DE19511063C2

DE19511063C2 - Rohrverbindung mit einem Rohr mit einem Verbindungsabschnitt und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE19511063C2
Application number: DE19511063A
Authority: DE
Inventors: Norbert Felder; Thomas Hanke; Arnold Barth
Original assignee: GKN Walterscheid GmbH; Walterscheid Rohrverbindungstechnik GmbH
Current assignee: Eaton Fluid Connectors GmbH; Walterscheid GmbH
Priority date: 1994-05-07
Filing date: 1995-03-25
Publication date: 2000-01-13
Anticipated expiration: 2015-03-26
Also published as: DE19511063A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung, die ein Rohr mit ei nem Verbindungsabschnitt sowie einen Verbindungskörper und eine Mutter, die den Verbindungsabschnitt des Rohres zwischen sich aufnehmen, umfaßt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Rohres mit einem Verbindungsabschnitt.

Ein Rohr für eine Rohrverbindung mit einem aus dem Rohrmaterial geformten Verbindungsabschnitt nach den Konturen eines genormten Schneidringes ist in der DD 240 059 A1 beschrieben, wobei jedoch der Kegelwinkel der ersten Spannfläche kleiner bemessen ist als der der Kegelbohrung des Verschraubungsstutzens, der sie zuge ordnet ist. Dadurch soll eine linienartige Berührung der ersten Spannfläche am kleinsten Durchmesser der Kegelbohrung entstehen, um die Dichtwirkung zu erhöhen. Die zweite, mit der Überwurfmut ter zusammenarbeitende Spannfläche ist angedrückt und das davon ausgehende, nach vorne zum Rohrende auslaufende Kegelstück ist mit der ersten Spannfläche diesem angeformt. Von Nachteil hier bei ist, daß aufgrund der hohen axialen Verschraubungskräfte sich hohe Flächenpressungen ergeben, welche zu Setzerscheinungen führen können, die die hohen Dichtigkeitsanforderungen nicht dauerhaft erfüllen. Die linienartige Abstützung des Rohres im Stutzen führt bei über das Rohr eingeleiteten Biegewechselbela stungen ebenfalls zu Setzungen und als Folge zu Undichtigkeiten.

Ferner sind in der US 4 871 199 eine Rohrverbindung und ein Ver fahren zur Herstellung derselben beschrieben, bei der die Kegel bohrung einen Kegelwinkel von 30° bis 40° aufweist. Die damit zusammenarbeitende Fläche der Mutter verläuft vorzugsweise rechtwinklig zur Längsachse der Mutter, sie kann jedoch auch als Schulter ausgebildet sein, die unter einem Winkel von 45° zur Achse verläuft. Der Verbindungsabschnitt des Rohres wird durch axiales Stauchen desselben in einem mehrteiligen Werkzeug herge stellt. Dabei erfolgt eine Verformung derart, daß sich das Rohr im Bereich des Verbindungsabschnittes in Falten legt. Die Falten sollen dabei ausgeprägt erhalten bleiben, denn bei der späteren Montage sollen die Falten durch Anziehen der Mutter weiter ver formt werden. Diese Falten sollen einen federnden Ausgleich be wirken, um auch bei hohen Innendruckspitzen dicht zu bleiben.

Von Nachteil bei einer solchen Ausbildung ist, daß bei dem an stehenden Innendruck und insbesondere beim Auftreten von Schwin gungen ein Setzen der Verbindung eintreten kann, da der elasti sche Federweg nicht ausreicht, so daß diese undicht wird und nachgezogen werden muß.

Mit der DIN 2353, Stand Juni 1991, sind lötlose Rohrverschrau bungen mit Schneidringen festgelegt, bei denen für verschiedene Bauformen die Abmaße für mehrere Baureihen bestimmt sind. Die Ausbildung der zugehörigen Überwurfmuttern ist in DIN 3870, Stand Mai 1985, und die der Gewindezapfen in DIN 3853, Stand No vember 1982, beschrieben. Die zugehörigen Schneidringe sind in DIN 3861, Stand Mai 1994, oder Dichtkegel in DIN 3865, Stand Mai 1994, definiert. Die Überwurfmuttern oder Überwurfschrauben und Verbindungskörper berücksichtigen dabei, daß auch im angezogenen Zustand der Verbindung ein entsprechender axialer Freiraum zwi schen Mutter und Verbindungskörper verbleibt, um ein Nachziehen zu ermöglichen. Entsprechend sind der Dichtkegel bzw. der Schneidring axial länger ausgebildet als es die Tiefe der Boh rungen von Verbindungskörper und der Überwurfmutter erfordern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverbindung mit einem Rohr mit einem Verbindungsabschnitt und ein Verfahren zur Herstellung des Verbindungsabschnittes des Rohres zu schaf fen, die gewährleisten, daß eine dichte Verbindung auch bei ho hen Drücken und schwingender Beanspruchung gegeben ist und er halten bleibt, die darüber hinaus kostengünstig herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Rohrverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dieser Ausbildung ist gewährleistet, daß der Verbindungsab schnitt bei der Montage oder auch bei Wiederholmontagen nicht verformt wird und bei den auftretenden Innendrücken und bei schwingender Beanspruchung ein Lösen der Verbindung und damit ein Undichtwerden derselben nicht eintreten kann. Der Verbin dungsabschnitt ist dabei Bestandteil eines Verschraubungssy stems, bei dem Stutzen, Überwurfmutter und Rohr abgestimmte Fe derkonstanten besitzen. Weder die Montagekräfte noch die Bela stungskräfte durch Druckimpulse und Schwingungen bewirken ein Setzen oder gar Lösen der Verbindung. Damit wird ein sicheres Einspannen erzielt. Die axiale Spannkraft ist größenmäßig so be messen, daß ein sicheres und dichtes Einspannen unter Berück sichtigung des maximalen Betriebsdruckes erhalten bleibt. Nach den DIN-Vorschriften sind Baureihen genormt, welche jeweils nach bestimmten maximal zulässigen Betriebsdrücken ausgelegt sind. Hierzu trägt auch die Anzugsbegrenzung bei, da die Anlageschul ter bei Erreichen des maximalen Anzugweges gegen die Stirnfläche des Verbindungskörpers zur Anlage kommt.

Die Auslegung der Kegelbohrung des Verbindungskörpers und der Mutter mit 24° bzw. 90° entspricht der bei Schneidringverschrau bungen üblichen Ausbildung nach DIN 3861 bzw. 3870. Aus diesen folgen auch die Toleranzen für die Bemessung der Kegelwinkel. So beträgt die Toleranz für den Kegelwinkel der Kegelbohrung des Verbindungskörpers ±30 min. und für den Kegelwinkel der Kegel fläche der Mutter ±20 min.

Es ist möglich, daß zwischen der ersten Spannfläche und der Au ßenfläche des Rohrabschnittes eine Stufe vorgesehen ist. Der durch die Stufe gebildete Freiraum kann zur Aufnahme einer Dich tung dienen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Kegelfläche der Mutter in die Bohrung mit einer Kurvenfläche übergeht. Hierdurch wird die Kerbbeanspruchung verringert.

Eine verbesserte Abdichtung kann in Konkretisierung der Erfin dung auch dadurch erzielt werden, daß zwischen dem Verbindungs abschnitt und/oder den daran beidseitig anschließenden Rohrab schnitten und den zugehörigen Bereichen des Verbindungskörpers und der Mutter ein einen flüssigen oder pastösen Ausgangszustand aufweisendes Dichtmittel angeordnet ist. Ferner ist es auch mög lich, die Feindichtung noch dadurch zu verbessern, daß zwischen der Stirnfläche des der ersten Spannfläche vorgeordneten Rohrab schnittes und der Ringschulter der Bohrung des Verbindungskör pers eine Dichtung in Form einer Scheibe angeordnet ist. Ferner kann zur Erzielung einer verbesserten Feindichtung vorgesehen sein, daß außen auf dem Verbindungsabschnitt des Rohres eine Dichtung aufsitzt, die einen zwischen der Stirnfläche des Ver bindungskörpers und der Anlageschulter des Verbindungsabschnit tes eingespannten Dichtansatz aufweist.

Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Herstellung ei nes an einem Ende eines Rohres durch Stauchen angeformten Verbindungsabschnittes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.

Vorzugsweise nimmt die Länge des Stauchweges zum größten verwendeten Rohraußendurchmes ser hin den Maximalwert an.

Bei dünnwandigen Rohren kann es ferner sinnvoll sein, das Rohr in der Bohrung bei der Verformung zu stützen.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorge schlagen, daß auf mindestens eine der Spannflächen des Verbin dungsabschnittes und/oder mindestens einen der an der Verbin dungsabschnitt beidseitig anschließenden Rohrabschnitte ein Dichtmittel in flüssiger oder pastöser Form aufgetragen oder dem zu verformenden Rohr ein Dichtungselement zugeordnet und mit verformt wird.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Rohrverbindung nach der Er findung und eines Werkzeuges sowie der Herstellungsablauf der Verformung des Rohres zur Erzeugung eines Verbindungsabschnittes sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und anhand dersel ben erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Rohrverbindung mit einer metallischen Dichtung,

Fig. 2 eine Ausführungsform ähnlich Fig. 1, wobei je doch in einem Freiraum zwischen der Spannfläche des Verbindungsabschnittes und der Kegelbohrung eine Dichtung eingelegt ist,

Fig. 3 eine gegenüber Fig. 2 abgewandelte Ausführungs form, bei der auf Teilbereiche des Verbindungs abschnittes und der daran anschließenden Rohrab schnitte ein flüssiges oder pastöses Dichtmittel aufgetragen ist,

Fig. 4 eine Ausführungsform, bei der zwischen der Rohr endfläche und der Stufe des Verbindungskörpers eine Dichtscheibe eingesetzt ist,

Fig. 5 eine Ausführungsform entsprechend Fig. 1, wobei auf der Außenfläche des Verbindungsabschnittes eine Dichtung aufsitzt, und daneben einen Quer schnitt durch die ringförmige Dichtung als Ein zelteil,

Fig. 6 eine Ausführungsform mit einem vor der Verformung eingelegten Dichtelement,

Fig. 7 ein Werkzeug zur Herstellung der Rohrverbindung, und zwar in der oberen Hälfte vor der Verformung des Rohres und in der unteren Hälfte nach der Verformung des Rohres, und

Fig. 8 eine abgewandelte Ausführungsform des Werkzeuges nach Fig. 7 mit einer zusätzlichen Stützung des Rohres in der Bohrung, ebenfalls in der oberen Hälfte vor der Verformung und in der unteren Hälfte nach Beendigung der Verformung des Rohres zur Erstellung des Verbindungsabschnittes.

Fig. 1 zeigt eine montierte Rohrverbindung mit einem Verbindungs körper 1, einer darauf aufgeschraubten Mutter 2 und einem zwischen beiden mit einem Verbindungsabschnitt 4 aufgenom menen Rohr 3.

Von der Stirnfläche 5 des Verbindungskörpers 1 geht eine auf der Längsachse 31 der im Halbschnitt dargestellten Rohrverbindung zentrierte Kegelbohrung 6 aus, die sich von der Stirnfläche 5 nach innen verjüngt. Die Kegelbohrung 6 geht an ihrem kleinsten Durchmesser in eine kreiszylindrische Bohrung 7 über, die mit einer Ringschulter 8 in der hierzu im Durchmesser verringerten Durchgangsbohrung 9 endet. Auf der Außenfläche des Verbindungs körpers 1 ist ein Gewindeabschnitt 10 vorgesehen, der von der Stirnfläche 5 ausgeht. Die Kegelbohrung 6 des Verbindungskörpers 1 weist einen Kegelwinkel auf, der 24° beträgt. Der zulässige Toleranzbereich liegt bei ±30 min.

Die auf den Verbindungskörper 1 aufgeschraubte Mutter 2 besitzt eine Bohrung 11, die mit einem Gewinde 12 versehen ist, welches passend zum Gewinde 10 des Verbindungskörpers 1 ausgebildet ist. An die Bohrung 11 schließt sich eine Kegelfläche 13 an, deren Kegelwinkel mit 90° mit einer Toleranz von ±20 min. bemessen ist. Die Kegelfläche 13 verläuft entgegengesetzt zur Kegelboh rung 6 des Verbindungskörpers 1. Die Kegelfläche 13 geht mit ei ner Kurvenfläche 14 in die Bohrung 15 über. Die Mutter 2 kann auf der Außenfläche mit Schlüsselflächen versehen sein, um sie festziehen zu können. Desgleichen kann auch der Verbindungskör per 1 mit einer Schlüsselfläche versehen sein, die sich an das Gewinde 10 anschließt. Bei einer Ausbildung als Geradverschrau bung sind zwei der vorgenannten Anschlüsse in Form der Kegelboh rung vorgesehen, die über die Durchgangsbohrung 9 miteinander verbunden und einander entgegengerichtet sind. Die Längen der Gewindeabschnitte 10, 12 sind so bemessen, daß bei Festanzug ei ne Überdeckung mit einer Gewindeganganzahl erreicht wird, die nach der maximal zulässigen axialen Spannkraft für den Anzug der Verbindung ausgelegt ist.

Zwischen der Kegelbohrung 6 und der Kegelfläche 13 ist das Rohr 3 mit seinem Verbindungsabschnitt 4 aufgenommen. Der Verbin dungsabschnitt 4 ist durch Herausformen aus dem normalen Rohr durchmesser durch axiales Stauchen entstanden. Der Verbindungs abschnitt 4 weist eine erste Spannfläche 16 auf, die gegengleich zur Kegelbohrung 6 ausgebildet ist und mit dieser in Flächenkon takt ist. Der ersten Spannfläche 16 des Verbindungsabschnittes 4 ist ein kreiszylindrischer Rohrabschnitt 21 vorgeschaltet, der mit seiner Außenfläche in der kreiszylindrischen Bohrung 7 des Verbindungskörpers 1 einsitzt und dessen Stirnfläche 17 vor der Ringschulter 8 endet. Die erste Spannfläche 16 endet in einer Anlageschulter 18, die radial nach außen verläuft und zur An zugsbegrenzung der Mutter 2 und damit des Verbindungsabschnittes 4 dient. Der Anzug wird dadurch begrenzt, daß die Anlageschulter 18 an der Stirnfläche 5 des Verbindungskörpers 1 zur Anlage kommt. Im Anschluß an die Anlageschulter 18 ergibt sich ein freiliegender Abschnitt, der in einen auf die normale Wandung des Rohres 3 zu verlaufenden Abschnitt übergeht und auf dessen Außenfläche die zweite Spannfläche 19 angebracht ist, die als kegelige Fläche gestaltet ist und deren Kegelwinkel 90° beträgt. Hieran schließt sich der Rohrabschnitt 20 des Rohres 3 an, wel cher durch die Bohrung 15 der Mutter 2 nach außen hindurchge führt ist.

Bei der Ausführungsform der Rohrverbindung gemäß Fig. 2 ist die erste Spannfläche 16 im Verhältnis zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 kürzer ausgebildet. Die Außenfläche 22 des zylindrischen Rohrabschnittes 21 geht mit einer Stufe 23 in die erste Spann fläche 16 über, so daß zwischen der Stufe 23 und der Außenfläche 22 sowie der Kegelbohrung 6 ein Freiraum gebildet wird, in den eine Dichtung 24 eingelegt ist. Die zweite Spannfläche 19 ist ebenfalls kegelig ausgebildet, wie die Kegelfläche 13 der Mutter 2, und mit dieser in einem flächigen Kontakt. Das Rohr 3 ist mit dem Rohrabschnitt 20 aus der Mutter 2 herausgeführt.

Durch die Dichtung 24 wird die Feinabdichtung der Rohrverbindung verbessert. Diese ist gegenüber Lösungen, bei denen die Verbin dung zwischen Rohr und Verbindungskörper bzw. Mutter durch einen separaten Schneid- oder Klemmring hergestellt ist, durch Entfall von Spalten verbessert.

Aus Fig. 3 ist eine gegenüber Fig. 2 abweichende Ausführung hinsichtlich der Feinabdichtung ersichtlich. Zwischen der in der Kegelbohrung 6 flächig einsitzenden ersten Spannfläche 16 und der Außenfläche 22 des vorgeschalteten zylindrischen Rohrab schnittes 21 ist ein Dichtmittel vorgesehen, das in pastöser oder flüssiger Form auf diese Flächen aufgebracht ist. Die da raus entstehende Dichtung ist mit 24a bezeichnet. Ebenso ist zwischen dem aus der Mutter 2 herausgeführten Rohrabschnitt 20 des Rohres 3 und der Bohrung 15 der Mutter eine Dichtung 24a, die in pastöser oder flüssiger Form auf die Außenfläche des Roh res 3 aufgebracht ist, vorhanden.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der das Rohr 3 mit dem Verbin dungsabschnitt 4 zwischen dem Verbindungskörper 1 und der Mutter 2 eingespannt ist und deren in der Bohrung 7 des Verbindungskör pers 1 einsitzender Rohrabschnitt 21 sich mit seiner Stirnfläche 17 gegen eine Dichtung 24b in Form eines flachen Ringes ab stützt, der mit seiner anderen Seite gegen die Ringschulter 8 der Bohrung 7 anliegt.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Abdichtung, wobei auf die Außenseite des Verbindungsabschnittes 4 des Rohres 3 ei ne Dichtung 24c aufgesetzt ist. Diese weist, wie insbesondere der Darstellung der Dichtung 24c als Einzelteil zu entnehmen ist, einen radial nach innen gerichteten ringförmigen Dichtan satz 42 auf, der im angezogenen Zustand der Rohrverbindung zwi schen der Stirnfläche 5 des Verbindungskörpers 1 und der radia len Anlageschulter 18 des Verbindungsabschnittes 4 des Rohres 3 eingespannt ist.

Fig. 6 zeigt eine weitere, abgewandelte Ausführungsform der Ab dichtung, wobei zwischen der Kegelbohrung des Verbindungskörpers 1 und der zylindrischen ersten kegeligen Spannfläche des Verbin dungsabschnittes eine Dichtung 43 angeordnet ist, die vor dem Umformen dem Rohr 3 zugeordnet und mit verformt wurde.

Die Form des Verbindungsabschnittes 4 gemäß Fig. 1 bis 6 ist durch Stauchen eines Rohres in einem Werkzeug entstanden, wie es beispielsweise in Fig. 7 dargestellt ist. Aus der oberen Hälfte ist die gegenseitige Zuordnung eines einteiligen Stutzens 26 als erstem Teilwerkzeug zum zweiten Teilwerkzeug, einer mehrteilig aufgebauten Spannbacke 32, vor der Verformung des Roh res 36 dargestellt. In der unterhalb der Längsachse 31 darge stellten Stellung befinden sich Stutzen 26 und Spannbacke 32 in einer angenäherten, d. h. eingefahrenen Position, wobei der Ver bindungsabschnitt 4 ausgeformt dargestellt ist. Der Stutzen 26 umfaßt einen einseitig vorstehenden Ansatz 27. Ausgehend von der Stirnfläche 30 des Ansatzes 27 ist eine erste kegelig sich ver jüngende Preßfläche 28 vorhanden, die in eine kreiszylindrische Sackbohrung 29 übergeht, die in der Bodenfläche 29a endet. Der Stutzen 26 kann durch einen Kraftantrieb, z. B. einen Hydraulik zylinder in Richtung auf die Spannbacke 32 entlang der Längsach se 31 zu bewegt werden. Die Spannbacke 32 ist beispielsweise aus zwei Hälften 32a, 32b aufgebaut und klemmt radial das Rohr 36 mit der Spannbohrung 35 so ein, daß es axial unverschieblich ge halten ist. Die Spannbacke 32 besitzt eine Bohrung 33, die grö ßer bemessen ist als der Außendurchmesser des Ansatzes 27 des Stutzens 26, so daß dieser in die Bohrung 33 eintauchen kann. Die Bohrung 33 geht in eine entgegen der Verjüngungsrichtung der kegeligen Preßfläche 28 des Stutzens 26 sich verjüngende zweite kegelige Preßfläche 34 über, welche in der Spannbohrung 35, die sich gegen die Außenfläche des Rohres 36 anlegt, mit ihrem kleinsten Durchmesser D_min. endet. Hierzu kann die Spannbohrung 35 beispielsweise mit reibwerterhöhenden Mitteln versehen sein und in die Oberfläche des Rohres 36 eingreifen.

In Fig. 7, obere Hälfte, ist das Rohr 36 von den beiden Spann backen 32a, 32b radial und damit auch axial eingespannt gehal ten. Der Überstand des Rohres 36 bzw. die Länge, mit der dieses axial in Richtung Stutzen 26 über die Spannbacken 32 vor steht, ist vorbestimmt. Der Rohrüberstand L setzt sich zusammen aus der Summe der Längen eines genormten Dichtkegels, die sich aus der Differenz der Längen L₃ und L₁ für die Ausführungsform A, Bild 1, nach DIN 3865, Stand Mai 1994, zuzüglich der sich aus DIN 3861, Stand Mai 1994, Bohrungsform W, ergebenden Länge der kegeligen Bohrung ergibt sowie der Länge eines gegebenenfalls vorgesehe nen Rohrüberstandes, der kürzer ist als der sich an die genormte Kegelbohrung anschließende zylindrische Bohrungsabschnitt, und der Länge des Stauchweges X, der 6 mm bis 8,5 mm je nach Rohrau ßendurchmesser gewählt wird. Der Rohrüberstand L errechnet sich demnach für jeweils ein Rohr mit einem Außendurchmesser von 10 mm bzw. 38 mm bei den Baureihen S bzw. L und ohne zylindrischen Rohrabschnitt (Y = 0) wie folgt:

Das Rohr 36 liegt mit seiner Stirnfläche 37 an dem Boden 29a der Sackbohrung 29 an. Durch Bewegung des Stutzens 26 nach rechts um den Stauchweg von 6 mm bis 8,5 mm wölbt sich die Wandung des Rohres 36 nach außen auf und legt sich an der kegeligen Preßflä che 28 des Stutzens 26 bzw. der kegeligen Preßfläche 34 der Spannbacke 32 an. Gleichzeitig erfolgt dabei ein Anstauchen ei ner Anschlagfläche in Richtung auf die Stirnfläche 30 des Stut zens 27. Die Preßkraft P, mit der der Stutzen 26 das Rohr 36 verformt, wird soweit erhöht, bis der vorgegebene Stauchweg, das ist der axiale Relativweg, den der Stutzen 26 zur Spannbacke 32 zurücklegt, erreicht ist, wobei sich die Spannflächen in der ge wünschten Weise ausbilden. Die dazu erforderliche Preßkraft P überschreitet dabei die Spannkraft S, die sich beim Anzug der Mutter durch den vorgegebenen Anzugsweg einstellt, unter Berück sichtigung des Gewindes erheblich.

Bei der Ausgestaltung des Werkzeuges W gemäß Fig. 8 ist dem Stut zen 26 zentral bezüglich der Achse 31 ein Stützzapfen 40 ange formt, der vom Boden 29a über die Stirnfläche 30 des Ansatzes 27 axial in Richtung auf das Rohr 36 vorsteht und in dessen Bohrung 39 zur Stützung eintaucht. Eine solche Stützung kann insbesonde re bei dünnwandigen Rohren vorteilhaft sein.

Bezugszeichenliste

1

Verbindungskörper

2

Mutter/Überwurfmutter

3

Rohr

4

Verbindungsabschnitt

5

Stirnfläche

6

Kegelbohrung

7

Bohrung

8

Ringschulter

9

Bohrung/Durchgangsbohrung

10

Gewinde

11

Bohrung

12

Gewinde

13

Kegelfläche

14

Kurvenfläche

15

Bohrung

16

erste Spannfläche

17

Stirnfläche

18

Anlageschulter

19

zweite Spannfläche

20

,

21

Rohrabschnitt

22

Außenfläche

23

Stufe

24

,

24

a,

24

b,

24

cDichtung

26

Stutzen/erstes Teilwerkzeug

27

Ansatz

28

erste kegelige Preßfläche

29

Sackbohrung

29

aBoden der Sackbohrung

30

Stirnfläche

31

Längsachse/Rohrachse

32

Spannbacke/zweites Teilwerkzeug

32

a,

32

bSpannbackenhälften

33

Bohrung

34

zweite kegelige Preßfläche

35

Spannbohrung

36

Rohr

37

Stirnfläche

39

Bohrung

40

Stützzapfen

41

Fläche

42

Dichtansatz

43

Dichtungselement
D_min.

kleinster Durchmesser
LRohrüberstand
PPreßkraft
SSpannkraft
WWerkzeug
XStauchweg
YRohrabschnitt

Claims

1. Rohrverbindung, umfassend

1. einen Verbindungskörper (1),
der eine erste Stirnfläche (5) aufweist,
der eine sich von der ersten Stirnfläche (5) ausgehend verjüngende Kegelbohrung (6) und an deren kleinem Durchmesser anschließend eine kreiszylindrische Bohrung (7) besitzt, wobei die Kegelbohrung (6) und die Bohrung (7) entsprechend der Bohrungsform W nach DIN 3861, Stand Mai 1994, gestaltet sind, und
der auf der von der ersten Stirnfläche (5) ausgehenden Außenfläche einen Gewindeabschnitt (10) besitzt;
2. eine Mutter (2),
die eine zum Gewindeabschnitt (10) des Verbindungskörpers (1) passende Gewindebohrung (11),
daran anschließend eine sich entgegengesetzt zur Kegelbohrung (6) des Verbindungskörpers (1) verjüngende Kegelfläche (13), die einen Kegelwinkel von 90° besitzt, und eine Bohrung (15) aufweist;
3. ein Rohr (3), das durch die Bohrung (15) in der Mutter (2) hindurchgeführt ist,
4. einen am Ende des Rohres (3) angeordneten Verbindungsabschnitt (4), der
eine mit der Kegelbohrung (6) des Verbindungskörpers (1) zusammenarbeitende und zu ihr gegengleich ausgebildete erste kegelige Spannfläche (16),
einen der ersten kegeligen Spannfläche (16) vorgeschalteten kreiszylindrischen Rohrabschnitt (21), welcher in die kreiszylindrische Bohrung (7) des Verbindungskörpers (1) reicht und kürzer als diese ist,
eine am Ende der ersten Spannfläche (16) auf ihrem größten Durchmesser angeordnete, radial nach außen verlaufende, ringförmige Anlageschulter (18), die an der ersten Stirnfläche (5) des Verbindungskörpers (1) zur Anzugsbegrenzung der Mutter (2) gegebenenfalls unter Einspannung einer Dichtung zur Anlage kommt, und
eine mit der Kegelfläche (13) der Mutter (2) zusammenarbeitende zweite kegelige Spannfläche (19) mit einem Kegelwinkel von 90°, aufweist.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Spannfläche (16) und der Außenflä che (22) des Rohrabschnittes (21) eine Stufe (23) vorgese hen ist, und daß in dem durch die Stufe (23) gebildeten Freiraum eine Dichtung (24) angeordnet ist.

3. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelfläche (13) der Mutter (2) in die Bohrung (15) mit einer Kurvenfläche (14) übergeht.

4. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verbindungsabschnitt (4) und/oder den da ran beidseitig anschließenden Rohrabschnitten (20, 21) und den zugehörigen Bereichen des Verbindungskörpers (1) und der Mutter (2) ein einen flüssigen oder pastösen Ausgangs zustand aufweisendes Dichtmittel (24a) angeordnet ist.

5. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stirnfläche (17) des der ersten Spannflä che (16) vorgeordneten Rohrabschnittes (21) und der Ring schulter (8) der Bohrung (7) des Verbindungskörpers (1) ei ne Dichtung (24b) in Form einer Scheibe angeordnet ist.

6. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß außen auf dem Verbindungsabschnitt (4) des Rohres (3) eine Dichtung (24c) aufsitzt, die einen zwischen der Stirn fläche (5) des Verbindungskörpers (1) und der Anlageschul ter (18) des Verbindungsabschnittes (4) eingespannten Dichtansatz (42) aufweist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Verbindungsabschnittes (4) gemäß Patentanspruch 1 an einem Ende eines Rohres (36) durch Stauchen mit den Verfahrensschritten,

1. daß ein mehrteiliges Werkzeug (26, 32) verwendet wird, dessen erstes Teilwerkzeug (26) eine Sackbohrung (29) mit einem kreiszylindrischen Bohrungsabschnitt und eine entsprechend der ersten kegeligen Spannfläche (16) gestaltete erste kegelige Preßfläche (28) sowie eine Stirnfläche (30) für die Formung der Anlageschulter (18) aufweist, und dessen zweites Teilwerkzeug (32) eine zweite kegelige Preßfläche (34) und eine Spannbohrung (35) aufweist,
2. daß das Rohr (36) in der Spannbohrung (35) des zweiten Teilwerkzeugs (32) eingeklemmt wird,
3. daß dabei ein Überstand L des Rohres (36) über den kleinsten Durchmesser (D_min) der zweiten kegeligen Preßfläche (34) zur Anschlagfläche (29a) der Sackbohrung (29) festgelegt wird,
der sich aus der Länge eines nach DIN 3865, Stand Mai 1994 genormten Dichtkegels, die sich aus der Differenz der Längen L₃ und L₁ für die Ausführungsform A, Bild 1 ergibt,
zuzüglich der sich aus DIN 3861, Stand Mai 1994, Bohrungsform W, ergebenden Länge der kegeligen Bohrung, und
zuzüglich der Länge eines Rohrabschnittes (Länge Y), der kürzer ist als der sich nach DIN 3861, Bohrungsform W, Stand Mai 1994 an die kegelige Bohrung anschließende zylindrische Bohrungsabschnitt, sowie
zuzüglich eines Stauchweges (X) ergibt,
4. wobei das Rohr (36) mit seiner Stirnfläche (37) am Boden (29a) der Sackbohrung (29) anliegt, und
5. daß die Teilwerkzeuge (26, 32) mit steigender Preßkraft beaufschlagt werden, bis ein Relativweg zwischen beiden zurückgelegt ist, der dem Stauchweg (X) entspricht,
6. wobei die Länge des Stauchweges (X) abhängig vom Rohraußendurchmesser minimal 6 mm und maximal 8,5 mm beträgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum größten verwendeten Rohraußendurchmesser hin ein Stauchweg (X) vorgegeben wird, der den Maximalwert annimmt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (36) bei der Verformung durch die Preßkraft (P) in seiner Bohrung gestützt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens eine der Spannflächen (16, 19) des Ver bindungsabschnittes (4) und/oder mindestens einen der an den Verbindungsabschnitt (4) beidseitig anschließenden Rohrabschnitte (20, 21) ein Dichtmittel (24a) in flüssiger oder pastöser Form aufgetragen wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Umformen ein Dichtungselement (43) dem zu verformen den Rohr (3) zugeordnet und mit verformt wird (Fig. 6).