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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines gebogenen rohrförmigen Verbindungselementes.
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Durch die
DE 10 2007 016 766 A1 ist eine Vorrichtung zum Spritzgießen von Rohrkrümmern bekannt, die einen Krümmerabschnitt mit einer kreisbogenförmigen Mittellinie und gleichbleibendem Innenquerschnitt und beidseitig daran anschließenden zylindrischen Anschlussstutzen aufweisen, mit einer mehrteiligen Spritzgießform aus Außenformteilen und Kernteilen bestehenden Dauerform, die in der Ebene der kreisbogenförmigen Mittellinie des Krümmerabschnitts in zumindest zwei Außenformteile teilbar ist, die einen Formhohlraum bilden, und die zumindest drei bewegliche Kernteile umfasst.
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Nachteilig bei dem dahingehenden Stand der Technik ist, dass für jede herzustellende Form eines Rohrkrümmers und für jeden Biegeradius des Rohrkrümmers eine eigenständige Spritzgießform zu erstellen ist, was entsprechend kostenintensiv ist und mit einem hohen Herstellaufwand einhergeht.
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Durch die
DE 27 14 782 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Rohrkrümmern bekannt, insbesondere aus dünnwandigem Material bestehend, wobei ein gerades Rohrstück über einer Streckeinrichtung derart streckgedrückt wird, dass die Ausgangswandstärke des Rohrstückes über den Rohrumfang unterschiedlich reduziert wird, wobei das gerade Rohrstück durch die unterschiedliche Materialabstreckung in einen Rohrkrümmer verformt wird, dessen neutrale Faser, in der die Ausgangswandstärke erhalten bleibt, im inneren Rohrbogen liegt.
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Bei der bekannten Lösung kommen weichgelötete, hartgelötete oder geschweißte, gepunktete, gefalzte sowie nahtlos gezogene Rohrstücke für den eigentlichen Biegevorgang zur Anwendung, wobei je nach angestrebter Bogenform Dehnungen bis 180% und Wandstärkenreduzierungen von bis zu 60% des eingesetzten Materials für den Rohrkrümmer auftreten. Aufgrund der zumindest teilweisen Reduzierung der Ausgangswandstärke des zunächst geradlinig verlaufenden Rohrstückes beim Biegevorgang kommt es insgesamt zu einer Schwächung des Eintragmaterials mit der Folge, dass die dahingehende Lösung für Hochdruckanwendungen wenig geeignet ist.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, derart ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, dass bei geringen Herstellkosten und vermindertem Herstellaufwand ein gebogenes rohrförmiges Verbindungselement erhalten wird, das auch für Hochdruckanwendungen geeignet ist.
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Eine dahingehende Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit.
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Dadurch dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die folgenden Herstellschritte vorgesehen sind:
- – Durchführen einer spanenden Bearbeitung für ein metallisches, geradlinig verlaufendes Rohrstück vorgebbarer Länge unter Einbezug von Anschlussgeometrien für die Aufnahme von separaten Anschlussteilen, die dem Anschließen einer medienführenden Verrohrung dienen,
- – Durchführen eines Biegevorganges für das derart spanend erstellte Rohrstück mit einem vorgebbaren Biegeradius, vorzugsweise von bis zu 90 Grad, und
- – Anbringen des jeweiligen Anschlussteils an der zuordenbaren endseitigen Anschlussgeometrie des Rohrstückes vorzugsweise mittels Bördeln, Pressen, Schweißen, Schrauben oder Klippen,
ist mit geringem Kosten- und Herstellaufwand ein druckbeständiger Rohrkrümmer oder Biegerohr als Verbindungselement im Rahmen einer Anschluss-Verrohrung erhalten. Dadurch dass im Ausgangszustand ein geradlinig verlaufendes Rohrstück mit seinen Anschlussgeometrien spanend, insbesondere im Rahmen einer Drehbearbeitung erhalten wird, ist eine gleichbleibende Rohr-Wandstärke im interessierenden Verbindungsbereich mit den Anschlussteilen erhalten und zwar im Wesentlichen auch nach dem Biegevorgang, so dass sich dergestalt durch die spanende Bearbeitung des Rohrstückes relativ dünne Wandstärken auch im Bereich der Anschlussgeometrien realisieren lassen, die dennoch ausreichen, um Hochdruckanwendungen für das Verbindungsstück zu ermöglichen.
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Hauptvorteil der bogenartigen Ausführung ist der erhöhte Durchflusswert bei gleichem Querschnitt und entsprechend abgesenkte Fließwiderstandswerte des Mediums gegenüber Winkeln in Eckform oder bei Hohlschrauben (ca. 20 bis 30%) sowie gegenüber anderen Bogenanschlüssen, die mit fertigungs- und montagebedingten Querschnittsverengungen zwangsweise arbeiten müssen. Ferner lässt sich die erfindungsgemäße Verfahrenslösung sowie das sich hieraus ergebende Bogenstück kostengünstig verwirklichen.
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Des Weiteren lassen sich vorzugsweise mit einer Streckdorneinrichtung, wie sie beispielhaft in der
DE 27 14 782 A1 aufgezeigt ist, mit nur einer einzigen Herstellvorrichtung eine Vielzahl von unterschiedlichen, frei wählbaren Biegeradien für das rohrförmige Verbindungselement erhalten, was gegenüber dem Spritzgießformen mit einer festen Form für jeden herzustellenden einzelnen Biegeradius eines gebogenen Rohrstückes oder Rohrkrümmers eine deutliche Kostenreduktion mit sich bringt.
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Auch kann der Biegevorgang für das Rohrstück ein Kaltumformvorgang sein, wobei Versprödungen des Eintragmaterials für das zunächst spanend hergestellte Rohrstück vermieden sind, was wiederum der Hochdruckbeständigkeit zugutekommt.
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Da sich vor dem eigentlichen Biegevorgang zwecks Erhalt des gebogenen Verbindungsstückes oder Rohrkrümmers bereits die Anschlussgeometrien spanend herstellen lassen, ist auch insoweit eine erhöhte Variabilität geschaffen, die es ermöglicht, an standardisierte Anschlussgeometrien eine Vielzahl von verschiedenen Anschlussteilen anzubringen zwecks späterem Anschließen des Verbindungselementes an eine bestehende Verrohrung, die aus feststehenden oder flexiblen Schlauchstücken als Teil derselben, beispielsweise in Form eines Pneumatik-Verteilnetzes bestehen kann. Insgesamt ist mit dem Verfahren zum Herstellen des Verbindungselementes sowie mit dem Verbindungselement selbst ein modular aufbauender Teileansatz verwirklicht mit einer Vielzahl von Realisierungsmöglichkeiten im Rahmen der angesprochenen medien- oder fluidführenden Verbindungs-Anschlusstechnik. Dies hat so keine Entsprechung im Stand der Technik.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verfahrenslösung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche. Ein nach dem Verfahren hergestelltes Verbindungsstück ist Gegenstand des Patentanspruches 10.
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Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Lösung anhand von Ausführungsbeispielen eines Verbindungsstückes nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die
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1 teilweise im Längsschnitt, teilweise in Ansicht ein geradlinig verlaufendes Rohrstück vorgebbarer Länge mit endseitig angeordneten Anschlussgeometrien;
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2 das um 90° gebogene Rohrstück nach der 1;
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3 das gebogene Rohrstück nach der 2 mit aufgesetzten Anschlussteilen und einem teilweise dargestellten Schlauchstück;
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4 teilweise im Längsschnitt, teilweise in Ansicht die Lösung nach der 3, jedoch ohne eingesetztes Schlauchstück;
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5 teilweise im Längsschnitt, teilweise in Ansicht das gebogene Rohrstück nach der 2 mit andersgearteten Anschlussteilen wie vorstehend dargestellt; und
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6 eine der 5 entsprechende Darstellung mit denselben Anschlussteilen, aber mit verkürztem Rohrstück und mit anderem, geringerem Biegeradius von 45°.
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Die 1 zeigt teilweise im Längsschnitt, teilweise in Ansicht ein geradlinig verlaufendes Rohrstück 10 vorgebbarer Länge mit endseitig angeordneten Anschlussgeometrien 12, 14. Das Rohrstück 10 besteht aus einem üblichen Metallwerkstoff und wird bevorzugt im Rahmen einer Drehbearbeitung in spanender Weise aus dem Vollen erhalten, wobei bis auf die Anschlussgeometrie 12 das Rohrstück 10 einen konstanten Innendurchmesser aufweist. Sofern auf eine hochdruckfeste Ausgestaltung verwiesen wird, schließt dies normal druckfeste Anwendungen mit ein. Insbesondere bei den im Folgenden angesprochenen Pneumatikanwendungen belaufen sich die zu beherrschenden Druckwerte auf regelmäßig bis zu 24 bar.
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Die 2 zeigt das Rohrstück 10 nach der 1 im gebogenen Zustand, wobei die Biegung hier 90° beträgt. Mithin nehmen die beiden Anschlussgeometrien 12, 14 an den beiden gegenüberliegenden Endbereichen des geradlinig verlaufenden Rohrstückes 10 zwischen sich einen Rohrabschnitt 16 mit konstantem Außendurchmesser auf, der gebogen verläuft und der beim Biegevorgang gemäß der Darstellung nach der 2 mittig mit der größten Krümmung versehen ist. Wie die 1 weiter zeigt, sind die beiden Anschlussgeometrien 12, 14 in spanender Weise voneinander verschieden ausgebildet, um dergestalt voneinander verschiedene Anschlussteile 18, 20 gemäß der Darstellung nach der 3 ff. aufnehmen zu können. Für die Aufnahme dahingehender Anschlussteile 18, 20 ist vorgesehen, dass an den Rohrabschnitt 16 des Rohrstückes 10 mit konstantem Durchmesser sich beidseitig zwei flanschartige Verbreiterungen 22, 24 der Anschlussgeometrien 12 bzw. 14 anschließen, die als breiteste Stellen der Anschlussgeometrien ausgebildet sind, wobei zum freien Ende 26, 28 des Rohrstückes 10 der Durchmesser einer jeden Anschlussgeometrie 12, 14 gegenüber dieser breitesten Stelle 26 bzw. 28 entsprechend reduziert ist.
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Wie die Darstellung nach der 3 zeigt, wird dann auf die Anschlussgeometrie 12, 14 des Rohrstückes 10 nach den 1 und 2 endseitig das jeweils zuordenbare Anschlussteil 18 bzw. 20 aufgesetzt und mit dem Rohrstück 10 respektive seinen Anschlussgeometrien 12 bzw. 14 verbunden. Die dahingehenden Anschlussteile 18, 20 dienen u. a. der Aufnahme von Schlauchstücken 30, die bevorzugt als Pneumatikschläuche ausgebildet Teil einer nicht näher dargestellten Verrohrung eines Pneumatikverteilnetzes sind. Die dahingehenden Schläuche können flexibel aus Kunststoff ausgebildet sein und sind ebenfalls hochdruckfest wie das Rohrstück 10. Neben einer Pneumatikführung besteht auch die Möglichkeit, andere Medien zu transportieren, wie beispielsweise Druckflüssigkeiten; im Bedarfsfall aber auch pastöse Medien. Insbesondere lassen sich die zuordenbaren Schlauchstücke 30 über die Anschlussteile 18, 20 stationär und druckfest an dem gebogenen Rohrstück 10 nach der 3 in wiederlösbarer Weise festlegen, was im Folgenden anhand von den 4 bis 6 noch näher erläutert werden wird.
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Wie sich des Weiteren aus den 1 und 3 ergibt, ist die Rohrlänge X im gebogenen Bereich des Rohrstückes 10, also zwischen den einander benachbarten Seiten der beiden flanschartigen Verbreiterungen 22, 24 gesehen, kleiner gewählt als die Summe der axialen Einbaulängen Y, Z der beiden Anschlussteile 18, 20 auf den zugeordneten Anschlussgeometrien 12, 14, wiederum beginnend mit der Längenermittlung ab der jeweiligen flanschartigen Verbreiterung 22, 24 des Rohrstückes 10. Die dahingehende Einbaulänge X kann auch gleich gewählt werden zu den Summen der genannten axialen Einbaulängen Y und Z. Dergestalt baut der Bogenanschluss sehr kompakt auf, und nach dem Biegen entstehen nahezu keinen geraden zylindrischen Rohrleitungsabschnitte, wie sie ansonsten bei anderen bekannten Bogenwinkeln vorhanden sind, so dass der erfindungsgemäße Bogen ohne Ansatz in die Anschlussstücke oder Anschlussteile 18, 20 übergehen kann, was einer hemmnisfreien Medien- oder Fluidführung zugutekommt, ohne dass sich Medien- oder Fluidpartikel an den Übergangsstellen zu den Anschlussteilen ungewollt absetzen könnten. Auch das Verhältnis von Biegeradius zu Rohrdurchmesser ist in einem Bereich am Ende des technisch Machbaren angesiedelt. Das Verhältnis Biegeradius zu Rohrdurchmesser beträgt dabei 12,7/5 und bei größeren Größen 20,5/7; 21,8/9; 33,9/12,5; und 44,3/30.
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Je nach Ausgestaltung von einzelnen Anschlussteilen, die auch zu den Anschlussteilen 18, 20 verschieden sein können, lassen sich diese neben Bördeln auch in anderer Weise mit den entsprechenden Anschlussgeometrien des Rohrstückes 10 verbinden, beispielsweise mittels Aufpressen, Aufschweißen oder über das Herstellen einer Klippverbindung. Ferner besteht die Möglichkeit des Aufschraubens, was bei der Ausführung nach den 5 und 6 noch näher erläutert werden wird.
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Das in der 4 dargestellte Anschlussteil 18 weist innenumfangsseitig eine Stufe auf, in die ein O-Dichtring 32 als Dichtmittel klemmend festgelegt ist. Zum Klemmen des O-Dichtringes 32 ist dabei weiter ein Spanneinsatz 34 in Form einer Spannzange vorgesehen, deren einzelne Spannbacken 36 in üblicher und daher nicht mehr näher beschriebener Art und Weise dem Festlegen des freien Endes eines zuordenbaren, eingeführten Schlauchstückes 30 dienen. Beim Einführen des Schlauchstückes 30 in den Spanneinsatz 34 spreizen sich die Spannbacken 36 an ihrem dem freien Ende 26 des Rohrstückes 10 zugewandten Ende auf, und mit Einschieben des Schlauchstückes 30 federn diese in ihre das Schlauchstück 30 klemmende, in der 4 gezeigte Ausgangslage zurück. Damit der Spanneinsatz 34 im Inneren der Anschlussgeometrie 12 verbleibt, ist ein Überwurfteil 38 vorgesehen, das mit seinem inneren Ende in Anlage mit der freien Stirnseite des Spanneinsatzes 34 ist und mit seinem anderen freien Ende 40 umgebördelt einen nach innen vorspringenden Bördelrand 40 ausbildet, mit dem das Überwurfteil 38 in Position auf der Außenumfangsseite der Anschlussgeometrie 12 gehalten ist. Sollte der Bördelrand 40 nicht allzu fest auf der Anschlussgeometrie 12 festgelegt sein, besteht auch die Möglichkeit, dass das Überwurfteil 38 drehbar auf der Anschlussgeometrie 12 in Form eines Anschlussstutzens gehalten ist.
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Am anderen Ende des Rohrstückes 10 ist auf der Anschlussgeometrie 14 ein Einschraubteil 42 festgelegt mit einer Sechskantanfasung 44. Auch hier ist wiederum ein Dichtmittel in Form eines weiteren O-Dichtringes 46, diesmal in einer stufenförmigen Verbreiterung der Anschlussgeometrie 14 angeordnet und mittels des Einschraubteils 42 klemmend in dichtender Position gehalten, wobei wiederum über einen Bördelrand 48, der die Verbreiterung 24 der Anschlussgeometrie 14 übergreift, das Einschraubteil in Position auf dem Rohrstück 10 gehalten ist. Zur Schonung des weiteren O-Dichtringes 46 ist die dahingehende Bördelverbindung feststehend ausgebildet. Auf seiner freien Stirnseite schließt sich der Sechskantanfasung 44 ein weiterer, dritter O-Dichtring 50 an, und ein nicht näher dargestelltes Schlauchstück eines Pneumatikschlauches lässt sich dergestalt in dichtender Weise auf ein unteres Außengewinde 52 des Einschraubteils 42 anschließen. Dergestalt ist eine medienführende Verbindung zwischen den beiden Anschlussteilen 18, 20 und dem dazwischenliegenden Rohrstück 10 hergestellt.
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Das gebogene rohrförmige Verbindungselement nach den 5 und 6 wird nur noch insofern beschrieben, als es sich wesentlich von der vorangehenden Ausführungsform unterscheidet. Bei der Ausführungsform nach der 5 ist das Überwurfteil 38 als Aufschraubteil ausgebildet, das sich mit seinem Innengewinde auf ein Außengewinde 54 der Anschlussgeometrie 12 aufschrauben lässt. Bei dem dahingehenden Aufschraubvorgang wird über einen ringförmigen Mitnahmesteg 56 das Spannelement für ein Schlauchstück 30 in Form der Spannzange 34 mitgenommen und die einzelnen Spannbacken 36 werden für einen Öffnungs- und Schließungsvorgang zum Festlegen des in 5 nicht näher dargestellten Schlauchstückes 30 über Steuer- und Führungsschrägen am freien Ende 26 der ersten Anschlussgeometrie 12 sinnfällig angesteuert. Ferner verfügt das Überwurfteil 38 nach der 5 an seinem freien äußeren Ende über eine Sechskantanfasung 58 zwecks schraubender oder drehender Bewegung des Überwurfteils 38 mittels eines geeigneten, nicht näher dargestellten Betätigungswerkzeuges (Gabelschlüssel).
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Das Einschraubteil 42, das wiederum am unteren Ende des Rohrstückes 10 angebracht ist, weist diesmal neben der Sechskantanfasung 44 als Gegenstück noch eine Kontermutter 60 auf, die über zuordenbare Innen- und Außengewindestrecken am freien oberen Ende des Einschraubteils 42 mit diesem verbindbar ist und dabei über einen innerhalb der Kontermutter 60 und in einer Außenausnehmung des Rohrstückes 10 angeordneten Sprengring 62 drehbar auf dem Rohrstück 10 gehalten ist, um dergestalt hemmnisfrei den Aufschraubvorgang auf das Außengewinde des Einschraubteils 42 vornehmen zu können. Dergestalt lässt sich das Einschraubteil 42, das an seinem unteren freien Ende gleichfalls über ein Außengewinde 52 verfügt zwecks Festlegen eines nicht näher dargestellten aufschraubbaren Schlauchstückes 30, an die Anschlussgeometrie 14 des Rohrstückes 10 festlegen. Dabei kommt in Blickrichtung auf die 5 gesehen das freie untere Ende 28 des Rohrstückes 10 in Anlage mit einer Innenstufung 64 des Einschraubteils 42. Die Ausführungsform nach der 6 entspricht der Ausführungsform nach der 5 mit der Maßgabe, dass anstelle eines Biegewinkels für das Rohrstück 10 von 90° ein solcher von 45° gewählt ist.
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Als standardisiertes Normteil lässt sich das erfindungsgemäße Verbindungselement in einer Vielzahl von verschiedensten Verrohrungen zum Medientransport einsetzen, und die jeweilige Außengestaltung des Verbindungselementes gemäß den Darstellungen nach den 3 bis 6 macht deutlich, dass eine im Wesentlichen geschlossene Außenkontur erreicht ist unter Einbezug der jeweiligen Anschlussteile 18, 20, so dass sich evtl. im Betrieb auftretende Verschmutzungen auf dem Verbindungselement nicht ungewollt absetzen können, und sofern solche Verschmutzungspartikel doch auftreten sollten, lassen diese sich leicht von der Oberfläche des Verbindungselementes abreinigen. Insoweit wird das erfindungsgemäße Verbindungselement bevorzugt in der Lebensmittelindustrie und in der pharmazeutischen Industrie Anwendung finden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007016766 A1 [0002]
- DE 2714782 A1 [0004, 0010]
