DE19854707C2 - Rohr, insbesondere Metallrohr, mit Verbindungsstück aus Kunststoff sowie dessen Verwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Rohr nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie dessen Verwendung.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 196 00 010 A1 ist ein starres Rohr mit Kunststoffumfangsfläche bekannt, welches mindestens einen endseitigen flexiblen Anschlußbereich aufweist. Der flexible Anschlußbereich besteht aus Kunststoff und ist an die Kunststoffumfangsfläche angespritzt bzw. um das entsprechende Ende des Rohres herumgespritzt.

Aus der nachveröffentlichten Patentschrift DE 197 34 689 C2 ist eine Anordnung zur Verbindung einer gas- oder wasserführenden rohr- oder schlauchförmigen Leitung bekannt, welche aus Kunststoff besteht und einen Stahlrohrabschnitt unter Eingliederung eines Zwischengliedes aus Kunststoff aufweist, bei welcher der Stahlrohrabschnitt einen gegenüber dem Ausgangsquerschnitt im Innen- und Außendurchmesser aufgeweiteten Kopplungsbereich aufweist und der Innendurchmesser des Zwischenglieds dem Innendurchmesser des Ausgangsquerschnitts entspricht.

Gattungsgemäße Metallrohre werden beispielsweise für hydraulische Leitungssysteme in Kraftfahrzeugen eingesetzt, wo sie besonderen thermischen und dynamischen Beanspruchungen ausgesetzt sind und deshalb auch strengen Prüfungen unterworfen werden. Es werden z. B. Prüfungen in einem Temperaturbereich von -40°C bis 120°C, bei statischen Drücken bis 250 bar und dynamischen Beanspruchungen (50 bar, 0,5 Hz, 1 Mio. Lastwechsel nach DIN 20024) durchgeführt. Bei der Kombination Metallrohr, z. B. Stahlrohr, und Kunststoff-Verbindungsstück, ergibt sich das Problem, daß sich Kunststoff bei steigender Temperatur stärker ausdehnt als Stahl, wodurch die Verbindung zwischen Rohr und Verbindungsstück undicht werden könnte. Um die Dichtigkeit zu gewährleisten, wird bei einem bekannten Metallrohr mit Verbindungsstück der eingangs erwähnten Art in dem Verbindungsstück am freien Ende des Rohres ein Ringraum belassen und dann auf das freie Ende des Rohres eine den Ringraum ausfüllende Dichtung aus elastischem Material aufgeschoben. Diese Konstruktion hat jedoch den Nachteil, daß die Dichtung separat gefertigt und in einem zusätzlichen Arbeitsgang auf das Rohrende aufgeschoben werden muß.

Außerdem erfordert die Unterbringung der Dichtung den erwähnten Ringraum, der wiederum nur in einem im Durchmesser entsprechend großen Verbindungsstück gebildet werden kann. Bei Steckverbindungen läßt sich die Dichtung in dem positiven Steckerteil nicht unterbringen, wenn man nicht eine unerwünschte Vergrößerung der Außenmaße in Kauf nimmt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Rohr, insbesondere ein Metallrohr, mit Verbindungsstück der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches für die eingangs erwähnten hohen Belastungen geeignet und trotzdem kostengünstig herstellbar ist.

Dies wird nach der Erfindung durch ein Rohr gemäß Anspruch 1 erreicht. Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung des Rohres für hydraulische Leitungssysteme gemäß Anspruch 6.

Durch diese Ausgestaltung wird die Dichtigkeit der Verbindung zwischen Rohrende und Verbindungsstück in einem weiten Temperaturbereich von -40°C bis 120°C auch bei hohen statischen und dynamischen Druckbelastungen gewährleistet. Der in den Endbereich des Rohres hineinragende rohrförmige Abschnitt bringt nicht nur eine wesentliche Verlängerung der Dichtungsfläche zwischen Rohr und Verbindungsstück mit sich, wodurch eine Art Labyrinthdichtung gebildet wird, sondern er hat vor allem einen positiven Einfluß bei thermischer Belastung der Verbindung. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist die Rohrwandung im Endbereich des Rohres von außen und von innen von dem Kunststoff des Verbindungsstückes umgeben. Wenn sich bei Temperaturerhöhung der Kunststoff stärker ausdehnt als das Metall, dann vergrößert sich der Außendurchmesser des rohrförmigen Dichtungsabschnittes, so daß dessen Kunststoff stärker an die Innenfläche des Rohres angedrückt wird. Wenn umgekehrt bei tiefen Temperaturen sich der Kunststoff des Verbindungsstückes stärker zusammenzieht als das Metallrohr, dann verkleinert sich der Durchmesser des an der Außenfläche des Metallrohres anliegenden Abschnitts des Verbindungsstückes, so daß das Verbindungsstück von außen stärker an die Außenfläche angedrückt wird. Damit wird die Dichtigkeit der Verbindung in jedem Temperaturbereich gewährleistet. Außerdem ist das Metallrohr mit Kunststoff-Verbindungsstück kostengünstig herstellbar, da es keinen separaten Dichtungsring erfordert. Der rohrförmige Dichtungsabschnitt besteht aus dem gleichen Kunststoff wie das Verbindungsstück und wird beim Anspritzen des Verbindungsstückes an das Rohrende gleichzeitig an dessen Innenfläche angespritzt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird in folgendem, anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert: Es zeigen:

Fig. 1-4 vier verschiedene Ausführungsbeispiele, jeweils im Axialschnitt des Rohr­ endes und des Verbindungsstückes,

Fig. 5 die schematische Darstellung eines Spritzwerkzeuges zur Herstellung des Verbindungsstückes.

Das Metallrohr 1 ist in seinem Endbereich mit einer Durchmessererweiterung 2 versehen. Diese Durchmessererweiterung 2 ist zweckmäßig durch bleibende Verformung des Rohrendes gebildet. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Rohrende zur Bildung der Durchmessererweiterung 2 mit einer tulpenförmigen Anstauchung versehen. Diese tulpenförmige Anstauchung 3 und der an die tulpenförmige Anstauchung angrenzende Bereich 1' des Rohres, wo das Rohr noch seinen ursprünglichen Durchmesser D aufweist, ist von einem aus im wesentlichen starren, thermoplastischen Kunststoff bestehenden Verbindungsstück 4 umgeben. Das Verbindungsstück 4 ist an das Rohrende bzw. den Endbereich des Rohres angespritzt, so daß der Kunststoff an der Oberfläche des Rohres haftet. Der Abschnitt 4a des Verbindungsstückes 4 umschließt die tulpenförmige Anstauchung 3 von außen und haftet an der Außenfläche 1a des Rohres. Das Verbindungsstück 4 kann je nach dem Bauteil, an welches es angeschlossen werden soll, eine unterschiedliche Außenkontur aufweisen, die in der Zeichnung nur schematisch angedeutet ist. So kann das Verbindungsstück 4 z. B. als Steckerteil, als Rohrverschraubung mit Außen- oder Innengewinde, als Ringstück oder in Form jeder lösbaren Rohrverbindung ausgebildet sein.

Das Verbindungsstück 4 weist zusätzlich einen rohrförmigen, in den Endbereich des Rohres, in diesem Fall in die tulpenförmige Anstauchung 3, hineinragenden Dichtungsabschnitt 4b auf. Dieser Dichtungsabschnitt 4b besteht mit dem übrigen Verbindungsstück 4 aus einem Teil und wird beim Anspritzen des Verbindungsstückes 4 an das Rohrende gleichzeitig an die Innenfläche 1b des Rohres 1 angespritzt. Außerdem umschließt der Dichtungsabschnitt 4b auch die Stirnfläche 1c des Rohres. Zweckmäßig erstreckt sich der rohrförmige Dichtungsabschnitt 4b bis zum Grund 3a der tulpenförmigen Anstauchung. Auf diese Weise wird eine besonders lange, labyrinthähnliche Kontakt- oder Dichtfläche zwischen Rohr 1 und Verbindungsstück 4 geschaffen, die sich an der Rohrinnenseite 1b vom Grund 3a der tulpenförmigen Anstauchung 3 über die Stirnfläche 1c und die Außenfläche 1a bis zu dem (rechten) Ende des Verbindungsstückes 4 erstreckt, dort wo das Rohr 1 aus dem Verbindungsstück austritt. Die Rohrwandung liegt somit in der Mitte zwischen zwei Abschnitten 4a und 4b des Verbindungsstückes 4. Wenn sich bei Temperaturerhöhung der Kunststoff stärker ausdehnt als das Rohr, erweitert sich auch der Außendurchmesser des rohrförmigen Dichtungsabschnittes 4b in einem stärkeren Maße als der Innendurchmesser der tulpenförmigen Anstauchung 3. Hierdurch wird der Dichtungsabschnitt 4b an der Innenfläche 1b der Anstauchung 3 in dichtem Kontakt gehalten und damit eine ausgezeichnete Abdichtung gewährleistet. Wenn umgekehrt bei Temperaturverringerung der Kunststoff des Verbindungsstückes 4 sich stärker zusammenzieht als das Metall des Rohres 1, verringert sich auch der Innendurchmesser des Abschnittes 4 in einem stärkeren Maße als der Außendurchmesser der tulpenförmigen Anstauchung 3. Hierdurch wird ein guter Kontakt zwischen der Außenfläche 1b und dem Abschnitt 4a gewährleistet.

Die Durchmessererweiterung des Rohrendes in Form einer tulpenförmigen Anstauchung 3 hat nicht nur den Vorteil, daß zusätzlich zu der Haftverbindung zwischen dem Kunststoff des Verbindungsstückes 4 und den Rohroberflächen 1a und 1b eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Rohrende und dem Verbindungsstück 4 geschaffen wird, sondern daß der Durchgangsquerschnitt im Bereich des Verbindungsstückes durch den rohrförmigen Abschnitt 4b gegenüber dem Durchgangsquerschnitt des übrigen Rohres nicht verringert wird.

Außerdem ermöglicht die tulpenförmige Anstauchung 3 auch eine relativ einfache Herstellung des rohrförmigen Dichtungsabschnittes 4b. Zu dessen Herstellung wird nämlich gemäß Fig. 5 ein strichpunktiert dargestellter zylindrischer Kern K des Spritzwerkzeuges W in die Anstauchung 3 eingeführt bis das freie Ende des Kernes K abdichtend am Grund 3a der tulpenförmigen Anstauchung 3 anliegt. Hierdurch wird erreicht, daß beim anschließenden Spritzen des Verbindungsstückes 4 der Kunststoff nur bis zum Grund 3a der Anstauchung 3 gelangt und nicht in das Innere des übrigen Rohres 1 eindringt.

Gemäß Fig. 2 kann das freie Ende 3b der tulpenförmigen Anstauchung 3 auch nach außen umgebördelt sein. Hierdurch wird ohne Verlängerung der axialen Länge des Verbindungsstückes 4 die Länge der Labyrinthdichtung verlängert und die Dichtwirkung noch weiter verbessert. Außerdem wird auch die zugfeste Verbindung zwischen Verbindungsstück 4 und Rohr 1 noch weiter verbessert. Anstelle der Umbördelung des freien Endes 3b um 180° könnte die Umbördelung auch nur um 90° erfolgen.

Gemäß Fig. 3 ist das Rohr 1 in Abstand von seinem Ende 1c mit einer Einschnürung 5 versehen. Der äußere Abschnitt 4a des Verbindungsstückes 4 greift in diese Einschnürung 5 ein, so daß zusätzlich zu der Haftverbindung auch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Verbindungsstück 4 und dem Rohr 1 geschaffen wird. Der rohrförmige Dichtungsabschnitt 4b erstreckt sich bis zu der Einschnürung 5. Die Innenfläche 5a der Einschnürung 5 kann in ähnlicher Weise wie der Grund 3a der Anstauchung 3 als Anlage und Abdichtung für einen in das Rohrende eingeführten Kern des Spritzwerkzeuges dienen.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Rohr 1 in Abstand von seinem Ende 1c mit einem durch Anstauchen gebildeten Ringwulst 6 versehen. Das Verbindungsstück 4 erstreckt sich außen über den Ringwulst 6 hinaus bis in einen Bereich 1' des Rohres, wo dieses noch seinen ursprünglichen Durchmesser D aufweist. Der Ringwulst 6 bildet zusätzlich zu der Haftverbindung zwischen Verbindungsstück 4 und Rohr 1 eine formschlüssige Verbindung. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich ein rohrförmiger Dichtungsabschnitt 4b in den Endbereich des Rohres 1 und ist an dessen Innenfläche 1b angespritzt.

Zum Anspritzen des Verbindungsstückes 4 und zur Herstellung des rohrförmigen Dichtungsabschnittes 4b kann in diesem Fall ein Spritzwerkzeug mit zwei Kernen K und K1 verwendet werden, die von entgegengesetzten Seiten her in das Rohr eingeführt werden. Allerdings ist die Einführung des Kernes K1 nur bei geraden Rohren von verhältnismäßig geringer axialer Länge möglich.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verbindungsstückes 4 eignet sich für Rohre kleinen Durchmessers im Bereich kleiner als 30 mm Außendurchmesser mit unterschiedlichen Wandstücken. Anstelle von Metallrohren können gegebenenfalls auch Rohre aus anderen Werkstoffen, wie z. B. Kunststoff, Keramik, Glas verwendet werden.

Claims (6)

1. Rohr, insbesondere Metallrohr, mit Verbindungsstück, welches aus im wesentlichen starrem, thermoplastischen Kunststoff besteht und an das Rohrende angespritzt ist, wobei der umspritzte Endbereich des Rohres eine vom Kunststoff des Verbindungsstückes formschlüssig umfaßte Durchmessererweiterung und/oder - verengung aufweist und das Verbindungsstück die Außenfläche des Rohres umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (4) zusätzlich einen rohrförmigen, in den Endbereich des Rohres (1) hineinragenden Dichtungsabschnitt (4b) aufweist, der an die Innenfläche (1b) des Rohres (1) angespritzt ist und zusammenhängend mit dem übrigen Verbindungsstück (4) auch die Stirnfläche (1c) des Rohres umschließt und das Rohrende zur Bildung der Durchmessererweiterung (2) mit einer tulpenförmigen Anstauchung (3) versehen ist, sich der rohrförmige Dichtungsabschnitt (4b) bis zum Grund (3a) der tulpenförmigen Anstauchung (3) erstreckt und das freie Ende (3b) der tulpenförmigen Anstauchung (3) nach außen umgebördelt ist.

2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmessererweiterung (2) oder -verengung (6) durch bleibende Verformung des Rohrendes gebildet ist.

3. Rohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Verbindungsstück (4) außen über die Durchmessererweiterung (2) bzw. die tulpenförmige Anstauchung (3) hinaus bis in einen Rohrbereich (1') erstreckt, wo das Rohr (1) seinen ursprünglichen Durchmesser (D) aufweist.

4. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) zur Bildung der Durchmesserverengung in Abstand von seinem Ende (1c) eine Einschnürung (5) aufweist und daß sich der rohrförmige Dichtungsabschnitt (4b) bis zu der Einschnürung (5) erstreckt.

5. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) zur Bildung der Durchmessererweiterung in Abstand von seinem Ende (1c) einen durch Anstauchen gebildeten Ringwulst (6) aufweist und daß sich das Verbindungsstück (4) außen über den Ringwulst (6) hinaus bis in einen Rohrbereich (1') erstreckt, wo das Rohr (1) seinen ursprünglichen Durchmesser (D) aufweist.

6. Verwendung eines Metallrohrs für hydraulische Leitungssysteme, wobei das Metallrohr ein Verbindungsstück aufweist, welches aus im wesentlichen starrem, thermoplastischen Kunststoff besteht und an das Rohrende angespritzt ist, wobei der umspritzte Endbereich des Rohres eine vom Kunststoff des Verbindungsstückes formschlüssig umfaßte Durchmessererweiterung und/oder -verengung aufweist, das Verbindungsstück die Außenfläche des Rohres umschließt und dadurch gekennzeichnet ist, daß das Verbindungsstück (4) zusätzlich einen rohrförmigen, in den Endbereich des Rohres (1) hineinragenden Dichtungsabschnitt (4b) aufweist, der an die Innenfläche (1b) des Rohres (1) angespritzt ist und zusammenhängend mit dem übrigen Verbindungsstück (4) auch die Stirnfläche (1c) des Rohres umschließt.