DE19520099C2 - Rohrverbindung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Rohrverbindung und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung für druckfeste und
formschlüssige Verbindungen mit umgeformtem Rohr, einem
Verschraubungskörper mit einem Konus und einer Überwurfmutter,
sowie ein Verfahren zur Umformung eines Rohres für eine solche
Rohrverbindung.
Rohrverbindungen mittels Rohrumformung sind in den verschie
densten Ausführungsformen bekannt.
Aus der DE 39 27 288 A1 ist ein Hochdruck-Metallrohr mit einem
Verbindungskopfteil zu entnehmen, welches jedoch den Nachteil
aufweist, daß der Kopf durch seine aufwendige Kontur in
mehreren Schritten geformt und ein Ring eingelegt werden muß.
Für die Aufnahme eines Dichtringes ist keine Möglichkeit
vorgesehen.
Aus der EP 0 380 970 A2, ist eine
Rohrverbindung bekannt, bei der das zu formende Rohr durch
Einschieben eines Metallringes als Gegenlagerstück aufgebaucht
wird. Auf der Rohraußenseite ist eine Klemmeinrichtung vor
gesehen, welche Druckflächen aufweist, die mit den Gegen
lagerflächen des Gegenlagerstückes zusammenwirken. Eine solche
Rohrverbindung ist insbesondere für Kunststoffrohre und
flexible Schläuche geeignet. Hoch- und Höchstdrucke lassen
sich damit jedoch nicht beherrschen.
Aus der DD 240 059 ist eine Schraubverbindung für Flachkegel
druckleitungen bekannt, bei der das Anschlußende aus dem
Rohrmaterial geformt ist. Im Bereiche der Schraubverbindung
eines Druckleitungsrohres ist eine nach den Konturen eines
genormten Schneidringes angedrückte Anschlußschulter und ein
nach vorn auslaufendes Kegelstück angeformt. Sein Kegelwinkel
ist kleiner als der Kegelwinkel der Kegelöffnung eines genorm
ten Einschraubstutzens. In einem großen Bereich der Schraub
verbindung liegen unterschiedliche Rohrinnendurchmesser vor,
welche auch unterschiedliche Rohrinnenwiderstände für das
Strömungsmittel bewirken.
Die US-PS 3.393.930 zeigt eine Rohrverbindung für dünnwandige
Rohre. Das zu verbindende Rohr besteht dabei aus einem Rohr
abschnitt mit normalem Rohrdurchmesser und einem weiteren
Rohrabschnitt mit einem verringerten Rohrdurchmesser. Zwischen
beiden Rohrabschnitten befindet sich eine Rohr-Ringfalte,
welche derartig ausgebildet ist, daß die vor der Faltenbildung
innenliegenden Rohrwandteile in der Rohrfalte gegeneinander
gepreßt sind. Dadurch entsteht eine erhöhte Spaltkorrosionsge
fahr. Wie oben ausgeführt, eignet sich eine solche Rohrverbin
dung nur für dünnwandige Rohre, da an der maximalen Verfor
mungsstelle auch eine sehr starke mechanische Spannung bewirkt
wird, welche mit zunehmender Rohrwandstärke zunimmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverbindung
für metallene Rohre für Hoch- und Höchstdrucke und damit auch
für Rohre mit größeren Wandstärken anzugeben, welche aus
möglichst wenigen Teilen besteht, deren Montage einfach und
sicher durchgeführt werden kann, wobei ein für den Monteur
merklicher Endanschlag zur Anzeige des Montageendes auftritt
und deren Herstellung bezüglich der Umformung des Rohres mit
einfachen Mitteln sicher duchführbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin,
daß das umgeformte Rohr ein entsprechend der Tiefe des Rohr
sitzbodens achsparalleles Endstück mit gleichem Rohrdurchmes
ser aufweist, dem sich eine radial verlaufende Anlagering
fläche anschließt, welche im montierten Zustand der Verbindung
an der Stirnfläche des Rohrverbindungsstutzens zur Anlage
kommt, und im montierten Zustand der Rohrverbindung zwischen
dem Konus, dem achsparallelen Endstück und der radial ver
laufenden Anlageringsfläche eine Dichtkammer mit Dreiecks
profil vorhanden ist, in der ein Dichtungsring mit druck
unterstützender Dichtwirkung angeordnet ist, wobei die Über
wurfmutter genormt ist und mit dem umgeformten Rohr eine
Anlagefläche mit einer Neigung von 45° zur Achse des Rohres
bildet.
Die radial verlaufende Anlageringfläche des umgeformten Rohres
bildet mit der radial verlaufenden Endringfläche des Rohrver
bindungsstutzens im montierten Zustand der Verbindung eine
Kontaktfläche, welche beim Montagevorgang als Endanschlag
wirkt und durch den steilen Kraftanstieg dem Monteur das Ende
der Montage anzeigt.
Die Stirnfläche des achsparallelen Endstückes des umgeformten
Rohres kann mit dem Rohrsitzboden des Verbindungsstutzens im
montierten Zustand der Verbindung eine Kontaktfläche bilden,
wodurch am Ende des Montagevorgangs ein zusätzlicher starker
Kraftanstieg bewirkt werden kann.
Durch das achsparallele Endstück des umgeformten Rohras wird
im Zusammenwirken mit dem Konus eine Kammer zur Aufnahme eines
Dichtungsmittels geschaffen, welches im Betrieb einem Druck
unterworfen wird, der in überraschender Weise die Flächenpres
sung auf den Konus und den Rohrmantel und damit die Dichtwir
kung des vorzugsweise verwendeten Dichtringes verstärkt.
Der radial verlaufenden Anlageringfläche des umgeformten
Rohres schließt sich eine im montierten Zustand mit der Über
wurfmutter bildende Kontaktfläche an.
Die Überwurfmutter ist in vorteilhafter Weise genormt und
bildet mit dem umgeformten Rohr eine Anlagefläche mit einer
Neigung von 45° zur Rohrachse.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt ferner mit Hilfe
eines Verfahrens zur Herstellung eines umgeformten Rohres für
eine Rohrverbindung der oben beschriebenen Art. Das Verfahren
wird mit Hilfe eines hydraulischen Gerätes durchgeführt,
welches an dem Ende des umzuformenden Rohres einen Wulst
anformt, in dem das Rohr zwischen zwei Haltebacken eingeklemmt
und mit einem Werkzeug gestaucht wird. Die Haltebacken weisen
jeweils an einem Ende eine Ausformung auf, in die das umzufor
mende Rohr mittels eines Stauchzylinders durch einen axialen
Stauchvorgang derart eingepreßt wird, daß die Außenkontur des
Rohres sich der Ausformung vollständig anpaßt, wobei der
Innendurchmesser des Stauchzylinders dem Außendurchmesser des
umzuformenden Rohres entspricht.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht und einen Teillängsschnitt durch eine
montierte Rohrverschraubung;
Fig. 2 eine Detailansicht der Dichtung am Konusende in
vergrößerter Darstellung;
Fig. 3 eine Darstellung des Umformvorganges des Rohres in
den Verfahrensstufen a, b und c.
Das in Fig. 1 dargestellte Verbindungssystem besteht aus
einem Verschraubungskörper 1 mit dem Konus 15, der als
genormter 24°-Konus ausgebildet sein kann, einer genormten
Überwurfmutter 2, einem umgeformten Rohr 3 und einem Dichtring
4. Bei dem Dichtring handelt es sich vorzugsweise um einen
handelsüblichen O-Ring oder um einen Ring mit einem an die
Dichtkammer angepaßten Dreiecksprofil. An dem Rohr 3 wird mit
Hilfe eines in der Fig. 3 dargestellten hydraulischen Gerätes
ein Wulst 12 angeformt. Dies geschieht, indem das Rohr 3
zwischen zwei Haltebacken 5 eingeklemmt und anschließend mit
einem Stauchwerkzeug 6 axial gestaucht wird. Damit das Rohr
3 nicht durch die Haltebacken 5 durchrutscht, sind diese an
der Kontaktfläche zum Rohr aufgerauht, beschichtet oder mit
einer geriffelten Oberfläche versehen. Die Axialbewegung des
Stauchwerkzeuges 6 kann z. B. in an sich bekannter Weise mit
einem nicht näher dargestellten Hydraulikzylinder erreicht
werden.
Die Arbeitsfolge der Rohrverformung ist in Fig. 3a-c darge
stellt. Wenn ein Rohr axial gestaucht wird, bildet sich der
Wulst stets nach außen. In der Ausführungsform der Rohrver
bindung nach der Erfindung wird dieser Wulst in einer speziel
len Form hergestellt. In den Haltebacken 5 ist jeweils an dem
Ende, welches dem Stauchwerkzeug zugekehrt ist, eine Ausparung
bzw. eine zylindrische Begrenzungsfläche 9 mit einem 45°-Konus
eingearbeitet, die bei der Rohrformung auf das Rohr übertragen
wird. An die 45° Schräge in den Haltebacken schließt sich ein
zylindrischer Teil an. Er bewirkt, daß die Verformung scharf
begrenzt bleibt. Das Stauchwerkzeug 6, das von einem nicht
näher dargestellten Hydraulikzylinder angetrieben wird und das
Rohr 3 staucht, weist einen zylindrischen Teil 7 auf, der das
Ende des Rohres 3 aufnimmt. Daran schließt sich eine radiale
Stirnfläche 8 an. Durch die Stauchung des Rohres 3 wird die
Form dieses Stauchwerkzeuges ebenfalls auf das Rohr 3 über
tragen. Nach Beendigung des Stauchvorganges ist ein Wulst 12
entstanden, der sich in einem bestimmten Abstand vom Rohrende
befindet. Dieser Abstand wird durch den genormten Verbindungs
stutzen bestimmt.
Das beschriebene Stauchverfahren läßt sich sowohl für dünn
wandige als auch für dickwandige Rohre anwenden.
Nach dem öffnen der Haltebacken 5 kann das Rohr 3 mit dem
fertigen Wulst 12 entnommen und zur Herstellung einer Rohrver
bindung verwendet werden.
Nachdem das Rohr 3 geformt ist wird auf den zylindrischen Teil
vor der Wulst 12 der Dichtring 4 aufgeschoben und anschließend
mit dem Rohrverbindungsstutzen verschraubt.
Die Fig. 1 zeigt eine fertig montierte Rohrverbindung im
Halbschnitt durch den Verbindungsstutzen 1 mit dem montierten
Rohr 3.
Wie aus der vergrößerten Darstellung nach Fig. 2 ersichtlich
ist, wird der Dichtring 4 im eingebauten Zustand von drei
Flächen gekammert, nämlich dem Konus 15, dem zylindrischen
Teil 16 des umgeformten Rohres 3 und der radial verlaufenden
Fläche 21 des Rohrwulstes 12. Dadurch ergibt sich ein System
mit druckunterstützender Dichtwirkung. In Fig. 2 ist die
entstehende Flächenpressung des Dichtringes 4, hervorgerufen
durch die Druckbeaufschlagung im System, durch Vektoren 19
dargestellt, welche ein Maß für die Flächenpressung sind.
Die radiale Fläche 21 des Rohrwulstes 12 ist so groß, daß sie
über die Dichtkammer hinausragt und an der Stirnfläche 14 des
Rohrverbingunsstutzens 15 zur Anlage kommt. Die hintere Fläche
des Wulstes 12, die unter 45° geneigt ist, kommt mit der Über
wurfmutter 2 zur Anlage, die ebenfalls eine 45° Schräge auf
weist. Hierduch entsteht die Kontaktfläche 13. Durch diese
beiden Anschlagflächen wird der Montagezustand eindeutig
definiert. Ein Überanzug ist daher nicht möglich, weil die
Anschlagflächen zwischen Stutzen und Rohrwulst einerseits und
zwischen Rohrwulst und Überwurfmutter andererseits eine
weitere Montage verhindern.
Mit der Erfindung wird eine Rohrverbindung angegeben, welche
für Hoch- und Höchstdruckverbindungen geeignet ist, welche
sich leicht herstellen läßt und welche eine einfache und
sichere Montage gewährleistet.
1
Verbindungsstutzen
2
Überwurfmutter
3
Rohr
4
Dichtring
5
Haltebacken
6
Stauchwerkzeug
7
Zylindrische Rohraufnahme im Stauchwerkzeug
8
Radiale Stirnfläche des Stauchwerkzeuges
9
Zylindrische Begrenzungsfläche der Haltebacken
10
45° Schräge der Haltebacken
11
Kontaktfläche der Haltebacken zum Rohr
12
Rohrwulst
13
Kontaktfläche zwischen Mutter und Rohrwulst
14
Stirnfläche des Rohrverbindungsstutzens
15
Konus
16
Zylindrischer Rohrteil vor dem Wulst
17
Innenkontur eines dickwandigen Rohres
18
Detailansicht der Dichtung
19
Druckvektoren
20
Vektorfeld der Flächenpressung durch die Druckbeaufschla
gung
21
Radialfläche des Wulstes
22
Rohrsitzboden des Verbindungsstutzens
Claims (9)
1. Rohrverbindung für eine druckfeste und formschlüssige
Verbindung, mit umgeformtem Rohr, einem Verschraubungs
körper mit einem Konus und einer Überwurfmutter, dadurch
gekennzeichnet, daß das umgeformte Rohr (3) ein entspre
chend der Tiefe des Rohrsitzbodens (22) achsparalleles End
stück (16) mit gleichem Rohrdurchmesser aufweist, dem sich
eine radial verlaufende Anlageringfläche (21) anschließt,
welche im montierten Zustand der Verbindung an der Stirn
fläche des Rohrverbindungsstutzens (14) zur Anlage kommt,
und im montierten Zustand der Rohrverbindung zwischen dem
Konus (15), dem achsparallelen Endstück (16) und der radial
verlaufenden Anlageringsfläche (21) eine Dichtkammer mit
Dreiecksprofil vorhanden ist, in der ein Dichtungsring (4)
mit druckunterstützender Dichtwirkung angeordnet ist, wobei
die Überwurfmutter (2) genormt ist und mit dem umgeformten
Rohr (3) eine Anlagefläche (13) mit einer Neigung von 45°
zur Achse des Rohres (3) bildet.
2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stirnfläche des achsparallelen Endstückes (16) des
umgeformten Rohres (3) mit dem Rohrsitzboden des Verbin
dungsstutzens (22) im montierten Zustand der Verbindung
eine Kontaktfläche bildet.
3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichent, daß sich der radial verlaufenden Anlageringfläche
(21) des umgeformten Rohres (3) eine im montierten Zustand
mit der Überwurfmutter (2) bildende Kontaktfläche (13) an
schließt.
4. Rohrverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichent, daß
die Überwurfmutter (2) genormt ist und mit dem umgeformten
Rohr (3) eine Anlagefläche (13) mit einer Neigung von 45°
zur Achse des Rohres (3) bildet.
5. Verfahren zur Herstellung eines umgeformten Rohres für eine
Rohrverbindung nach den Ansprüchen 1-4, wobei mit Hilfe
eines Gerätes an dem Ende des Rohres ein Wulst angeformt
wird, in dem das Rohr zwischen zwei Haltebacken eingeklemmt
und mit einem Werkzeug gestaucht wird, dadurch gekennzeich
net, daß die Haltebacken jeweils an einem dem Stauch
werkzeug zugekehrten Ende eine Ausformung aufweisen, in die
das umzuformende Rohr mittels eines Stauchzylinders durch
einen axialen Stauchvorgang derart eingepreßt wird, daß die
Außenkontur des Rohres sich der Ausformung vollständig
anpaßt, wobei der Innendurchmesser des Stauchzylinders dem
Außendurchmesser des umzuformenden Rohres entspricht.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Tiefe des Stauchzylinders der Tiefe des Rohrsitzbodens ent
spricht, so daß beim Stauchvorgang des Rohrendes ein achs
paralleles Rohrstück erhalten bleibt.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Stauchzylinder an seinem Zylinderende
eine radial verlaufende Ringfläche aufweist, welche mit Ab
schluß des Stauchvorgangs eine radial verlaufende Ring
fläche des umgeformten Rohrmantels bildet, deren Radius
durch die Ausformung der Haltebacken bestimmt wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 5, 6 oder 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich der radialen Ringfläche des umgeformten
Rohrmantels eine achsparallele Ringfläche anschließt, die
in eine konische Ringfläche bis zum unveränderten Rohr,
entsprechend der Ausformung der Haltebacken, übergeht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
konische Ringfläche eine Neigung zur Achse des umzuformen
den Rohres von 45° aufweist.
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ID=7763409
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