DE3102576A1

DE3102576A1 - "rohrverbindung und verfahren zu ihrer herstellung"

Info

Publication number: DE3102576A1
Application number: DE19813102576
Authority: DE
Inventors: Gerald Joseph Louisville Ky. Kushner; Edward Fern Creek Ky. Raleigh
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1980-01-31
Filing date: 1981-01-27
Publication date: 1982-01-07
Also published as: US4330924A; CA1162497A; JPS56127878A; FR2474903A1; BR8100602A

Description

Rohrverbindung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrverbindung und auf ein Verfahren zum Miteinanderverkleben von Metallrohrenden, die in Verbindung mit geschlossenen Kälte systemen zu benutzen sind. Es sei jedoch angemerkt, daß die Verbindung in anderen Fällen benutzt werden kann, in denen fluiddichte Verbindungen erforderlich sind.

Die Verwendung von Klebstoff, wie Epoxidharzklebstoffen, zum Verbinden von Metallrohren ist bekannt. Beispielsweise beschreibt die US-PS 3 068 563 ein Verfahren zum Verbinden von Metallrohren. Gemäß dieser Patentschrift wird ein erstes Rohr oder Teil, das einen Durchlaß enthält, so hergestellt, daß es ein zweites Rohr mit einem kleinen, aber bestimmten Spalt zwischen den beiden benachbarten Flächen aufnehmen kann. Ein Klebstoff, wie beispielsweise ein Epoxidharz, wird entweder auf die Außenfläche des zweiten Rohres oder auf die Innenfläche des Einsteckdurchlasses aufgebracht, woraufhin das

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zweite Rohr in den Durchlaß eingeführt wird. Das erste Rohr oder Teil wird dann bearbeitet, um seinen Durchmesser im wesentlichen auf der gesamten Ausdehnung des inneren Rohres zu verringern und gleichzeitig das äußere Rohr oder Teil zu nuten oder zu sicken, um die beiden Teile mechanisch zu verriegeln. Schließlich wird der Klebstoff auf Aushärtetemperatur erhitzt. Es sei angemerkt, daß die Unversehrtheit der Verbindung nur erreicht wird, wenn der Klebstoff erhitzt und ausgehärtet wird. Demgemäß muß diese Aushärtungsprozedur durchgeführt werden, bevor die Verbindung so fluiddicht ist, daß sie in einem gefüllten Kältesystem benutzt werden kann. Das erfordert, daß während des Herstellungsverfahrens Vorkehrungen getroffen werden müssen, um die Verbindung zu erhitzen, damit der Klebstoff aushärtet, was sowohl zeitraubend als auch teuer ist.

Die Erfindung schafft eine Verbindung, die ein sofortiges Füllen des Kältesystems gestattet. Zu diesem Zweck werden bei der Verbindung nach der Erfindung eine erste, sofortige Dichtung und eine zweite, dauerhafte Dichtung geschaffen, welch letztere ein bei Umgebungstemperatur härtbares Epoxidharz enthält, das im Anschluß an die erste, sofortige Dichtung aushärtet. Die sofortige Dichtung erhält die Unversehrtheit der Dichtung während des Härtungsvorganges des Klebstoffes effektiv aufrecht.

Die Verbindung nach der Er findung umfaßt ein erstes Rohr, das einen Endteil hat, der so bemessen ist, daß er den Endteil eines zweiten Rohres mit radialem Spiel zwischen den zu verbindenden benachbarten Flächen aufnimmt. Das zweite Rohr hat einen ersten Teil, der mit einem bei Umgebungstemperatur härtbaren Klebstoff überzogen ist, und einen zweiten Teil, der mit einem ausgehärteten elastischen Verschlußmittel überzogen ist. Mehrere Nuten, zu denen zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete Endnuten und eine zwischen diesen angeordnete zentrale Nut gehören, werden so bemessen, daß der Durchmesser des ersten

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Rohres verkleinert wird, damit es das zweite Rohr einspannt. Eine erste Tasche ist zwischen einer der Endnuten und der mittleren Nut gebildet und enthält das Verschlußmitte], und eine zweite Tasche ist zwischen der anderen Endnut und der mittleren Nut gebildet und enthält den härtbaren Klebstoff.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht, die das Einsteckteil

der Verbindung nach der Erfindung zeigt,

Fig. 2 eine Schnittansicht, die die ineinander

geschobenen Teile zeigt,

Fig. 3 eine Schnittansicht, die eine fertige Rohr

verbindung nach der Erfindung zeigt,

Fig. 4 eine Schnittansicht, die das Einsteckteil

einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt,

Fig. 5 eine Schnittansicht, die die ineinanderge

schobenen Teile der Ausführungsform von Fig. 4 zeigt, und

Fig. 6 eine Schnittansicht, die eine fertige Rohr

verbindung der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Ein aufnehmendes Rohr 10 und ein Einsteckrohr 12, die miteinander zu verbinden sind, um eine Rohrverbindung 8 (Fig. 3) nach der Erfindung zu bilden, bestehen in dem hier beschriebenen Fall aus Aluminium. Rohre, die aus anderen Materialien bestehen, können selbstverständlich ebenfalls benutzt werden. Das

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Rohr 10 ist mit einem erweiterten Endteil 14 versehen, der so bemessen ist, daß er einen Endteil 16 des Einsteckrohres 12 aufnehmen kann. In der dargestellten Ausführungsform sind der Innendurchmesser des Rohres 10 und der Außendurchmesser des Rohres 12 so gewählt, daß der Ringspalt zwischen den benachbarten Flächen der Rohre in der fertigen Verbindung zwischen etwa 0,5 und 0,75 mm (0.020-0.030 inches) beträgt. Dieser radiale Spalt begrenzt, wie im folgenden noch näher erläutert, einen Haltebereich 18, in welchem ein Klebstoff 20 und ein elastisches Verschlußmittel 22 angeordnet sind.

Beim Zusammenbauen oder Herstellen der Verbindung 8 wird, bevor der Endteil 16 des Rohres 12 in den erweiterten Teil 14 des Rohres 10 eingeführt wird, die Oberfläche oder Wand 24 des Teils 16 mit Oberzügen des Verschlußmittels 22 und des Klebstoffes 20 gemäß der Darstellung in Fig. 1 folgendermaßen versehen.

Das Verschlußmittel 22 wird auf einen Bereich oder Teil der äußeren Wand 24 des Endteils 16 neben dessen offenem Ende aufgebracht. Es ist zwar möglich, viele Arten von elastischen Verschlußmitteln zu benutzen, um eine wirksame Abdichtung zwischen den Metallrohren zum Zweck der Herstellung von Verbindungen gemäß der Erfindung vorzusehen, es ist jedoch eines der in Wärme ausgehärteten Silikongummiprodukte benutzt worden, insbesondere das von der General Electric Company hergestellte Produkt G.E. 6424. Der Klebstoff 20 wird auf einen Bereich oder einen Teil der äußeren Wand des Endteils 16 neben dem Verschlußmittel 22 aufgebracht. Es ist zwar möglich, viele Arten von Klebstoffen zum Herstellen einer wirksamen Abdichtung zwischen den Metallrohren zu benutzen, um eine Rohrverbindung nach der Erfindung herzustellen, es ist jedoch ein bei Raumtemperatur aushärtendes Epoxidharzprodukt benutzt worden, und zwar das von der Dexter Corporation hergestellte Produkt 2 part Hycol 6C. Gemäß der Erfindung soll das an dem offenen Ende des Rohres 12 angeordnete Verschlußmittel 22 eine sofortige erste Dichtung zwischen den Rohren herstellen, während der Klebstoff

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20 die dauerhafte zweite Dichtung nach dem Aushärten bildet. Sowohl der Klebstoff 20 als auch das Verschlußmittel 22 können auf das Rohr 16 in irgendeiner zweckmäßigen Weise aufgebracht werden. Vorzugsweise ist ihre Dicke bei der Aufbringung in der gezeigten Ausführungsform jeweils wenigstens gleich dem Spalt oder etwas kleiner als der Spalt, der den Haltebereich 18 begrenzt.

Der überzogene Endteil des Rohres 12 wird in das vergrößerte oder erweiterte Ende 14 des Rohres 10 eingeführt, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Gemäß der Erfindung wird das äußere Rohr in wenigstens drei gegenseitigen Abstand aufweisenden Bereichen innerhalb des Gebietes der Rohrverbindung, in dem die Rohre ineinandergeschoben sind, genutet, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Die beiden Nuten 26 und 28 werden an den Längsenden des Verbindungsteils, in welchem die Rohre ineinandergeschoben sind, gebildet, während die dritte Nut 30 zwischen ihnen angeordnet wird. Die Nuten sind ringförmig und werden durch ein geeignetes Sick- und Preßwerkzeug gebildet, das vorzugsweise hydraulisch betätigt wird. Das Sickwerkzeug kann gemäß der Darstellung in Fig. 3 zwei Halbstempel 29a und 29b mit Vorsprüngen 31 aufweisen, die, wenn sie in der gezeigten Weise zusammengebracht werden, kreisringförmige Vorsprünge bilden, die die Rohre 10 und 12 zusammendrücken und sicken, um die Nuten 26, 28 und 30 und die ringförmigen Bereiche oder Taschen 32 und 34 zu bilden.

Die Bearbeitung mit dem in geeigneter Weise bemessenen Sickwerkzeug wird vorzugsweise bis zu dem Punkt ausgeführt, wo das äußere Rohr 11 das innere Rohr 12 leicht einspannt und die Schicht des Klebstoffes 20 und des Verschlußmittels 22 zwischen den Rohren an den Nuten zu einem dünnen Film verkleinert ist. Die weitere Verkleinerung des äußeren Rohres an den Nuten 26, 28 und 30 erfolgt so weit, daß sie zur tatsächlichen Verformung des inneren Rohres 12 führt, wie es in Fig. 3 zu erkennen ist. Diese Verformung des inneren Rohres 12 durch Nuten des äußeren Rohres 11 führt zur mechanischen Verriegelung der bei-

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den Rohre und ergibt drei getrennte ringförmige Dichtungen, während gleichzeitig der Haltebereich 18 unterteilt wird und die ringförmigen Taschen 32 und 34 zwischen den beiden Rohren gebildet werden. Der Klebstoff 20 und das Verschlußmittel 22 sind in den Taschen 32 bzw. 34 enthalten. Es sei angemerkt, daß der Klebstoff und das Verschlußmittel, die in den Taschen 32 und 34 enthalten sind, während des Herstellens der Nuten so zusammengedrückt werden, daß jegliche Hohlräume in beiden Bereichen effektiv beseitigt werden. Die radiale Abmessung des Haltebereiches 18 wird verkleinert, damit Taschen 32 und 34 geschaffen werden, die radiale Abmessungen zwischen 0,25 und 0,38 mm (0.010-0.015 inches) haben. Zu dieser Zeit bildet das Verschlußmittel 22 sowohl an der Nut 28 als auch in der Tasche 34 eine effektiv dichte Verbindung, die fluiddicht ist und keine weitere Bearbeitung erfordert. Die Unversehrtheit der Verbindung aufgrund der mechanischen Verriegelung der Nut 28 und des in der Tasche 34 enthaltenen Verschlußmittels 22 ist so, daß sich eine fluiddichte Verbindung ergibt, die eine Kältemittelfüllung zurückhält, während der bei Umgebungstemperatur aushärtbare Klebstoff aushärtet.

Insbesondere schafft die Erfindung zwei Dichtungsbereiche oder -taschen, von denen die Tasche 32 zwischen den Nuten 26 und 30 angeordnet ist und den Klebstoff 20 enthält, während die andere Tasche 34 zwischen den Nuten 30 und 28 angeordnet ist und das elastische Verschlußmittel 22 enthält.

In einer weiteren Ausführungsform, die in den Fig. 4-6 gezeigt ist, bezeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche Teile. In dieser Ausführungsform wird die anfängliche oder erste Dichtung durch einen 0-Ring 40 gebildet, der in vorliegendem Fall aus "Neopren" bestand. Eine Ringnut oder ein Ringkanal 42 ist in dem Einsteckteil 12 gebildet. Der Kanal 42 ist an einer Stelle auf der Länge des Teils 12 so angeordnet, daß er sich in der fertigen Rohrver-

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bindung, die in Pig. 6 gezeigt ist, innerhalb der Tasche 34 befindet. Der O-Ring hat einen kreisförmigen Querschnitt und ist so bemessen, daß er über die äußere Fläche 24 des Teils 12 zwischen etwa 0,30 und 0,43 mm (0.012-0.017 inches) vorsteht, wenn er gemäß der Darstellung in Fig. 4 in dem Kanal 42 angeordnet ist. Das Einsteckteil 12, das mit dem Klebstoff 20 und dem O-Ring 40 gemäß der Darstellung in Fig. 4 versehen ist, wird in den Teil 14 des Teils 10 eingeschoben, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Während des Verformungsvorganges, bei dem die Nuten 22, 28 und 30 gebildet werden, wird _: der 0-Ring in der Tasche 34 zwischen der unteren Fläche des Kanals 42 und der inneren Fläche des aufnehmenden Rohres 10 etwas unter Druck gehalten, wobei die Breite des Kanals so bemessen ist, daß dem O-Ring gestattet wird, sich im Querschnitt seitlich zu spreizen, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Die Unversehrtheit der Verbindung ist, wie bei der Ausführungsform von Fig. 1-3,aufgrund der mechanischen Verriegelung der Nut 28 und des 0-Ringes 40, der in der Tasche 34 enthalten ist, so, daß sich eine fluiddichte Verbindung ergibt, die eine Kältemittelfüllung wirksam zurückhält, während der bei Umgebungstemperatur aushärtbare Klebstoff 20 aushärtet.

Zusammenfassend sei festgestellt, daß die hier beschriebene Rohrverbindung in Verbindung mit einem Kältesystem und insbesondere in Verbindung mit der letzten oder abschließenden Verbindung des Systems benutzt wird. Die hier beschriebene abschließende Rohrverbindung gestattet, einen Kältemittelkreis auf dem Fließband fertigzustellen, unmittelbar bevor das System luftleer gemacht und mit Kältemittel gefüllt wird. Es ist erwünscht, daß die abschließende Verbindung einen leckdichten Verschluß bezüglich des Kältemittels oder Öls schafft, der sofort wirksam ist, ohne daß der zeitraubende zusätzliche Schritt des Erhitzens des Klebstoffes in der Verbindung zum Fertigstellen des Verschlusses erforderlich ist. Das elastische Verschlußmittel wird sowohl eine sofortige als auch eine langfristige Dichtung schaffen, obgleich von ihm verlangt wird, daß es eine sofortige Dichtung schafft, und es sei an-

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gemerkt, daß durch die Erfindung zwei wirksame langfristige Dichtungen geschaffen werden, die eine äußerst zuverlässige Verbindung ergeben, welche die Erfordernisse einer Massenproduktion erfüllt.

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Claims

Ansprüche :

Verfahren zum Verbinden von Rohren, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Bereitstellen eines ersten Rohres, das einen Endteil hat, der so bemessen ist, daß er den Endteil eines zweiten Rohres mit einem radialen Spalt zwischen den benachbarten Flächen, die miteinander zu verbinden sind, aufnimmt;

b) überziehen eines ersten Teils des zweiten Rohres mit einem bei Umgebungstemperatur aushärtbaren Klebstoff;

c) überziehen eines zweiten Teils des zweiten Rohres in einem Bereich zwischen dem Klebstoff und dem freien Ende desselben mit einem ausgehärteten elastischen Verschlußmittel;

d) Einschieben des zweiten Rohres in das erste Rohr, so daß sich die Verschlußmittel- und Klebstoffteile in dem radialen Spalt befinden;

e) Verformen der Rohre, um zwei axialen Abstand voneinander aufweisende Endnuten sowie eine mittlere Nut zwischen den Endnuten in der Außenfläche eines Teils des ersten Rohres zu bilden, der das zweite Rohr überlappt, und den Durchmesser des ersten Rohres zu verkleinern, damit das erste Rohr das zweite Rohr festklemmt, und das Verschlußmittel und den Klebstoff unterhalb der Nuten im wesentlichen auf die Dicke null zu verringern;

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f) Fortsetzen der Verformung beider Rohre radial nach innen, um den radialen Spalt zu einer ersten Tasche zwischen einer der Endnuten und der mittleren Nut, die das Verschlußmittel enthält, das einen ersten, sofortigen Abdichtbereich bildet, und einer zweiten Tasche zwischen der anderen Endnut und der mittleren Nut, die den bei Ungebungstemperatur aushärtbaren Klebstoff enthält, zu verformen; und

g) Aushärtenlassen des Klebstoffes bei Umgebungstemperatur während ausreichender Zeit, um einen zweiten Abdichtbereich zu schaffen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Schritt des Verformens der Rohre das Verschlußinittel in der ersten Tasche und der Klebstoff in der zweiten Tasche zusammengedrückt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Verschlußmittels und des Klebstoffes wenigstens gleich der des radialen Spalts oder größer als diese ist.
4. Rohrverbindung, gekennzeichnet durch:

a) ein erstes Rohr (10), das einen Endteil hat, der so bemessen ist, daß er den Endteil eines zweiten Rohres (12) mit radialem Spalt zwischen den benachbarten Flächen aufnimmt, die miteinander zu verbinden sind;

b) wobei ein erster Teil des Endteils des zweiten Rohres mit einem bei Umgebungstemperatur aushärtbaren Klebstoff (20) überzogen ist;

c) wobei ein zweiter Teil des Endteils des zweiten Rohres in einem Bereich zwischen dem Klebstoff und dem freien Ende desselben mit einem ausgehärteten elastischen Verschlußmittel (22) überzogen ist;

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d) mehrere Nuten (26, 28, 30), zu denen zwei gegenseitigen

axialen Abstand aufweisende Endnuten (26, 28) und eine mittlere Nut (30) zwischen den beiden Endnuten gehören, die in der äußeren Fläche eines Teils des ersten Rohres

(10) gebildet sind, der das zweite Rohr (12) überlappt, und so bemessen sind, daß der Durchmesser des ersten Rohres verkleinert ist und das erste Rohr das zweite Rohr einspannt, um das Verschlußmittel und den Klebstoff unterhalb der Nuten auf eine Dicke von im wesentlichen null zu verringern; und

e) eine erste Tasche (34), die zwischen einer der Endnuten und der mittleren Nut angeordnet ist, das Verschlußmittel (22) enthält und einen ersten, sofortigen Abdichtbereich bildet, und eine zweite Tasche (32), die zwischen der anderen Endnut und der mittleren Nut angeordnet ist, den aushärtbaren Klebstoff (20) enthält und einen zweiten, dauerhaften Abdichtbereich bildet, nachdem der Klebstoff ausgehärtet ist.
5. Rohrverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Verschlußmittels (22) und des Klebstoffes (20) wenigstens gleich der des radialen Spalts oder etwas kleiner als diese ist.
6. Rohrverbindung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch einen ringförmigen Kanal (42), der in dem Endteil des zweiten Rohres (12) zwischen einer (28) der Endnuten und der mittleren Nut (30) in dem ersten, sofortigen Abdichtbereich gebildet ist, und durch einen 0-Ring (40) , der in dem Kanal angeordnet und zwischen dem ersten und dem zweiten Rohr (10, 12) zusammengedrückt ist, um eine Dichtung in dem ersten, sofortigen Abdichtbereich zu bilden.

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