DE19520099C3

DE19520099C3 - Rohrverbindung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE19520099C3
Application number: DE19520099A
Authority: DE
Inventors: Udo Hunkenschroeder
Original assignee: GKN Walterscheid GmbH; Walterscheid Rohrverbindungstechnik GmbH
Current assignee: Eaton Fluid Connectors GmbH
Priority date: 1995-06-01
Filing date: 1995-06-01
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2015-06-02
Also published as: DE19520099C2; DE19520099A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung für druckfe ste 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 verschiedensten Ausführungsformen bekannt.

Aus der DE 39 27 288 A1 ist ein Hochdruck-Metallrohr mit einem Verbindungskopfteil zu entnehmen, welches je doch den Nachteil aufweist, daß der Kopf durch seine auf wendige 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 be kannt, bei der das zu formende Rohr durch Einschieben ei nes Metallringes als Gegenlagerstück aufgebaucht wird. Auf der Rohraußenseite ist eine Klemmeinrichtung vorgese hen, welche Druckflächen aufweist, die mit den Gegenlager flächen des Gegenlagerstückes zusammenwirken. Eine sol che 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 Flachkegeldruckleitungen bekannt, bei der das Anschluß ende 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 Kegel stück angeformt. Sein Kegelwinkel ist kleiner als der Kegel winkel der Kegelöffnung eines genormten Einschraubstut zens. In einem großen Bereich der Schraubverbindung lie gen unterschiedliche Rohrinnendurchmesser vor, welche auch unterschiedliche Rohrinnenwiderstände für das Strö mungsmittel bewirken.

Die US-PS 3.393.930 zeigt eine Rohrverbindung für dünnwandige Rohre. Das zu verbindende Rohr besteht da bei aus einem Rohrabschnitt mit normalem Rohrdurchmes ser und einem weiteren Rohrabschnitt mit einem verringer ten Rohrdurchmesser. Zwischen beiden Rohrabschnitten be findet sich eine Rohr-Ringfalte, welche derartig ausgebildet ist, daß die vor der Faltenbildung innenliegenden Rohr wandteile in der Rohrfalte gegeneinandergepreßt sind. Da durch entsteht eine erhöhte Spaltkorrosionsgefahr. Wie oben ausgeführt, eignet sich eine solche Rohrverbindung nur für dünnwandige Rohre, da an der maximalen Verformungs stelle auch eine sehr starke mechanische Spannung bewirkt wird, welche mit zunehmender Rohrwandstärke zunimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrver bindung für metallene Rohre für Hoch- und Höchstdrucke und damit auch für Rohre mit größeren Wandstärken anzu geben, welche aus möglichst wenigen Teilen besteht, deren Montage einfach und sicher durchgeführt werden kann, wo bei ein für den Monteur merklicher Endanschlag zur An zeige des Montageendes auftritt und deren Herstellung be züglich der Umformung des Rohres mit einfachen Mitteln sicher durchführbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß das umgeformte Rohr ein entsprechend der Tiefe des Rohrsitzbodens achsparalleles Endstück mit gleichem Rohrdurchmesser aufweist, dem sich eine radial verlaufende Anlageringfläche anschließt, welche im montierten Zustand der Verbindung an der Stirnfläche des Rohrverbindungsstut zens zur Anlage kommt, und im montierten Zustand der Rohrverbindung zwischen dem Konus, dem achsparallelen Endstück und der radial verlaufenden Anlageringsfläche eine Dichtkammer mit Dreiecksprofil vorhanden ist, in der ein Dichtungsring mit druckunterstützender Dichtwirkung angeordnet ist, wobei die Überwurfmutter genormt ist und mit dem umgeformten Rohr eine Anlagefläche mit einer Neigung von 45° zur Achse des Rohres bildet.

Die radial verlaufende Anlageringfläche des umgeform ten Rohres bildet mit der radial verlaufenden Endringfläche des Rohrverbindungsstutzens im montierten Zustand der Verbindung eine Kontaktfläche, welche beim Montagevor gang als Endanschlag wirkt und durch den steilen Kraftan stieg dem Monteur das Ende der Montage anzeigt.

Die Stirnfläche des achsparallelen Endstückes des umge formten Rohres kann mit dem Rohrsitzboden des Verbin dungsstutzens im montierten Zustand der Verbindung eine Kontaktfläche bilden, wodurch am Ende des Montagevor gangs ein zusätzlicher starker Kraftanstieg bewirkt werden kann.

Durch das achsparallele Endstück des umgeformten Roh res wird im Zusammenwirken mit dem Konus eine Kammer zur Aufnahme eines Dichtungsmittels geschaffen, welches im Betrieb einem Druck unterworfen wird, der in überra schender Weise die Flächenpressung auf den Konus und den Rohrmantel und damit die Dichtwirkung des vorzugsweise verwendeten Dichtringes verstärkt.

Der radial verlaufenden Anlageringfläche des umgeform ten Rohres schließt sich eine im montierten Zustand mit der Überwurfmutter 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 Aufgabe erfolgt ferner mit Hilfe eines Verfahrens zur Herstellung eines umgeformten Rohres mit einem in einem längenmäßig definierten Abstand zum Ende angeordneten Wulst, der eine radial verlaufende Ringfläche und eine sich an diese an schließende konische Ringfläche besitzt, für eine Rohrverbin dung nach den Ansprüchen 1 bis 3, mittels eines Gerätes indem das Rohr zunächst zwischen zwei Haltebacken eingeklemmt und dann mit einem Stauchwerkzeug gestaucht wird, wobei die Haltebacken jeweils eine dem Stauchwerkzeug zugewandte Stirnfläche sowie an dem dem Stauchwerkzeug zugewandten Ende eine Ausformung aufwei sen, in die das umzuformende Rohr mittels eines Stauchzylinders durch einen axialen Stauchvorgang derart eingepreßt wird, daß die Außenkontur des Rohres sich der Ausformung vollständig an paßt, wobei ferner das Stauchwerkzeug eine den Haltebacken zu gewandte radial verlaufende Stirnseite, die einerseits mit der Stirnfläche der Haltebacken zusammenwirkt und als Begrenzungs anschlag für den axialen Stauchvorgang dient und andererseits mit Abschluß des Stauchvorganges die radial verlaufende Ring fläche des Wulstes des Rohres bildet, sowie eine von dieser aus gehende kreiszylinderförmige Sacklochbohrung besitzt, deren In nendurchmesser dem Außendurchmesser des umzuformenden Rohres entspricht, deren Tiefe der Tiefe des Rohrsitzbodens entspricht und die dazu dient, das umzuformende Rohr aufzunehmen sowie mit Abschluß des Stauchvorganges ein achsparalleles Endstück zu bil den.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher be schrieben. 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 genorm ten Überwurfmutter 2, einem umgeformten Rohr 3 und ei nem Dichtring 4. Bei dem Dichtring handelt es sich vor zugsweise um einen handelsüblichen O-Ring oder um einen Ring mit einem an die Dichtkammer angepaßten Dreiecks profil. An dem Rohr 3 wird mit Hilfe eines in der Fig. 3 dar gestellten hydraulischen Gerätes ein Wulst 12 angeformt. Dies geschieht, indem das Rohr 3 zwischen zwei Haltebac ken 5 eingeklemmt und anschließend mit einem Stauch werkzeug 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 dar gestellt. Wenn ein Rohr axial gestaucht wird, bildet sich der Wulst stets nach außen. In der Ausführungsform der Rohr verbindung nach der Erfindung wird dieser Wulst in einer speziellen 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 Rohrfor mung 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 Roh res 3 aufnimmt. Daran schließt sich eine radiale Stirnfläche 8 an. Durch die Stauchung des Rohres 3 wird die Form die ses Stauchwerkzeuges ebenfalls auf das Rohr 3 übertragen. Nach Beendigung des Stauchvorganges ist ein Wulst 12 ent standen, der sich in einem bestimmten Abstand vom Roh rende befindet. Dieser Abstand wird durch den genormten Verbindungsstutzen bestimmt.

Das beschriebene Stauchverfahren läßt sich sowohl für dünnwandige 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 ei ner Rohrverbindung verwendet werden.

Nachdem das Rohr 3 geformt ist wird auf den zylindri schen Teil vor der Wulst 12 der Dichtring 4 aufgeschoben und anschließend mit dem Rohrverbindungsstutzen ver schraubt.

Die Fig. 1 zeigt eine fertig montierte Rohrverbindung im Halbschnitt durch den Verbindungsstutzen 1 mit dem mon tierten Rohr 3.

Wie aus der vergrößerten Darstellung nach Fig. 2 ersicht lich ist, wird der Dichtring 4 im eingebauten Zustand von drei Flächen gekammert, nämlich dem Konus 15, dem zy lindrischen 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 Sy stem, 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 Überwurfmutter 2 zur Anlage, die ebenfalls eine 45° Schräge aufweist. Hierduch entsteht die Kontakt fläche 13. Durch diese beiden Anschlagflächen wird der Montagezustand eindeutig definiert. Ein Überanzug ist da her nicht möglich, weil die Anschlagflächen zwischen Stut zen und Rohrwulst einerseits und zwischen Rohrwulst und Überwurfmutter andererseits eine weitere Montage verhin dern.

Mit der Erfindung wird eine Rohrverbindung angegeben, welche für Hoch- und Höchstdruckverbindungen geeignet ist, welche sich leicht herstellen läßt und welche eine einfa che 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 Druckbeauf schlagung

21

Radialfläche des Wulstes

22

Rohrsitzboden des Verbindungsstutzens

Claims

1. Rohrverbindung für eine druckfeste und form schlüssige Verbindung, mit umgeformtem Rohr, einem Verschraubungskörper mit einem Konus und einer Überwurfmutter, dadurch gekennzeichnet, daß das umgeformte Rohr (3) ein entsprechend der Tiefe des Rohrsitzbodens (22) achsparalleles Endstück (16) mit gleichem Rohrdurchmesser aufweist, dem sich eine ra dial verlaufende Anlageringfläche (21) anschließt, wel che im montierten Zustand der Verbindung an der Stirnfläche des Rohrverbindungsstutzens (14) zur An lage kommt, und im montierten Zustand der Rohrver bindung zwischen dem Konus (15), dem achsparallelen Endstück (16) und der radial verlaufenden Anlage ringsfläche (21) eine Dichtkammer mit Dreiecksprofil vorhanden ist, in der ein Dichtungsring (4) mit druck unterstützender Dichtwirkung angeordnet ist, wobei die Überwurfmutter (2) genormt ist und mit dem umge formten Rohr (3) eine Anlagefläche (13) mit einer Nei gung von 45° zur Achse des Rohres (3) bildet.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Stirnfläche des achsparallelen End stückes (16) des umgeformten Rohres (3) mit dem Rohrsitzboden des Verbindungsstutzens (22) im mon tierten Zustand der Verbindung eine Kontaktfläche bil det.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichent, daß sich der radial verlaufenden Anla geringfläche (21) des umgeformten Rohres (3) eine im montierten Zustand mit der Überwurfmutter (2) bil dende Kontaktfläche (13) anschließt.

4. Verfahren zur Herstellung eines umgeformten Rohres mit einem in einem längenmäßig definierten Abstand zum Ende angeordneten Wulst, der eine radial verlaufende Ringflä che und eine sich an diese anschließende konische Ring fläche besitzt, für eine Rohrverbindung nach den Ansprü chen 1 bis 3 mittels eines Gerätes, indem das Rohr zu nächst zwischen zwei Haltebacken eingeklemmt und dann mit einem Stauchwerkzeug gestaucht wird,
wobei die Haltebacken jeweils eine dem Stauchwerkzeug zugewandte Stirnfläche sowie an dem dem Stauchwerkzeug zugewandten 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 ferner das Stauchwerkzeug eine den Haltebacken zugewandte radial verlaufende Stirnseite, die einer seits mit der Stirnfläche der Haltebacken zusammen wirkt und als Begrenzungsanschlag für den axialen Stauchvorgang dient und andererseits mit Abschluss des Stauchvorganges die radial verlaufende Ringfläche des Wulstes des Rohres bildet, sowie eine von dieser aus gehende kreiszylinderförmige Sacklochbohrung besitzt, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser des umzu formenden Rohres entspricht, deren Tiefe der Tiefe des Rohrsitzbodens entspricht und die dazu dient, das um zuformende Rohr aufzunehmen sowie mit Abschluss des Stauchvorganges ein achsparalleles Endstück zu bilden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der radialen Ringfläche des umgeformten Rohr mantels eine achsparallele Ringfläche anschließt, die in eine konische Ringfläche bis zum unveränderten Rohr, ent sprechend der Ausformung der Haltebacken, übergeht.