DE2525313C2

DE2525313C2 - Rohrmuffe

Info

Publication number: DE2525313C2
Application number: DE2525313A
Authority: DE
Inventors: Johannes Hubert van der Seattle Wash. Velden
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1974-06-06
Filing date: 1975-06-06
Publication date: 1983-10-27
Also published as: IT1036183B; FR2273975B1; SE7505866L; US4147385A; DE2525313A1; NL7506626A; NL177935C; GB1512968A; FR2273975A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rohrmuffe nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Derartige Rohrmuffen dienen als Rohranschlußstücke für dünnwandige Rohre hydraulischer Systeme und werden mit den Rohren durch Verpressen der Rohre gegen ein Innenprofil der Rohrmuffe mechanisch verbunden.

Aus der FR-PS 21 45 069 ist bereits eine Rohrmuffe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs bekannt. Die zur Bildung des Oberbegriffs herangezogene Rohrmuffe ist in den ersten beiden Figuren dieser Druckschrift dargestellt. Diese Rohrmuffe weist drei voneinander durch jeweils einen Ringsteg getrennte Nuten auf. Die vom freien Ende der Rohrmuffe am weitesten entfernte dritte Ringnut hat einen größeren Durchmesser als die ihr benachbarte zweite Ringnut, die wiederum einen größeren Durchmesser als die dem freien Ende der Rohrmuffe benachbarte Ringnut aufweist. Der Innendurchmesser der die Ringnuten voneinander trennenden Ringstege stimmt jeweils mit dem ersten Durchmesser der Rohrmuffe überein. Wie in obiger Druckschrift dargelegt ist, ist eine derartige Rohrmuffe lediglich für Rohre geeignet, die aus Materialien bestehen, welche eine günstige Verformungseigenschaft haben. Insbesondere bei Verpressen dieser Drei-Ringnut-Rohrmuffe mit Titanrohren bildeten sich Risse in den Wandungen des Titanrohres. Um diesem Problem abzuhelfen, wird in dieser Druckschrift eine Rohrmuffe vorgeschlagen, die für Materialien mit unterschiedlichen Verformungscharakteristika verwendbar sein soll. Diese Rohrmuffe ist in den F i g. 3 bis 5 dargestellt. Sie weist zwei Ringnuten auf, die den gleichen Durchmesser aufweisen und voneinander durch einen Ringsteg beabstandet sind, dessen Durchmesser größer als der erste Durchmesser der Rohrmuffe ist. Diese Ausbildung der Innenwandung der Rohrmuffe ermöglicht ein Verpressen der Rohrmuffe mit Rohren, die aus Materialien mit ungünstigen Verformungseigenschaften, wie z. B. Titan, bestehen. Im praktischen Gebrauch dieser Rohrmuffe zeigte sich jedoch der Nachteil, daß die Zugfestigkeit der Verbindung Rohrmuffe — Rohr für bestimmte Anwerdungszwecke zu gering war.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit das technische Problem zugrunde, eine Rohrmuffe nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs derart weiterzubilden, daß sie bei Verwendung von Rohrmaterialien mit verschiedenen Verformungseigenschaften für das anzuschließende Rohr einerseits einen zugfesten und sicheren Sitz des Rohres in der Rohrmuffe sicherstellt und das andererseits auch bei Verwendung von Rohrmaterialien mit ungünstigen Verformungseigenschaften eine Rißbildung im Rohr beim Verpressen des Rohres mit der Rohrmuffe verhindert wird.

Dieses technische Problem wird bei einer Rohrmuffe nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Hauptanspruchs gelöst.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Rohrmuffe besteht darin, daß die zur Verpressung des Rohres mit der Rohrmuffe erforderlichen Preßdrucke erheblich reduziert werden.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Rohrmuffe nicht nur für leicht verformbare Rohrmaterialien, wie z. B. Aluminium, einsetzbar ist, sondern auch für schwer verformbare Rohrmaterialien, wie z. B. Titan, verwendet werden kann.

Die erfindungsgemäße Rohrmuffe ist allgemein anwendbar als geeignetes Element zum Befestigen an Rohren durch Verpressen. Die erfindungsgemäße Hülse zeichnet sich durch bessere Betriebseigenschaften aus, wozu auch eine beträchtliche Verminderung der Preßdrücke und entsprechend geringere Anforderungen an die Preßvorrichtung gehören. Dabei erfüllt die erfindungsgemäße Hülse alle üblichen Anforderungen an die Festigkeit der Verbindung und den Zusammenhalt. Die Hülse weist ein Paar Nuten auf, die in der Innenwand der Hülse nahe einem ihrer Enden ausgebildet sind, wobei die Breite der inneren Hülse in bestimmter Beziehung zur Dicke des Rohres steht, mit dem sie durch Pressen verbunden werden soll.

Im Vergleich zu herkömmlichen Hülsen ergibt die Erfindung eine Kupplungshülse, bei der die beim Verpressen auftretenden Schwierigkeiten durch eine Verminderung der Preßdrücke um zumindest 15% weitestgehend verringert sind. Solche Verminderungen vermindern beträchtlich die Beanspruchung der Preßvorrichtung in jeder Hinsicht und führen zu stark erhöhten Standzeiten der Werkzeuge sowie zusätzlich zu größerer Sicherheit aufgrund der Verminderung oder Beseitigung der Gefahr des Werkzeugbruchs während des Betriebs. All dies wird erreicht, obwohl verpreßte Verbindungen hergestellt werden, die in jeder Hinsicht die Betriebsanforderungen erfüllen. Die erfindungsgemäße Kupplungshülse ist für alle Arten von Rohrmaterialien einschließlich Stahl, Aluminium und Titan geeignet und weist auch dabei die günstigen Betriebs- und Herstellungseigenschaften auf, wie sie oben erläutert wurden.

Bei der Erfindung handelt es sich somit um eine Kupplungshülse mit zwei Nuten, die formschlüssig mit einem dünnwandigen Rohr verpreßt werden kann. Die Hülse ist ein zylindrischer Körper mit einem Paar Abstand voneinander aufweisender, ringförmiger Nuten, die in der Innenwand ausgebildet sind, wobei die Abmessungen der am weitesten innenliegenden Nut

bestimmte Beziehungen zur Dicke der Rohrwand einhalten. Die Breite W der am weitesten innenliegenden Nut steht in Beziehung zur Dicke Tder Wand des Rohres, auf das die Hülse aufgesetzt werden soll. Diese Beziehung schreibt vor, daß W/Tgleich oder größer als 2,5 ist. Auch die Nuttiefe der am weitesten innenliegenden Nut wird so bestimmt, daß sich die Wand des Rohres im Bereich der Nut um ein bestimmtes Ausmaß ausbeult.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist in Anspruch 2 angegeben.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße ICupplungshüIse,

F i g. 2 eine vergrößerte Darsellung eines Abschnitts der Schnittdarstellung gemäß Fig. 1, wobei diese Darstellung ausführlicher die Beziehung der Abmessungen der Nuten und Stege in der Innenwand der Hülse zeigt,

F i g. 3 eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Verbindung aus einer Hülse und einem dünnwandigen, unaufgeweiteten Rohr, mit dem die Hülse durch Verpressen verbunden ist und

Fig.4 ein Diagramm, das die Beziehung der Breite der Nut zur Dicke der Rohrwand für Rohrgrößen zeigt, auf die die Erfindung anwendbar ist.

Eine Hülse 10 ist in Fi g. 1 im Schnitt dargestellt. Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, umfaßt die Hülse eine am weitesten innenliegende Nut bzw. Rille 12 und eine zweite Nut bzw. Rille 14, die sich bei der öffnung am sogenannten Rohrende der Hülse 10 auf der nach außen gewandten Seite der Nut 12 befindet. Wie ferner Fig. 1 und ausführlicher F i g. 2 zeigt, hat die Nut 12 eine Tiefe, die ungefähr 50% größer als die Tiefe der Nut 14 ist. Wie noch ausführlicher erläutert werden wird, steht die Breite der Nut 12 in direkter Beziehung zur Dicke des nicht dargestellten Rohres, auf dem die Hülse 10 durch formschlüssiges Verpressen befestigt werden soll, und zur Breite der Nut 14. Auch die Tiefe der Nut 12 wird entsprechend den Anforderungen festgelegt.

Zwischen den Nuten 12 und 14 befindet sich ein Ringsteg 16, dessen Durchmesser mit dem Innendurchmesser der Hülse übereinstimmt. Eine auf der Außenseite der Nut 14 angeordnete Lippe 18 bildet das Rohrende der Hülse und hat den gleichen Durchmesser und die gleiche Breite wieder Ringsteg 16.

Am Außenumfang der Hülse 10 befindet sich ein überhöhter, mittlerer Abschnitt 20, der zwischen Rohrabschnitten 22 und 24 angeordnet ist. Jeder der Endbzw. Rohrabschnitte 22 und 24 hat einen Heineren Außendurchmesser als der mittlere Abschnitt 20. Die Endabschnitte sind einstückig mit dem mittleren Abschnitt ausgebildet, wobei sich an den jeweiligen Verbindungsstellen eine erste Schulter 26 und eine zweite Schulter 28 befinden, die vom mittleren Abschnitt 20 in entgegengesetzte Richtungen weisen. Die Schultern 26 und 28 bilden Anlageflächen für die Preßvorrichtung bei der Anbringung der Hülse auf dem Rohr und für andere Elemente der Kupplung bem Zusammenbau zu einer Rohrverbindung.

Die Beziehungen zwischen den Breiten und Tiefen der zwei inneren, umlaufenden Nuten 12 und 14 sind deutlicher in der vergrößerten Fig. 2 dargestellt, und die Beziehung zwischen der Hülse und der Rohrwand im verpreßten Zustand ist in Fi g. 3 gezeigt. Wie bereits erwähnt wurde, stehen die Breite und die Tiefe der Nut 12 in bestimmter Beziehung zur Dicke der Wand des Rohres, auf dem die Hülse durch Pressen befestigt wird.

Die Beziehungen sind in der folgenden Tabelle für

typische, dünnwandige Rohre, beispielsweise korrosionsbeständige Stahlrohre mit 21% Chrom, 6% Nickel, 9% Mangan und Rest Eisen, sowie die Hülse dargestellt. Wie die Tabelle zeigt, hat die Breite VV₂ der Nut 12, die als innere Nut bezeichnet wird, zur Dicke Tder Rohrwand ein Verhältnis von ungefähr 2,5 oder mehr. Die Tiefe der inneren Nut 12 ist so gewählt, daß die Ausbeulung der Rohrwand 0,010 Zoll oder mehr beträgt. Abhängig von der Dicke der Rohrwand ist für Rohre mit verhältnismäßig dicken Wänden ein kleinstes Verhältnis von Tiefe der Nut zu Dicke der Rohrwand von ungefähr 0,30 ausgewiesen, das bis zu einem Verhältnis von 0,75 für die dünnsten Rohrwände geht.

Beziehung der Abmessungen für typische dünnwandige Stahlrohre und Hülsen

Rohr	Rohrwand	Breite W₂	Breite IV,	Tiefe D₁	Tiefe D₂	Kleinste	W₂IT	IV,/IV₂	D₁ZT
größe	dicke	der inneren	der äußeren	der inneren	der äußeren	Ausbeulung
		Nut	Nut	Nut	Nut
	(Zoll)	(Zoll)	(Zoll)	(Zoll)	(Zoll)	(Zoll)
-04	0,016	0,115	0,115	0,012	0,008	0,010	7,2	1	0,75
-05	0,020	0,115	0,115	0,012	0,008	0,010	5,75	1	0,6
-06	0,020	0,125	0,125	0,012	0,008	0,010	6,24	1	0,6
-08	0,026	0,130	0,130	0,010	0,008	0,010	5,0	1	0,46
-10	0,033	0,142	0,143	0,013	0,008	0,011	4,3	1	0,39
-12	0,039	0,135	0,115	0,015	0,010	0,012	3,46	0,85	0,38
-16	0,052	0,135	0,115	0,016	0,010	0,013	2,6	0,85	0,31

Die Breite der Nut 14, die als äußere Nut bezeichnet wird, ist so gewählt, daß sie ungefähr gleich der Breite der Nut 12 ist. Diese Beziehung wird nur dann nicht eingehalten, wenn aufgrund der Dickenverminderung des Hülsenmaterials am Rohrende der Hülse die Gefahr besteht, daß die Konstruktion der Hülse zu stark geschwächt wird und daher eine Abweichung von der optimalen Beziehung notwendig ist, was zu einem Verhältnis W\l W₂ von ungefähr 0,85 führt. Die Tiefe der Nut 14 ist in Beziehung zur Tiefe der Nut 12 so bemessen, daß diese zwei Abmessungen ein Veihältnis von ungefähr 2 :3 haben. Untersuchungen von Rohrverbindungen, bei denen Hülsen mit zwei Nuten, die den genannten Beziehungen entsprechen, benutzt wurden, haben gezeigt, daß Rohrverbindungen erhalten werden, deren Festigkeit und Zusammenhalt üblichen und herkömmlichen Betriebsanforderungen entsprechen oder diese übersteigen.

In Fig.3 ist im Querschnitt ein dünnwandiges Rohr 30 dargestellt, das in die Hülse 10 eingepreßt ist. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, sind Abschnitte 32 und 34 der Rohrwand ringförmig nach außen so verformt, daß diese Abschnitte der Rohrwand in die von den Nuten 12 und 14 der Hülse gebildeten, ringförmigen Ausnehmungen ragen und diese im wesentlichen ausfüllen. Diese Verformung wird durch Aufbringung von Druck auf die Innenwand des Rohres hervorgerufen, der das Rohrmaterial zu einer Aufweitung nach außen in die Nuten der Hülse zwingt. Eine Möglichkeit des Verpressens besteht darin, eine gummiartige Muffe zu einer Expansion gegen die Innenseite der Wand zu veranlassen, damit das Rohrmaterial in die Nuten gepreßt wird. Dies wird durch Ausübung einer Axialkraft auf einen Zugbolzen erreicht, auf dem die Muffe sitzt, wodurch ein Druck in Axialrichtung auf das gummiartige Material ausgeübt wird, so daß dieses zusammengedrückt und in radialer Richtung expandiert wird und dadurch die gewünschte Preßkraft ausübt.

Das Diagramm gemäß Fig. 4 zeigt das Verhältnis

zwischen Breite der Nut und Dicke der Wand für eine Hülse und ein Rohr aus typischem Material und gibt graphisch einen Teil der Angaben in der vorstehenden Tabelle wieder.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Nuten und Ringstege der Hülsen haben diese eine solche Form, daß

ίο angrenzende Fläche im Querschnitt senkrecht zueinander stehen, wobei die Ecken praktisch scharfe rechte Winkel sind. Die umlaufend rechtwinklige Ausbildung der Flächen, die die Ringstege und Nuten begrenzen, sorgt dafür, daß insbesondere die Ringstege in den Bereichen der Ausbeulungen mit den Wänden des Rohres so in Eingriff treten, daß sich einwandfreie, zuverlässige und druckdichte Dichtungen ergeben, wenn die Preßvorrichtung angemessene Preßkräfte aufbringt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rohrmuffe, die formschlüssig mit einem freien Ende eines dünnwandigen Rohres verpreßbar ist, mit einer einen ersten Durchmesser aufweisenden Innenwandung, in der mehrere durch einen Ringsteg voneinander getrennte Ringnuten angeordnet sind, wobei die erste Ringnut in der Nähe des freien Endes des Rohres liegt und der Innendurchmesser der Muffe an der Stelle des Ringsteges gleich dem ersten Durchmesser ist und der Innendurchmesser an der Stelle der zweiten Ringnut größer ist ab an der Stelle der ersten Ringnut, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Rohrmaterialien auch mit ungünstigen Verformungseigenschaften nur zwei Ringnuten (12, 14) vorgesehen sind, bei denen das Verhältnis der Breite (W₂) der gegenüber der ersten in axialer Richtung weiter innen in der Muffe liegenden zweiten Ringnut (12) zur Wandstärke (T) des Rohres größer oder gleich 2,5 ist, und
daß das Verhältnis (W₁ZW₂) der Breite (Wt) der ersten Ringnut (14) zur Breite (W₂) der zweiten Ringnut (12) größer oder gleich 0,85 ist.

2. Rohrmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Lippe (18) gleich der Breite des Ringsteges (16) zwischen der ersten (14) und zweiten (12) Ringnut ist.

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