DE19704824A1

DE19704824A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Rohren aus einem plastisch verformbaren Werkstoff

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Publication number: DE19704824A1
Application number: DE19704824A
Authority: DE
Original assignee: HUCKINGER FAHRZEUGTEILE GmbH
Current assignee: HUCKINGER FAHRZEUGTEILE GmbH
Priority date: 1996-10-15
Filing date: 1997-02-08
Publication date: 1998-04-16

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden von Rohren aus einem plastisch ver formbaren Werkstoff wie Metall, insbesondere von Wasserlei tungs- und/oder Gasrohren, bestehend aus folgenden Schritten

- Einführen des Endes des zu verbindenden Rohres in die Öffnung eines Endes eines Fittings mit einem Dich tungselement,
- Ansetzen eines das Fitting umfassenden Verpreßwerkzeu ges im Bereich des Endes des Fittings und
- Verpressen des Rohres mit dem Fitting.

Ein bekanntes Verfahren verwendet metallische Fittings, die an jeder Öffnung des Fittings ein Dichtungselement tragen. Als Dichtungselement kommt ein Ring zum Einsatz, der nach dem Einführen des Endes des zu verbindenden Rohres zwischen dem Rohr und dem Fitting liegt. Der Ring wird in dem fertigungs technisch aufwendig ausgeformten Endbereich des Fittings in einer Ringnut derart gehalten, daß der Innendurchmesser des Fittings kaum verringert wird. Die angestrebte Dichtwirkung wird nach dem Zusammenführen der Komponenten dadurch erzeugt, daß ein das Fitting im Bereich des Endes umfassendes Verpreß werkzeug angebracht wird und das Rohr mit dem Fitting reib- und formschlüssig verpreßt.

Das Fitting weist nach dem Verpressen außen stets die gleichen Druckmale auf. So ist nicht erkennbar, ob das Rohr weit genug in das Fitting hineingeschoben wurde, um eine dauerhafte und sicher abdichtende Verbindung zu gewährleisten.

Es besteht daher die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrich tung zu schaffen, durch die Rohrverbindungen der vorstehenden Art vereinfacht und jederzeit kontrollierbar werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

- das Dichtungselement in Form einer Hülse
- auf das einzuführende Ende des zu verbindenden Rohres aufgeschoben wird und
- das Rohr mit der Hülse in die Öffnung des Fittings eingeführt und
- gemeinsam mit diesem und dem Fitting verpreßt wird.

Erfindungsgemäß wird ein Dichtungselement in Form einer Hülse auf ein Ende eines Rohres aufgeschoben, das mit einem Fitting dicht und dauerhaft verbunden werden soll. Das Rohrende wird zusammen mit der Hülse in eine Öffnung des Fittings einge führt. Jede Hülse weist im Gegensatz zu einem Dichtungsring eine deutlich größere Länge in axialer Richtung auf. Damit ist es für die dauerhafte Dichtigkeit der Preßverbindung nicht mehr notwendig, daß das Dichtungselement vor dem Verpressen der Anordnung vollständig in das Fitting eingeschoben wird. Es kann also ein aus dem Fitting nach außen hervorstehender Teil der Hülse als Anzeige der Einführungstiefe des Rohres im Fit ting genutzt werden. Die Hülse hat bei dem Zusammenbau auf dem Rohrende einen recht sicheren Sitz, so daß der nach außen hervorstehende Teil der Hülse als Maß für die Einstecktiefe des Rohres in das Fitting genutzt werden kann.

Das Fitting wird dann wie gewohnt gemeinsam mit der Hülse und dem Rohr unter Verwendung von Standardwerkzeugen verpreßt. Durch die definierbare Einstecktiefe des Rohres in das Fitting ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorteilhafterweise keine genaue Vorgabe des Ortes zur Anbringung des Verpreßwerk zeuges mehr notwendig. Es ist ein breiter Toleranzbereich zulässig.

Durch die Verwendung des separaten Dichtungselementes in Form der Hülse ergibt sich für das Fitting mindestens im Bereich der Öffnungen, die zur Preßverbindung mit Rohren genutzt wer den sollen, eine vergleichsweise einfache Fertigung. Sie wei sen im Bereich der Öffnung des Fittings keine eingeschmiedeten bzw. in anderen Verfahren eingearbeiteten Sicken oder Ringnu ten zur Aufnahme von Dichtungsringen mehr auf. Die Fittings laufen in ihrem Öffnungsbereich ohne weitere Merkmale oder besondere Ansätze einfach glatt aus. Die Öffnungen selber werden durch senkrecht zur Mittelachse geschnittene, glatte und gratfreie Rohröffnungen gebildet, wie anhand der nachfol genden Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels erkennbar ist. Damit sinkt der Fertigungsaufwand erheblich, was zu einer deutlichen Verbilligung der gesamten Preßverbindung führt.

Im dem erfindungsgemäßen Verfahren ist generell jede denkbare Art von Fittings einsetzbar, d. h. gerade oder gebogene Fit tings als Rohrverbinder, Abzweigungen, Anschlußfittings zum Übergang auf Schraubgewindestücke oder dergleichen mehr.

Anders als in dem Bereich der Hauswasserleitungen bislang üblich sind die erfindungsgemäßen Fittings bei der Auswahl ihrer Herstellungsmaterialien nicht auf Kupfer oder Messing beschränkt. Sie können generell aus allen plastisch verform barenWerkstoffen, insbesondere auch anderen als den genannten Metallen bzw. Legierungen, hergestellt werden.

In einer Weiterbildung wird das Rohr mit der Hülse über eine vorbestimmte Länge der Hülse einer idealen Einführtiefe des Rohrende in das Fitting entsprechend in die Öffnung des Fit tings eingeführt und anschließend verpreßt.

Vorteilhafterweise wird bei Erreichen der vorbestimmten Länge, über die das Ende des Rohres mit der Hülse in die Öffnung des Fittings eingeführt werden soll, eine Markierung außen an der Hülse sichtbar bzw. diese Markierung bleibt an der Öffnung des Fittings als Kontrollmarke sichtbar. Die Markierung wird vor zugsweise als Nut oder Schulter außen an der Hülse ringförmig angeordnet. Diese Maßnahmen zur Realisierung einer optischen Kontrollmöglichkeit sind ohne nennenswerten Fertigungsaufwand direkt in die Herstellung der Hülse integrierbar, beispiels weise ohne einen weiteren Fertigungsschritt in einem Spritz gußverfahren.

Damit erfüllt die Hülse alle Aufgaben eines Dichtungselementes und dient darüber hinaus als optische Kontrolle der Einsteck tiefe sowie als Montagehilfe zum Einführen des Rohre in das Fitting und gestattet das Verpressen der Anordnung in einem relativ weiten Bereich. Bei alle dem bleibt die Hülse ein einfach zu fertigendes und preiswertes Element.

In einer wesentlichen Weiterbildung weist die Hülse an ihrer Innenfläche einen Bund als Endanschlag für das zu verbindende Rohr auf. Die Hülse ist damit nur bis zum Erreichen dieses Anschlages auf das Rohr aufschiebbar. Damit ist der aus der Öffnung des Fittings hervorstehende Teil der Hülse ein siche res Maß für die Einstecktiefe des Rohr in das Fitting.

Die Hülse kann im Bereich des Endanschlages außenseitlich zur Erleichterung des Einführens in das Fitting eine Abschrägung oder Fase aufweisen. Ferner kann die Hülse an ihrer Außen fläche einen konischen Verlauf aufweisen, der sich zu dem stets nach außen tretenden Ende der Hülse hin weitet, so daß die Hülse auch unter Berücksichtigung von Toleranzen des In nendurchmessers des Fittings mindestens bis zu einem fest vorgegebenen Teil in das Fitting einführbar ist. Die Anordnung ist danach bereits vor dem Verpressen in der Öffnung des Fit tings durch Klemmung fixiert. Damit ist der Zusammenbau der Einzelteile noch erleichterbar, zudem ist damit eine weitere Sicherung der minimalen Einstecktiefe eines Rohrendes in das Fitting gegeben.

Analoge Maßnahmen sind auch an der Innenfläche der Hülse zur Vereinfachung des Einführens bzw. Fixierens des Rohrs möglich.

Das Fitting steht durch die Hülse nun nicht mehr in direktem Berührungskontakt mit dem Rohr. Das hat eine Schallentkopplung zur Folge. Die Fortpflanzung der Schalls über Rohrsysteme durch einen ganzen Gebäudekomplex hindurch kann damit vorteil hafterweise durch diesen Nebeneffekt unterbunden werden. Wei ter tritt auch eine elektrische Isolierung einzelner Rohr abschnitte auf.

Die Hülse wird bevorzugt aus einem alterungsbeständigen Kunst stoff gefertigt, der seinerseits keine Stoffe in das jeweili gen Fluid abgibt. Der Kunststoff muß dauerhitzebeständig bei Temperaturen bis ca. 100°C und resistent gegen Säuren und Laugen sein, insbesondere Verunreinigungen wie sie in Wasser und Gasen auftreten. Der Herstellprozeß kann eine Formgebung in einem Spritzgußverfahren vorsehen, aber auch das Drehen der Hülse aus einem Halbzeug ist möglich.

In einer wesentlichen Weiterbildung der Erfindung wird auf eine zylindrische Oberfläche der Hülse, bevorzugt aber auf die Innen- und die Außenfläche der Hülse, je eine mikroverkapselte Dichtungsschicht aufgetragen, deren dünnflüssiger Inhalt erst durch das Verpressen der beschriebenen Anordnung frei wird. Zum Schutz bei dem Einbau bzw. dem Zusammenbau der Verbin dungsanordnung sind diese mikroverkapselten Dichtungsschichten in Sicken bzw. Ringnuten angeordnet, die vorzugsweise in axia ler Richtung versetzt gegeneinander an der Hülse angeordnet sind. Damit sind die Mikrokapseln der Dichtungsschicht effek tiv und fertigungstechnisch sehr einfach geschützt, wobei gleichzeitig die Hülse nicht geschwächt wird.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die Abbildungen zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Rohrverbindung;

Fig. 2 ein Querschnitt durch die Rohverbindung von Fig. 1 in der Ebene A-A nach dem Verpressen und

Fig. 3 eine Einzelheit aus Fig. 1.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine noch zu verpressen de Rohrverbindung, die aus zwei Dichtungselementen 1 in Form je einer Hülse 2, einem Fitting 3 und zwei zu verbindenden Rohren 4 besteht. Auf das Ende 5 eines jeden Rohres 4 wird je eine Hülse 2 soweit aufgeschoben, bis das Ende 5 gegen einen Anschlag 6 im Inneren der Hülse 2 trifft. Dann wird das Ende 5 des Rohres 4 in eine Öffnung 7 des Fittings 3 so weit einge führt, bis eine vorbestimmte Länge l erreicht ist, die eine dauerhaft dichte Verbindung nach dem anschließenden Verpressen garantiert. Das Erreichen dieser Länge l wird durch eine Mar kierung 8 an der Außenfläche 9 durch eine Schulter 10 oder eine Nut 10a angezeigt. Als weitere Markierung 8 ist auch eine optisch veränderte Art der Außenfläche 9 denkbar, beispiels weise in Form einer rauen oder gerieften Oberfläche 9a im Bereich der Markierung 8. Auch Kombinationen sind denkbar. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Markierung als Schulter 10 ausgeführt worden. Der Zusammenbau durch Ineinanderschieben der einzelnen Komponenten bis zum Erreichen der Anschläge bzw. Schultern 10 garantiert bereits das auch nachträglich optisch kontrollierbare Einhalten aller minimalen Einstecktiefen.

Die Hülse 2 weist an ihre Außenfläche 9 und einer Innenfläche 11 Ringnuten 12 auf. Die Ringnuten 12 sind mindestens teil weise mit einem mikroverkapselten Dichtungsfilm 13 gefüllt. Wird nun das Verpreßwerkzeug in dem Bereich der Öffnung 7 des Fittings 3 angesetzt und betätigt, so platzen die Mikrokapseln 14 auf und es tritt ein dünnflüssiger, sich verfestigender Dichtungsfilm 15 aus, der die durch eine Konturänderung be reits vorhandene Dichtwirkung ergänzt bzw. verstärkt und si chert, wie in Fig. 3 dargestellt ist und nachfolgend noch beschrieben wird.

Fig. 2 stellt einen skizzierten Querschnitt durch die Roh verbindung von Fig. 1 in der Ebene A-A nach dem Schritt des Verpressens dar. Die Kontur des Fittings 3 ist von einem Kreisquerschnitt deutlich abweichend verformt. Nach innen pflanzt sich diese durch ein Verpreßwerkzeug hervorgerufene Verformung in abgeschwächter Form fort. Es ist aber deutlich erkennbar, daß auch das ganz innen liegende Rohr 4 verformt wurde. Damit ergibt sich eine in axialer Richtung reibschlüs sige und durch die Verformung drehfeste Verbindung.

Die Ringnut 12 an der Außenfläche 9 der Hülse 2 ist ebenfalls verformt worden, wodurch aus den in dieser Darstellung nicht eingezeichneten Mikrokapseln 14 der Dichtungsfilm 15 ausgetre ten ist und zusätzlich an der Grenzschicht zwischen Fitting 3 und Rohr 4 eine Abdichtung bewirkt bzw. die nach dem Verpres sen vorhandene Abdichtung verstärkt.

Fig. 3 ist die Darstellung einer Einzelheit aus Fig. 1 nach dem Verpressen der Anordnung. Das Verpressen ist unter der Verwendung von in diesem Gebiet bekannten Standardpreßwerkzeu gen im Bereich der Ringnuten 12 erfolgt.

In einer Vergrößerung ist in Fig. 3 eine Ringnut 12 mit den Mikrokapseln 14 des teilweise noch gekapselten Dichtungsfilmes 13 gezeichnet, sowie der ausgetretene Dichtungsfilm 15. Der dünnflüssige Dichtungsfilm 15 breitet sich jeweils an den Grenzflächen zwischen Hülse 2 und Fitting 3 bzw. Hülse 2 und Rohr 4 aus, da hier jeweils eine Ringnut 12 mit mikroverkap selten Dichtungsfilm 13 angeordnet ist. Der Film kann an schließend aushärten. Die durch die plastische Verformung der Anordnung bewirkte Abdichtung wird also an beiden Grenzschich ten zusätzlich gesichert und auf Dauer gasdicht verschlossen.

Damit ist eine Verbindung realisierbar, die mehr Sicherheit als alle bekannten Vorgängerverbindungen aufweist und gasdicht ist. Ferner tritt eine Schallentkopplung auf. Insgesamt wurde der Aufwand bei der Herstellung der benötigten Elemente deut lich gesenkt und das System gleichzeitig kompatibel zu bekann ten Verfahren gestaltet, so daß insbesondere die Werkzeuge zum Verpressen übernommen werden können.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das entsprechende Verfahren ist eine sehr preisgünstige Variante bekannter Preß-Fit tingverfahren geschaffen worden, der auch der Einsatz bei dem Aufbau von Gasleitungen durch die einfache, optische Kon trolle aller Verbindungen und deren innere Abdichtung durch Dichtfilme generell offen steht.

Bezugszeichenliste

1

Dichtungselement

2

Hülse

3

Fitting

4

Rohr

5

Ende eines Rohres

6

Anschlag i.d. Hülse

7

Öffnung d. Fittings
l vorbest. Länge

8

Markierung

9

Außenfläche

9

a raue/geriefte Oberfläche

10

Schulter

10

a Nut

11

Innenfläche

12

Ringnut

13

mikroverkapselter Dichtungsfilm

14

Mikrokapsel

15

Dichtungsfilm

16

17

Claims

1. Verfahren zum Verbinden von Rohren aus einem plastisch verformbaren Werkstoff wie Metall, insbesondere von Was serleitungs- und/oder Gasrohren, bestehend aus folgenden Schritten

- Einführen des Endes des zu verbindenden Rohres in die Öffnung eines Endes eines Fittings mit einem Dich tungselement,
- Ansetzen eines das Fitting umfassenden Verpreßwerkzeu ges im Bereich des Endes des Fittings und
- Verpressen des Rohres mit dem Fitting,
dadurch gekennzeichnet, daß
- das Dichtungselement (1) in Form einer Hülse (2)
- auf das einzuführende Ende (5) des zu verbindenden Rohres (4) aufgeschoben wird und
- das Rohr (4) mit der Hülse (2) in die Öffnung (7) des Fittings (3) eingeführt und
- gemeinsam mit diesem und dem Fitting (3) verpreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr mit der Hülse (2) über eine vorbestimmte Länge (l) der Hülse (2) in die Öffnung (7) des Fittings (3) eingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß bei Erreichen der vorbestimmten Länge (l), über die das Ende (5) des Rohres (4) mit der Hülse (2) in die Öffnung (7) des Fittings (3) eingeführt werden soll, an der Hülse (2) eine Markierung (8) außen sichtbar bleibt, vorzugsweise Schulter (10) oder eine Nut (10a).

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (5) des Rohrs (4) beim Aufschieben der Hülse (2) gegen einen Endanschlag (6) geschoben wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den angrenzenden Flächen der Hülse (2) und/oder des Rohres (4) und des Fittings (3) ein Dichtungsfilm (15) aufgetra gen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verpreßvorgang den Dichtungsfilm (15) austreten läßt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 und/oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsfilm (15) als dünnflüs siges Medium aufgetragen, daß der Bereich zwischen der Innenfläche (11) und dem Rohr (4) und/oder zwischen der Außenfläche (9) der Hülse (2) und des Fittings (3) abge dichtet bzw. eine vorhandene Dichtung verstärkt wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der Hülse (2) an der Innenfläche (11) und/oder der Außenfläche (9) der Hülse (2) ein mikroverkapselter Dichtungsfilm (13) aufgebracht wird, vorzugsweise in Ringnuten (12).

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verpreßvor gang mindestens die Kontur des Fittings (3) verformt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verpreßvorgang mindestens die Kontur des Fittings (3) teilweise zu einem Sechseck oder einer anderen wel lenförmigen, abschnittsweise kreisförmigen Querschnitts figur verformt wird.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2) das Rohr (4) von dem Fitting (3) und/oder weiteren mit dem Fitting (3) verbundenen Rohren (4) elektrisch und aku stisch trennt bzw. entkoppelt.

12. Vorrichtung zum Verbinden von Rohren aus einem plastisch verformbaren Werkstoff wie Metall, insbesondere von Was serleitungs- und/oder Gasrohren, bestehend aus

- einem Fitting,
- einem anzuschließenden Rohr und
- einem Dichtungselement, wobei
- das anzuschließende Rohr
- in die Öffnung des Fittings mit dem Dichtungselement
- einschiebbar ist und
- durch Verpressen
- im Bereich des Endes des Fittings
- eine reibschlüssige und drehfeste Verbindung herstell bar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- das Dichtungselement (1) die Form einer Hülse (2) aufweist,
- auf das Ende (5) des jeweiligen Rohres (4) aufschieb bar ist,
- in die Öffnung (7) des Fittings (3)
- über eine Länge (l)
- einführbar und
- gemeinsam mit dem Rohr (4) und dem Fitting (3)
- verpreßbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2) über eine vorbestimmte Länge (l) in die Öffnung (7) des Fittings (3) einführbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen der vorbestimmten Länge (l), die das Ende (5) des Rohres (4) in die Öffnung (7) des Fittings (3) eingeführt werden soll, an der Hülse (2) eine Markierung (8) außen sichtbar ist, vorzugsweise in Form einer Schulter (10) oder einer Nut (10a).

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 12-14, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (5) des Rohrs (4) beim Aufschieben der Hülse (2) gegen einen Endanschlag (6) schiebbar ist.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 12-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2) im Bereich des Endanschlages (6) an der Außenfläche (9) eine Abschrägung oder eine Fase aufweist.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 12-16, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2) an ihrer Außenfläche (9) einen konischen Verlauf aufweist und sich zu dem nach außen tretenden Ende der Hülse (2) bzw. der Markierung (8) hin weitet.

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 12-17, dadurch gekennzeichnet, daß sich beim Verpreßvorgang ein Dichtungsfilm (15) an den Kontakt flächen des Dichtungselementes (1) bildet, insbesondere zwischen der Innenfläche (11) und dem Rohr (4) und/oder zwischen der Außenfläche (9) der Hülse (2) und dem Fit ting (3).

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtwirkung der Anordnung nach dem Verpressen an der Innenfläche (11) und/oder der Außenfläche (9) der Hülse (2) durch den Dichtungsfilm (15) in Form eines dünnflüs sigen Mediums sicherbar ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekenn zeichnet, daß bei der Herstellung der Hülse (2) an der Innenfläche (11) und/oder der Außenfläche (9) der Hülse (2) ein mikroverkapselter Dichtungsfilm (13) angeordnet ist, vorzugsweise in radial geschlossenen Nuten bzw. Ringnuten (12).

21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 12-20, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ver preßvorgang mindestens die Kontur des Fittings (3) ver formbar ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur des Fittings (3) beim Verpreßvorgang minde stens teilweise zu einem Sechseck oder einer anderen wellenförmigen, abschnittsweise kreisförmigen Quer schnittsfigur verformbar ist.

23. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 12-20, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (4) von dem Fitting (3) und/oder weiteren mit dem Fitting (3) verbundenen Rohren (4) durch die Hülse (2) akustisch und/oder elektrisch getrennt bzw. entkoppelt ist.