DE19520099C2

DE19520099C2 - Rohrverbindung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE19520099C2
Application number: DE19520099A
Authority: DE
Inventors: Udo Hunkenschroeder
Original assignee: Parker Hannifin GmbH and Co KG
Current assignee: Eaton Fluid Connectors GmbH
Priority date: 1995-06-01
Filing date: 1995-06-01
Publication date: 1999-09-30
Anticipated expiration: 2015-06-02
Also published as: DE19520099A1; DE19520099C3

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.

Bezugszeichenliste

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

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.