DE2133933A1

DE2133933A1 - Verfahren zum Verschließen von Bohrungen in Werkstücken und Stopfen zur Ausführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2133933A1
Application number: DE19712133933
Authority: DE
Inventors: Georg Zürich Hirmann (Schweiz)
Original assignee: Dr.-Ing. Koenig AG, Dietikon (Schweiz)
Priority date: 1970-07-08
Filing date: 1971-07-07
Publication date: 1972-02-24
Also published as: GB1357796A; JPS5032369B1; BE769699A; CH508828A; FR2100403A5; ES198045Y; GB1364509A; ES198045U; CA946761A

Description

Dr. Inftv Koenig AGi Dietikon

(Schweiz)

Verfahren zum Verschliessen von Bohrungen in und Stopfen zur Ausführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschliessen von Bohrungen in Werkstücken mit Hilfe eines in die Bohrung einaetzbaren, radial expandierbaren Stopfens Perner bezieht sich die Erfindung auf einen Stopfen zur Ausführung des Verfahrens.

Zum Vsrschliessen von Bohrungen in metallischen.^Wrkitücken ist es bereits bekannt, in eine abgesetzte Bohrung einen bodenseitig geschlossenen^iionlen Stopfen einzuaet-ze»^ der-

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mit einem Innenkonus versehen ist. Hernach wird in das Innere dieses Stopfens unter Kraftaufwand ein konischer Stift eingetrieben, der die Stopfenwand auseinander ireibt und infolge der Ausweitung bewirkt, dass der Stopfen in der Bohrung festsitzt. Nachteilig ist indessenj dass auf den Stift eine verhältnismässig grosse Eintreibkre ft Sfcas«?«·"" übt werden muss, da bei gleicher Konizität von Innenkonus und Stift die ganze Länge der Stopfenwand gleichzeitig zum Anliegen an die Bohrung gelangt und die ganze Mantellänge des Stopfens gleichzeitig expandiert wird. Zudem ist die Reibung zwischen dem Innenkonus des Stopfens und dem Stopfen während dee Bintreibvorgangöe sehr gross, so dass die prak tisch erreichbare Haltekraft des Stopfens in der 3ohrung und die Dichtungswirkung beschränkt sind.

Die mit der Erfindung zu lösende Aufgabe besteht darin, die erforderliche Kraft zum Ausweiten des Stopfens zu ver ringern und dessen Haltekraft in ö<?r- Bohrung

Das erfiadahgsgemäese Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einsetzen des Stopfens in die zu verschliessen de Bohrung der Stopfenmantel in Axialrichtung fortschreitend radial ausgeweitet wird.

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Der Stopfen gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionsorgan mindestens in seinem gegen die Stopfenbohrung anliegenden Bereich ballig und die Stopfenbohrung mindestens angenähert zylindrisch ausgebildet ist.

Dadurch gelingt es, derartige Stopfen mit vergleichsweise geringem Kraftaufwand in Bohrungen sicher und rasch zu befestigen. Solche Stopfen sind besonders geeignet für ein Abdichten oder Verschliessen von Bohrungen in Leitungssystemen, in denen Flüssigkeiten oder Gase unter Druck geführt werden. So ist die Verwendung dieses Verfahrens bzw. Stopfens auf dem Gebiet der hydraulischen und pneumatischen Kraftübertragungs- und Steuersystems sowie der Kühl- und Schmiersystems besonders vorteilhaft.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:

Pig; 1 einen Schnitt durch einen Stopfen^samt Kugel in ihrem Zustand vor dem Einsetzen in die Bohrung eines Werkstückes,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen in die Bohrung eines T . Stückes eingesetzten Stopfens, wobei die Kugel in das Innere des Stopfens eingetrieben iat,

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Mg. 3 einen zu Fig. 2 analogen Schnitt durch eine Ausführungsvariante mit trichterförmigem Boden,

Fig. 4 einen zu Fig. 2 analogen Schnitt durch eine Ausführungsform mit einem nach aussen ragenden Kragen,

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Ausführungsvariante mit eingebördeltem Rand*

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Walkbewegung beim Eindringen der Zähne in das die Werkstückbohrung umgebende Material.

Der Stopfen zum Verschliessen von Bohrungen enthält gemäss Fig. 1 eine expandierbare Hülse 1 oder Mantel und eine in diese eingesetzte Kugel 2. Die Kugel 2 wird nahe an der Hülsenöffnung 17 durch einen leicht einwärts gebördelten Rand 3 festgehalten. Am äusseren Umfang der Hülse 1 sind in deren mittleren Bereich mehrere hintereinander liegende, ringförmige, scharfkantige Zähne 8 oder Rippen vorhanden, die vorzugsweise Sägezahnform haben. Diese Zähne 8 werden vorzugsweise durch Einrollen oder Eindrehen hergestellt. Der Innendurchmesser der zylindrischen Bohrung 6 der Hülse ist etwas kleiner als der Durchmesser der Kugel 2. Ferner hat der Boden 9 eine grössere Wandstärke als die Hülsenwandung.

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Dieser mit einer vormontierten Kugel 2 gemäss Jig, I versehene Stopfen ist dazu bestimmt, in die Bohrung eines Werkstückes 4 eingesetzt zu werden. Die Bohrung 10 des Werkstükkes 4 wird zu diesem Zweck entsprechend der Länge des Stopfens auf einen Durchmesser ausgebohrt, der dem Aussendurchmesser der Hülse 1 entspricht. Dadurch ergibt sich eine Schulter 5, gegen welche der Stopfen im eingesetzten Zustand zum Anliegen kommt. Damit der Stopfen in der Bohrung unverrückbar und dicht festsitzt und auch einem beachtlichen Druck im Innern der Bohrung, beispielsweise bei Ventilen für hydraulische Anlagen, standzuhalten vermag, wird die Hülse 1 mit Hilfe der Kugel 2 ausgeweitet, indem die Kugel 2 durch einen Dorn oder Stempel in das Innere der Hülse 1 hineingetrieben wird, bis die Kugel etwa die in Pig. 2 dargestellte Lage erreicht hat. Die Länge des dabei von der Kugel 2 zurückgelegten Weges soll mindestens dem halben Kugeldurchmesser entsprechen. Dabei graben sich die ringförmigen Zähne 8 in das Innere des Werkstückes 4 ein und bewirken, dass die Hülse in der Bohrung festgehalten wird. Durch den Umstand, dass nicht alle Zähne gleichzeitig in das die Werkstückbohrung umgebende Material eindringen, sondern dies durch die in Axialriehtung bewegte Kugel 2 fortschreitend erfolgt, ergibt sich, dass die zum Eintreiben der Kugel 2 notwendige Kraft verhältnismassig gering ist. Das

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Material des aus Metall bestehenden Stopfens ist so gewählt, dass es eine verhältnismässig geringe Neigung zum Zurückfedern nach erfolgtem Ausweiten durch die Kugel 2 hat, um zu verhindern, dass der Hülsenbereich hinter der Kugel zurückfedert.

Pig. 3 zeigt einen Stopfen, der sich besonders zur Herstellung im. Tief ziehverfahren eignet. Der Trichter 10 am Boden 9 bewirkt einerseits einen Anschlag für die eingetriebene Kugel 2 und hat andererseits die Wirkung, dass sich der Boden unter der Wirkung der gegen die Trichterspitze anschlagenden Kugel zu spreizen sucht und dadurch eine zusätzliche Haftung bzw. Dichtung des Stopfens ergibt.

Bei der Ausführungsvariante nach Pig. 4 ist der Stopfen auf seiner Oeffnungsseite 17 mit einem nach aussen ragenden Kragen 11 versehen, der bei eingesetztem Stopfen gegen das Werkstück 4 anzuliegen kommt. Dieser Kragen 11 muss also so stark dimensioniert sein, dass er die Kräfte beim Eintreiben der Kugel 2 aufzunehmen in der Lage ist. Bei dieser Ausführungsform braucht die Werkstückbohrung - im Gegensatz zur Ausführungsform gemäss den Pig. 2 und 5 - nicht stufenförmig ausgebohrt zu werden.

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Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 enthält der Boden eine Oeffnung 13. Hier wird gleichzeitig mit dem Eintreiben der Kugel 2 der Hülsenrand 14 nach innen umgebördelt. Als Werkzeug hierzu dient ein.mit einer ringförmigen Nut 18 versehener Dorn 15. Um eine zuverlässige Dichtung sicherzustellen, kann der ?.aum 16 mit einem Dichtungsmittel, das flüssig oder teigförmig sein kann, versehen sein, oder dieser Raum 16 kann einen gummielastischen Dichtungsring enthalten.

Aus Fig. 6 ist schematisch ersichtlich, wie bei der Bewegung der Kugel in Richtung des Pfeiles A die Zähne 8 nacheinander eine gewisse Walkbewegung ausführen, die - trotzdem sie verhältnismässig klein ist - das Eindringen der
Zähne 8 in das die Werkstückbohrung umgebende Material erleichtern. Die sägezahnförmigen Zähne werden während der
Axialbewegung der Kugel 2 und der damit verbundenen Expansion des Hülsenmaterials um den Winkel^verschwenkt, so
dass sich während des Ausdehnungsvorganges eine Zahnbewegung ergibt.

Anstelle einer Kugel könnte auch ein andersgeformtes Expansionsorgan vorgesehen werden, das im Bereich der Stopfenbohrung mit einem balligen Teil versehen ist.

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Claims

Patentansprüche

1Λ Verfahren zum Verschliessen von Bohrungen in Werkstücken mit Hilfe eines in die Bohrung einsetzbaren, radial expandierbaren Stopfens, dadurch-gekennzeichnet, dass nach, dein Einsetzen des Stopfens- inrdie zu verschliessende Bohrung: der Stopfenmantel in Axialri.chtung fortschreitend radial ausgeweitet wird»
2." Verfahren nach.. Anspruch.!,, dadurch...gekennzeichnet, dass die.Bichtung, in welcher die Ausweitung fortschreitet, von der Stopfenöffnung gegen" den Stopfengrund verläuft»
3. Stopf en. zur Ausführung des Verfahrens jnach Anspruch 1, der.in eine.zu verschliessende .Bohrung einzusetzen-bestimmt ist, aussen mit Zähnen oder- Rippen versehen .ist und ein in die Stopfenbohrung eintreibbares_r den Stopfenmantel radial ausweitendes. .Expansionsorgan· aufweist, dadurch.gekennzeichnet, ■dass das Expansionsorgan (2) mindestens in seinem gegen die Stopfenbohrung (6) anliegenden Bereich ballig-und'die Stopfenbohrung (6) mindestens angenähert.zylindrisch* ausgebildet ist. ·

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4» Stopfen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionsorgan eine Kugel (2) ist.
5. Stopfen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, in Axialrichtung hintereinander liegende, ringförmige Zähne (8) mit sägezahnförmigem Profil vorhanden sind, deren Zahnrücken (7) auf einem Kegel liegen, der sich gegen die Stopfenöffnung hin im Durchmesser vergrössert,
6. Stopfen nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (8) nur im mittleren Teil der Stopfenlänge vorhanden sind.
7. Stopfen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden des Stopfens trichterförmig nach einwärts ragt und als Anschlag für das Expansionsorgan (2) dient.
8. Stopfen nach den Ansprüchen 3 und 4» dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (2) im vormontierten Zustand im Innern des Stopfens nahe bei dessen Oeffnung durch eine Einbördelung (3) festgehalten ist.
9. Stopfen nach den Ansprüchen 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschiebeweg der Kugel (2) in Axialrichtung zwischen ihrem vormontierten Zustand und ihrem

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Anschlag am Boden (9) mindestens dem halben Kugeldurchmesser entspricht.
10. Stopfen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen (l) auf der Oeffnungsseite mit einem radial nach aissen ragenden Kragen (11) versehen ist (Fig. 4).
11. Stopfen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Bohrung befestigte Stopfen öffnungsseitig einen einwärts gerichteten Bördelrand (14) aufweist (Fig. 5)
12. Stopfen nach den Ansprüchen 3 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (9) mit einer Oeffnung (13) versehen und der Zwischenraum (16) zwischen Kugel (2) und Stopfeninnenwand mit einem Dichtungsmittel versehen ist.

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