DE19731563A1 - Verfahren zur Herstellung einer dichten und festen Rohrverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer dichten und festen Rohrverbindung ohne Verwendung zusätzlichen Dichtmaterials. Das Verfahren bezieht sich insbesondere auf Verbindungen von dünnwandigen Rohren.

Zum unlösbaren und dichten Verbinden von Rohrenden ist es bekannt, das innere Rohrende mittels eines Preßwerkzeuges auf einen kleineren als den ursprünglichen Durchmesser zu kalibrieren, dann das innere Rohrende in das äußere Rohrende bis zu einer vorgegebenen Länge einzuführen und danach das innere Rohrende mittels eines Innendorns aufzuweiten (z. B. DE 35 08 201 A1). Die Dichtheit und Haltbarkeit der auf diese Weise hergestellten reibschlüssigen Verbindung wird üblicherweise durch einen zusätzlichen Lötvorgang verbessert. Wegen des Innendorns muß eines der beiden Rohre jedoch verhältnismäßig kurz und ungekrümmt sein.

Es sind auch lötfreie Verfahren zum dichten Verbinden von Rohren mit gleichem Durchmesser und Wandstärke sowie mit im Vergleich zum Rohrdurchmesser verhältnismäßig dünnen Wänden bekannt. Dazu wird mindestens das Ende eines Rohres angefast, vorzugsweise das als Innenrohr vorgesehenen Rohr, und in das Ende des anderen Rohres eingepreßt, wobei das Außenrohr während des Einpreßvorganges im vorgesehenen axialen Überlappungsbereich gegen radiales Aufweiten abgestützt wird (DE 27 29 677). Das gegen Aufweiten abgestützte Außenrohrende zwingt dem Innenrohrende beim Ineinanderpressen der beiden Rohrenden eine Durchmesserverringerung auf, beider die Elastizitätsgrenze des Innenrohr-Materials überschritten wird, so daß eine plastische Formänderung des Innenrohrendes entsteht. Die Elastizitätsgrenze des Außenrohr-Materials wird nicht überschritten, wie sich insbesondere auch aus der zur DE 27 29 677 gehörenden Zusatzanmeldung DE 29 50 223 ergibt. Das Außenrohrende behält daher auch nach dem Entfernen der äußeren Abstützung seinen ursprünglichen Außendurchmesser und seine ursprüngliche Wanddicke im wesentlichen unverändert bei. Die zwischen den beiden zusammengepreßten Rohrenden wirksamen elastischen Rückstellkräfte erzeugen einen Reibungswiderstand, der die Rohre auch bei großen Axialkräften sicher verbindet. Die Anwendung Verfahrens gem. DE 27 29 677 setzt jedoch relativ enge Herstellungstoleranzen der Rohre voraus, um eine dauerhafte Dichtheit der Rohrverbindung gewährleisten zu können.

Insofern besteht weiterhin ein Bedarf an einem Verfahren, mit dem ohne Einsatz von Dichtringen u. dgl. auch Rohre mit größeren Herstellungstoleranzen dicht und fest verbunden werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zu schaffen, mit dem Rohre oder rohrförmige Stutzen, die größere Herstellungstoleranzen aufweisen, ohne Verwendung zusätzlichen Dichtmaterials oder Verbindungshilfsmittel wie Preßfittings dicht und fest zu verbinden sind. Nach einem engeren Aufgabenstellung soll das zu schaffende Verfahren insbesondere für dünnwandige Rohre verwendbar sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst.

Das Grundprinzip der Erfindung besteht demnach darin, daß die beiden axial fluchtend positionierten Enden der Rohre, nach vorhergehender konischer Aufweitung eines der beiden Rohre, unter Überschreiten der Elastizitätsgrenzen sowohl des Innenrohr- als auch des Außenrohrmaterials in axialer Richtung ineinandergepreßt werden. Im Gegensatz zu dem Verfahren nach DE 27 29 677 wird also beim erfindungsgemäßen Verfahren das Außenrohr nicht gegen Aufweiten abgestützt.

Während des axialen Ineinanderpressens verformen sich Innen- und Außenrohr plastisch, wobei sich die über das Innenrohrende hinausstehende Wandung des Außenrohres an die Oberfläche des Innenrohres anlegt. Zugleich wird auch ein kurzer Abschnitt im Bereich des Innenrohres konisch verformt. In diesem Bereich entsteht daher eine metallische Kegeldichtung mit den bekannten Vorteilen.

Das Ineinanderpressen wird beendet, wenn die vorgegebene Überlappungslänge erreicht ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zur dichtmittelfreien Verbindung dünnwandiger Rohre oder Rohrstutzen verwendbar, die gleiche Wanddicke besitzen.

Für den Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es überaus wesentlich, daß der Einpreßvorgang ohne zeitliche Unterbrechung abläuft (siehe Fig. 5).

Die erfindungsgemäße Lösung weist folgende Vorteile auf:
Es ermöglicht eine dichte und feste Verbindung auch von Rohren mit größeren Herstellungstoleranzen, weil während des Einpreßvorganges sowohl das Innenrohr- als auch des Außenrohrmaterial plastisch verformt wird. Dadurch erfolgt praktisch eine Selbstkalibrierung der Rohre zueinander, wodurch Herstellungstoleranzen ausgeglichen werden.

Die Dichtwirkung wird zusätzlich durch die im Endbereich der Innenrohres entstehende Kegeldichtung verbessert.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere zur Verbindung von Kupferrohre in Sanitärbereich eingesetzt werden. Ein spezielles Einsatzgebiet sind auch die Rohrleitungen in Chemieanlagen.

Verschiedene vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben. Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegt der Konuswinkel α (Fig. 1) des Außenrohrs, der vor dem Ineinanderpressen beider Rohre hergestellt wird, etwa zwischen 0,5° und dem Reibungswinkel des Rohrmaterials.

Die Erfindung soll einschließlich ihrer Funktionsweise nachstehend an einem Ausführungsbeispiel naher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 zwei Rohrteile vor dem Zusammenfügen,

Fig. 2 die beiden Rohrteilen in zusammengefügtem Zustand,

Fig. 3 die beiden wieder auseinandergezogenen Rohre.

Fig. 4 Ineinanderpressen mit Sicken und

Fig. 5. Verschiebungs-Zeitdiagramm des Prozesses.

In Fig. 1 bis 4 sind ein Rohr 1 und ein Fitting 2 aus Kupfer dargestellt. Der Außendurchmesser D des Rohrs 1 beträgt 22 mm und sein Innendurchmesser 20 mm. Das Ende des Rohrs 1 ist als Innenrohrende 1a vorgesehen, das Ende des Fittings 2 dagegen als Außenrohrende 2a. Diese Festlegung ist dadurch geschehen, daß das Außenrohrende 2a eine vorhergehende konische Aufweitung 2b mit Konuswinkel α = 6° erhalten hat.

Die beiden Rohrteile 1 und 2 werden gemäß Fig. 2 derart ineinandergepreßt, daß das Innenrohrende 1a in einem Überlappungsbereich von der Länge L = 20 mm in das Außenrohrende 2a eindringt. Dabei wird das Außenrohr während des Einpreßvorganges durch radiales Aufweiten im Überlappungsbereich in eine Zylinderform 2c mit einen kegelförmigen Übergangsstelle 2d deformiert. Solche Art der Umformung des Außenrohrendes 2a wird durch das entwickelte Biegemoment M1 wegen gleichzeitiger Wirkung der Klemmkräfte F1 und Reibungskräfte F2 erreicht. Auf das Innenrohrende 1a wird durch verjüngen eine zur Übergangstelle 2d kegelförmige Kante 1d erreicht.

Beim weiteren Ineinanderpressen wird Material der Rohrkante 2e des Armaturanschlusses in in das Innenrohr eingebrachte Sicken 1e teilweise eingepreßt (siehe Fig. 4).

Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahren wird deutlich, wenn die beiden ineinandergepreßten Rohrenden 1a und 2a gemäß Fig. 3 wieder auseinandergezogen werden. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, hat das Innenrohrende 1a eine kegelförmige Dichtkante 1d durch plastische Umformung erhalten. Dabei ändert sich der Außendurchmesser D des Rohres 1 kaum. Das Außenrohrende 2a besitzt eine zylindrische Überlappung 2c mit einer kegelförmigen Übergangsstelle 2d. Beim Auseinanderziehen wird der auf der Rohrkante 2e gebildete Ringwulst zerstört. Diese Verbindung ist als unlösbare gedacht.

Vorrichtungen, die für die Durchführung des Verfahrens geeignete sind, werden in den Fig. 1 bis 3 nicht dargestellt. Dem Fachmann sind jedoch entsprechende Vorrichtungen bekannt.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung einer dichten und festen Rohrverbindung ohne Verwendung zusätzlichen Dichtmaterials, insbesondere für dünnwandige Rohre, bei dem ein Ende eines Rohres konisch abgeschrägt wird und beide Rohrenden ineinandergepreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Endbereich des als Außenrohr vorgesehenen Rohres oder Rohrstutzens, dessen ursprünglicher Innendurchmesser kleiner als der ursprüngliche Außendurchmesser des als Innenrohr vorgesehenen Rohres oder Rohrstutzens ist, auf einer insbesondere von Rohrdurchmesser und Wandstärke abhängigen Länge konisch bis auf ein Maß aufgeweitet wird, daß der Innendurchmesser am offenen Konusende gleich dem ursprünglichen Außendurchmesser des als Innenrohr vorgesehenen Rohres oder Rohrstutzens zuzüglich dem Maß einer Montagetoleranz ist,
• - die beiden axial fluchtend positionierten Enden der Rohre oder Rohrstutzen unter Überschreitung der Elastizitätsgrenzen sowohl des Innenrohr- als auch des Außenrohrmaterials in axialer Richtung unter stetig steigender Preßkraft ohne zeitliche Unterbrechung ineinandergepreßt werden, bis die vorgegebene Überlappungslänge erreicht ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Aufweiten des Außenrohrs herzustellende Konuswinkel etwa 0,5° bis ≦ 1,2α beträgt, wobei α etwa dem Reibungswinkel des Rohrmaterials entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Aufweiten des Außenrohrs herzustellende Konuswinkel etwa 1° bis ≦ 0,8α beträgt, wobei α etwa dem Reibungswinkel des Rohrmaterials entspricht.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappungslänge etwa die Hälfte bis das Doppelte des Durchmessers des Rohres oder Rohrstutzens beträgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der beiden ineinander zu pressenden Teile während des Einpreßvorganges rotieren.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens teilweise Material der Rohrkante des Außenrohres oder des Armaturanschlusses in in das Innenrohr eingebrachte Sicken eingepreßt wird.