensieren kann.
  • Verfahren zum Bilden einer Verbindungen zwischen einer Röhre und einem Anschluss, bei denen der Durchmesser der Röhre verändert wird, sind in US 3 982 778 A , DE 195 43 103 A1 und US 2008 / 0 303 277 A1 beschrieben.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Bilden einer leckdichten Verbindung zwischen einer Röhre und einem Anschluss anztugeben.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Ein Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Bilden einer leckdichten Verbindung zwischen einer Röhre und einem Anschluss, die aus unterschiedlichen Metallen hergestellt sind. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Einführen der Röhre, die in einer Kunststoffdurchführung angeordnet ist, in eine Öffnung in dem Anschluss, wobei die Röhre aus einem ersten Metall hergestellt ist und der Anschluss aus einem zweiten Metall hergestellt ist; Einführen eines Werkzeugs in die Röhre, wobei das Werkzeug einen aufweitbaren Abschnitt und einen inneren Keil umfasst, die einen Durchmesser des Werkzeugs vergrößern können; Drehen des Werkzeugs in der Röhre und Vergrößern des Durchmessers des Werkzeugs unter Verwendung des inneren Keils, wobei der vergrößerte Durchmesser des Werkzeugs den Durchmesser der Röhre vergrößert und eine erste Dichtung zwischen der Röhre und dem Anschluss an einer ersten Position in der Röhre bildet; und Entfernen des Werkzeugs aus der Röhre.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine leckdichte Verbindung zwischen einer Röhre, die aus einem ersten Metall hergestellt ist, und einem Anschluss, der aus einem zweiten Metall hergestellt ist. In einer Ausführungsform umfasst die leckdichte Verbindung eine erste Dichtung zwischen der Röhre und dem Anschluss, eine Kunststoffdurchführung, die die Röhre umgibt, wobei die Röhre in einer Öffnung in dem Anschluss angeordnet ist, wobei die Röhre einen Anfangsdurchmesser aufweist, wobei die Röhre einen vergrößerten Durchmesser an der ersten Dichtung im Vergleich mit dem Anfangsdurchmesser aufweist und wobei die Röhre mit der Öffnung an der ersten Dichtung in Kontakt steht.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Querschnitt der Röhre mit der Kunststoffdurchführung vor dem Einführen in den Anschluss.
    • 2 ist ein Querschnitt der Röhre mit in den Anschluss eingeführter Durchführung bei eingeführtem Werkzeug.
    • 3 ist eine Draufsicht von oben der Durchführung mit der Röhre, der Durchführung und dem Werkzeug.
    • 4 ist ein Querschnitt des Anschlusses mit eingeführter Röhre und betätigtem Werkzeug.
    • 5 ist ein Querschnitt der gebildeten Verbindung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Es wird eine leckdichte Verbindung zwischen einer Röhre und einem Anschluss, die aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, ohne Verwendung von Schraubgewinden vorgesehen. Die Verbindung liefert eine galvanische Trennung zwischen der Röhre und dem Anschluss, um Spaltkorrosion zu vermeiden. Die Verbindung ermöglicht es, dass Edelstahl-Einschraubverbindungen ersetzt werden können, wodurch die Kosten der Verbindungen verringert werden.
  • Das Verfahren zum Verbinden der Röhre und des Anschlusses, die aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, ist in den 1-5 gezeigt. Die einzuführende Röhre 10 wird mit einer Kunststoffdurchführung 15 an der Außenseite versehen. Die Kunststoffdurchführung kann aus irgendeinem geeigneten Kunststoffmaterial hergestellt sein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Elastomere oder thermoplastische Kunststoffe.
  • Die Röhre 10 und die Durchführung 15 werden in die Öffnung 20 in dem Anschluss 25, z. B. eine Edelstahlröhre und ein Aluminiumanschluss, eingesetzt. Ein Aufweitwerkzeug 30 wird in die Öffnung in der Röhre 10 eingeführt. Die Aufweitwerkzeug 30 ist so ausgelegt, dass es leicht in die Röhre eingeführt und aus der Röhre entfernt werden kann, und so, dass seine Größe ausgedehnt werden kann, während es sich in der Röhre befindet.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Aufweitwerkzeug 30 mindestens einen aufweitbaren Abschnitt 35 und einen inneren Keil 40. In einer Ausführungsform ist der aufweitbare Abschnitt ein geteiltes rohrförmiges Versteifungselement, das zwei (wie gezeigt) oder mehr rohrförmige Abschnitte 45 umfasst, die um den inneren Keil herum angeordnet ist/sind. Das Aufweitwerkzeug kann zum Beispiel aus hochlegiertem Werkzeugstahl hergestellt sein. Ein Weg, um das geteilte rohrförmige Versteifungselement herzustellen, besteht darin, ein Rohrstück anzufertigen und mindestens einmal, und typischerweise zwei oder mehrere Male, durch die Rohrwand zu schneiden. Die Schnitte sollten nicht länger als etwa zwei Drittel der Gesamtlänge des Versteifungselements sein. Die auf diese Weise erzeugten geteilten Rohrabschnitte sind mit dem verbleibenden Rohrteilstück des Versteifungselements, an dem es keine Schnitte gibt, verbunden.
  • In einer Ausführungsform weisen die Rohrabschnitte 45 an dem Ende Vorsprünge 50 auf. Die Vorsprünge können jede geeignete Form aufweisen, wie z. B. halbkreisförmig oder dreieckig.
  • In einer Ausführungsform ist der innere Keil 40 ein rohrförmiges oder stabförmiges Stück mit einem Abschnitt an dem Ende, der einen größeren Durchmesser als der Rest aufweist. Der Abschnitt mit größerem Durchmesser kann in der Form eines Kegelstumpfes mit dem breiteren Ende an der Unterseite vorliegen.
  • Bei dieser Anordnung drückt das Hochziehen des inneren Keils 40 das Paar Rohrabschnitte 45 nach außen, wodurch das Ende des Werkzeugs aufgeweitet wird. Somit ist der Durchmesser des Werkzeugs größer, wenn es aufgeweitet ist, als wenn es nicht aufgeweitet ist. Es sind andere Entwürfe für das Aufweitwerkzeug möglich. Beispiele umfassen mehr als zwei Rohrabschnitte, wobei die Vorsprünge an dem aufweitbaren Abschnitt weggelassen sind, oder die Herstellung des inneren Keils mit einer anderen Form, sind aber nicht darauf beschränkt.
  • Das Werkzeug 30 wird innerhalb der Röhre 10, die feststehend bleibt, aufgeweitet und gedreht. Der Durchmesser des Werkzeugs nimmt zu, und der vergrößerte Werkzeugdurchmesser weitet die Röhre auf und bildet die Dichtung 55. Im Bereich der Dichtung verformt sich der Kunststoff unter dem Druck, der durch den vergrößerten Röhrendurchmesser verursacht wird. In einigen Fällen wird Kunststoff zwischen den beiden Metalloberflächen verbleiben und einen Teil der Dichtung (Anschluss/Kunststoff/Röhre) bilden. Alternativ könnte der gesamte Kunststoff verdrängt und eine metallische Dichtung erzeugt werden (Anschluss/Röhre).
  • In einer Ausführungsform wird das Werkzeug 30 innerhalb der Röhre gedreht, während der Konus gezogen wird. In diesem Fall wird die innere Form der Aufweitung der Röhre gleich der äußeren Form des Werkzeugs sein. Die Umfangsgeschwindigkeit des Konus sollte etwas verschieden von der Geschwindigkeit der Innenfläche des Werkzeugs sein, um die Kräfte zu minimieren, die erforderlich sind, um den Konus zu ziehen. Allerdings sollte die Differenz so klein wie möglich gehalten werden, um übermäßigen Verschleiß an dem Konus und dem Werkzeug zu vermeiden.
  • In einer anderen Ausführungsform wird das Werkzeug 30 innerhalb der Röhre gedreht und gleichzeitig heruntergedrückt. Der Konus wird ebenfalls gezogen, entweder kontinuierlich oder schrittweise. Mit diesem Verfahren wird die resultierende innere Form der Aufweitung der Röhre ein abgerundetes Rechteck sein.
  • Bei beiden Verfahren sollte es eine Umfangsgeschwindigkeitsdifferenz der in direktem Kontakt miteinander befindlichen Oberflächen (Werkzeug zu Röhre und Konus zu Werkzeug) geben, um die erforderlichen Kräfte zu minimieren, während die Röhre aufgeweitet wird. Die erforderlichen Kräfte und die maximale Röhrendicke können für jede Anwendung ermittelt werden.
  • Die Verfahrensweise kann in einem Abstand entfernt wiederholt werden, um eine zweite Dichtung 60 von der ersten Dichtung 55 beabstandet zu schaffen. Die beiden Dichtungen 55, 60 sind durch eine Kunststoffdichtung 65 getrennt, die aus der verdichteten Kunststoffdurchführung 15 hergestellt ist. Der innere Keil 40 wird dann in seine Ausgangsstellung zurückgeführt, das Werkzeug kehrt zu seinem ursprünglichen Durchmesser zurück und das Werkzeug 30 wird aus der Röhre 10 entfernt.
  • Spaltkorrosion kann verhindert werden, da die komprimierte Kunststoffdurchführung 15 das Eindringen von Wasser hemmt und die Röhre 10 und den Anschluss 25 in dem Bereich 70 elektrisch isoliert, wenn Wasser (Elektrolyt) auftritt.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Bilden einer leckdichten Verbindung zwischen einer Röhre (10) und einem Anschluss (25), die aus unterschiedlichen Metallen hergestellt sind, wobei das Verfahren umfasst: Einführen der Röhre (10), die in einer Kunststoffdurchführung (15) angeordnet ist, in eine Öffnung (20) in dem Anschluss (25), wobei die Röhre (10) aus einem ersten Metall hergestellt ist und der Anschluss (25) aus einem zweiten Metall hergestellt ist; Einführen eines Werkzeugs (30) in die Röhre (10), wobei das Werkzeug (30) einen aufweitbaren Abschnitt (35) und einen inneren Keil (40) umfasst, die einen Durchmesser des Werkzeugs (30) vergrößern können; Drehen des Werkzeugs (30) in der Röhre derart, dass die in direktem Kontakt miteinander befindlichen Oberflächen des aufweitbaren Abschnitts (35) und der Röhre (10) eine Umfangsgeschwindigkeitsdifferenz aufweisen, und Vergrößern des Durchmessers des Werkzeugs (30) unter Verwendung des inneren Keils (40), wobei der vergrößerte Durchmesser des Werkzeugs (30) den Durchmesser der Röhre (10) vergrößert und eine erste Dichtung (55) zwischen der Röhre (10) und dem Anschluss (25) an einer ersten Position in der Röhre (10) bildet; und Entfernen des Werkzeugs aus der Röhre.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der aufweitbare Abschnitt (35) ein geteiltes rohrförmiges Versteifungselement umfasst, das ein Rohr mit mindestens einem Schnitt entlang eines Abschnitts einer Länge des Rohrs umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei es mindestens zwei Schnitte entlang des Abschnitts der Länge des Rohres gibt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der aufweitbare Abschnitt (35) an dem Ende einen Vorsprung (50) aufweist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Vorsprung (50) halbkreisförmig oder dreieckig ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Durchmesser des Werkzeugs (30) durch Hochziehen des inneren Keils (40) vergrößert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der innere Keil (40) an dem Ende einen Kegelstumpf aufweist, und wobei der Kegelstumpf den aufweitbaren Abschnitt (35) nach außen drückt, wenn der innere Keil (40) nach oben gezogen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bewegen des Werkzeugs (30) in eine zweite Position in der Röhre (10); und Drehen des Werkzeugs in der Röhre (10) und Vergrößern des Durchmessers des Werkzeugs (30) unter Verwendung des inneren Keils (40), wobei der vergrößerte Durchmesser des Werkzeugs (30) den Durchmesser der Röhre (10) vergrößert und eine zweite Dichtung (60) zwischen der Röhre (10) und dem Anschluss (25) an der zweiten Position in der Röhre (10) bildet.
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