DE3129204C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Montagegerät zum Herstellen von Rohrverbindungen an Rohren aus Metall gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Rohrverbindungen dieser Art wird die feste Verbindung der ineinandergeschobenen Rohrenden dadurch bewirkt, daß mit dem axialen Aufpressen eines Spannrings die Rohrwandungen radial zusammengepreßt und dadurch gegeneinander verspannt werden. Der Spannring ist hierbei in der Regel so aus­ gebildet, daß seine innere Mantelfläche wenigstens einen ersten konischen Bereich, daran anschließend einen zylindrischen Bereich und hiernach einen zweiten konischen Bereich aufweist. Je nach Werkstoffart und Größe der zu verbindenden Rohre wird der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts und ebenso des zweiten konischen Abschnitts des Spannrings um einen bestimmten Betrag kleiner gewählt als der Außendurchmesser des aufgeweiteten Endabschnittes des zu verbindenden Rohres. Infolge dieser Gestaltung entstehen mit dem Aufpressen des Spann­ rings nach innen gerichtete Radialkräfte, die den aufgeweiteten Rohrabschnitt einschnüren und dadurch mit dem inneren Rohr fest verspannen. Metallrohre können auf diese Weise dauerhaft mecha­ nisch fest und strömungsmitteldicht miteinander verbunden werden.

Ein Montagegerät dieser Art ist aus der US-PS 31 24 874 bekannt. Zu diesem Gerät gehören zwei ringartige, die Rohrenden in der Betriebsstellung umschließende, gegeneinander bewegliche Spann­ backen, von denen jede aus zwei Hälften (Halbschellen) besteht, die an einem Ende der Halbschellen scharnierartig miteinander verbunden sind und bei denen an der diametral gegenüberliegenden Seite an einer Schelle eine schwenkbare Verriegelungslasche an­ gebracht ist, die mit ihrem freien Ende in eine Ausnehmung der anderen Halbschelle eingreifen kann, um so die beiden Halbschel­ len fest miteinander zu verbinden. An einer Spannbacke ist eine als Anschlag für den Spannring dienende Schulterfläche vorgesehen, während die andere Spannbacke eine innenliegende geteilte Klemmbacke aufweist. Mit Hilfe mehrerer hydraulischer Stellorgane, die über den Kreisumfang mit etwa gleichem Abstand voneinander verteilt sind, sind die beiden Spannbacken für den Spannvorgang gegen die Kraft mehrerer Rückstellfedern gegeneinander bewegbar. Bei dieser Bewegung wird ein Spann­ ring auf den aufgeweiteten Endabschnitt eines der beiden Rohre aufgepreßt.

Die Handhabung dieses Montagegerätes ist verhältnismäßig um­ ständlich und zeitaufwendig, denn vor jedem Spannvor­ gang müssen die Halbschellen der beiden Spannbacken zunächst in die Spreizstellung gebracht werden, um die zu verbindenden Rohre einlegen zu können. Hiernach sind die Halbschellen zu schließen und in ihrer Schließstellung dadurch zu sichern, daß an jeder Spannbacke die Verriegelungslasche in die Verriege­ lungsstellung eingeschwenkt wird. Erst jetzt, d. h. nach Ausfüh­ rung mehrerer Handgriffe, ist das Montagegerät betriebsbereit. Weiterhin weist dieses Gerät eine relativ hohe Anzahl von hydraulischen Stellorganen an jeder Spannbackenhälfte auf; dies bedingt ein entsprechend hohes Gewicht und führt auch zu einer höheren Störanfälligkeit.

Ein von der Wirkungsweise her anderes Montagegerät, welches zum Erzeugen von Kerben in einer Verbindungsmuffe dient, zeigt die BE-PS 6 89 960. Dieses Gerät dient dazu, in der Außenwandung einer Muffe, in der die Enden von zwei massiven Stangen schlüssig einliegen, umlaufende Nuten oder Kerben anzubringen, um so eine feste Verbindung zwischen Stangenende und Muffe zu erreichen. Zum Herstellen je einer umlaufenden Nut in der Nähe der Enden der Muffe in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen enthält das Montagegerät zwei bewegliche Spannbacken, die je aus zwei zangenartig aufklappbaren Halbschellen bestehen. Dabei dient ein Paar Halbschellen in der Schließstellung zum Halten der Stan­ genverbindung, während das andere Halbschellenpaar mit Hilfe eines hydraulischen Stellorgans aus der anfänglichen Spreiz- in die Schließstellung bewegbar ist und dabei durch radiales Zusammenpressen des Muffenwerkstoffes in der Mantelfläche der Muffe eine umlaufende Nut bzw. Kerbe erzeugt. Die hierbei vorge­ sehene axiale Beweglichkeit der einen Spannbacke gegen die andere dient lediglich dazu, die Halbschellen, die die Einkerbung bewir­ ken, in eine zweite Betriebsstellung in der Nähe des anderen Endes der Muffe zu bewegen. Insofern liegt bei diesem Montage­ gerät ein anderes Prinzip als bei dem Montagegerät der eingangs beschriebenen Art vor.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Montagegerät mit geringem Gewicht zum Herstellen von Rohrverbindungen an Rohren aus Metall bereitzu­ stellen, welches so beschaffen ist, daß es mit einem einfachen Handgriff durch bloßes Anlegen an die verbindenden Rohre in die Betriebsstellung gebracht und ebenso nach beendetem Verbindungs­ vorgang von den Rohren wieder abgenommen werden kann.

Ausgehend von einem Montagegerät der eingangs beschriebenen Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spannbacken an ihrer Aufnahmeseite für das quer zur Rohrachse gerichtete Anlegen des Gerätes an die zu verbindenden Rohre gabelartig ausgebildet sind, daß die Halbschellenteile der Klemmbacken mit einem verlängerten Schenkel je einen zweiarmi­ gen Hebel bilden, die an einer der beiden Spannbacken je an einem achsparal­ lelen Stift schwenkbar gelagert sind, daß die Klemmbacken in der Ruhestellung eine offene das Einlegen des Rohres erlaubende Spreizstellung einnehmen und daß an der gegenüberliegenden Spannbacke ein zu den Stiften achsparalleler zylindrischer Dorm mit einer konischen Spitze befestigt ist, dessen freies Ende während der Spann­ bewegung der Spannbacken zwischen die freien Schenkel der Klemm­ backen eindringt und dadurch eine Bewegung der Halbschellenteile aus der Spreiz- in die Schließstellung gegen die Rückstellkraft einer Feder bewirkt.

Das gewünschte einfache Anlegen des Montagegerätes an die zu verbindenden Rohre und ebenso das Abnehmen nach Fertigstellung einer Rohrverbindung ist dadurch erreichbar, daß die gegenein­ ander beweglichen Spannbacken an ihrer Aufnahmeseite gabelartig ausgebildet sind. Um an der kelchartigen Übergangsstelle zwischen dem aufgeweiteten und nicht aufgeweiteten Rohrabschnitt während des Spannvorganges dennoch eine sich über den ganzen Umfang erstreckende geschlossene Anlagefläche zu erzielen, sind an einer Spannbacke zangenartig bewegbare Klemmbacken gelagert, deren Halbschellenteile vor Beginn eines Verbindungsvorganges selbsttätig an der vorerwähnten kelchartigen Einschnürung des betreffenden Rohres zur Anlage kommen. Auf diese Weise ist eine gleichförmige Verteilung der entstehenden Druckkräfte über den gesamten Rohrumfang erzielbar, wodurch Verformungen infolge örtlich überhöhter Flächendrücke vermieden werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. So sind zur Vermeidung überhöhter Flächendrücke die Halbschellenteile der Klemmbacken an ihrer der gegenüberliegenden Spannbacke zugewandten Innenkante entspre­ chend dem Wandungsverlauf der konusartigen Übergangsstelle zwi­ schen dem aufgeweiteten und dem nicht aufgeweiteten Rohrabschnitt geformt.

Um Verklemmungen der Halbschellenteile nach einem Verspannungs­ vorgang zu vermeiden, ist es vorteilhaft, den Durchmesser der inneren Mantelflächen der Halbschellenteile im geschlossenen Zustand etwa 0,1 mm größer auszubilden als den Außendurchmesser des von innen umfaßten Rohres.

Für das Aufrechterhalten der Spreizstellung der Halbschellenteile der Klemmbacken wird zweckmäßigerweise eine Druckfeder eingesetzt, die mit ihren Enden auf die schwenkbar gelagerten Schenkel der Klemmbacken einwirkt.

Eine andere Weiterbildung dient dem Zweck, die Schließbewegung der Klemmbacken in eine Anfangsphase und eine kurze Endphase zu unterteilen. Erreicht wird dies bei einer ersten Ausführungsform dadurch, daß die Klemmbacken zwischen zwei Endstellungen auf den Stiften verschiebbar sind und an ihrer dem Gabelteil der zugehörigen Spannbacke benach­ barten Seite im Bereich ihrer Halbschellenteile Ansätze mit Keilflächen aufweisen, die mit korrespondierenden Keilflächen an den Schenkeln des Gabelteils in der letzten kurzen Phase der Schließbewegung der Spannbacken in Eingriff kommen und dabei das vollständige Schließen der Halbschellenteile bewirken. Damit die an den Stiften begrenzt verschiebbaren Klemmbacken selbsttätig ihre Ruhestellung einnehmen, ist jeder Klemmbacke eine eine parallel zum Stift verlaufende Rückstellkraft bewirkende Feder zugeordnet.

Das vollständige Schließen der Klemmbacken kann auch in anderer Weise bewirkt werden. So kann beispielsweise der zylindrische Abschnitt des Dorns Anschluß in einen zweiten konischen Abschnitt übergehen, der in der letzten Phase der Schließbewegung der Spannbacken das vollständige Schließen der Halbschellenteile bewirkt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dar­ gestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Montagegerät gemäß der Er­ findung mit einem hydraulischen Betätigungsorgan,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Montagegerätes,

Fig. 3 den Schnitt I-I aus Fig. 2, wobei die Klemmbacken geschlossen sind,

Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform eines Montagegerätes gemäß der Er­ findung,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Montagegerätes nach Fig. 4,

Fig. 6 den Schnitt der Spannbacken II-II aus Fig. 5, wobei die Klemmbacken geschlossen sind.

Das dargestellte Montagegerät besteht aus einem geeigneten metallischen Werk­ stoff wie z. B. Stahl. Es enthält zwei parallel gegeneinander bewegbare Spannbacken 1, 2. Zur Führung ist eine zylindrische Führungsstange 3 vorgesehen, die in einer der beiden Spannbacken 1, 2, z. B. in der Spannbacke 1, in einer Boh­ rung unbeweglich befestigt ist und in der anderen Spann­ backe 2 in einer Bohrung gleitend geführt ist. An den freien Enden sind die Spannbacken 1; 2 als gleichgerichte­ te, im wesentlichen U-förmige Gabeln ausgebildet, in deren Öffnungen die miteinander zu verbindenden Rohre aus Metall einlegbar sind. Das Rohr 5 ist mit einem erweiterten End­ abschnitt 6 versehen, in den das Ende des Rohres 4 schlüs­ sig eingeschoben ist. Die feste Verbindung der beiden Roh­ re 5, 6 wird bewirkt durch einen Spannring 7, der auf den aufgeweiteten Abscnitt 6 des Rohres 5 von der Stirnseite her auf­ gepreßt wird.

Die Öffnung des Spannringes 7 ist an der Aufdrück­ seite zur Erleichterung des Aufschiebens auf den aufgeweiteten Abschnitt des Rohres 5 konisch ausgebildet. Im Anschluß hieran folgt ein zylindrischer Abschnitt, dessen Innendurchmesser je nach Werkstoffart und gewünschter Verspannung um einen bestimmten Betrag kleiner bemessen ist als der Außen­ durchmesser des aufgeweiteten Abschnitts 6 des Rohres 5 im Ausgangszu­ stand. Dem zylindrischen Abschnitt folgt ein zweiter koni­ scher Abschnitt am rückwärtigen Ende des Spannrings 7.

Die Gabel der Spannbacke 1 ist in einen inneren und einen äußeren Gabelabschnitt unterteilt. Die Weite des inneren Gabelabschnitts ist so bemessen, daß der Spannring 7 nahezu spielfrei in diesen Abschnitt einlegbar ist, wo­ bei die innere Lagerstelle halbrund geformt ist mit einem Durchmesser, der praktisch dem Außendurchmesser des Spannrings 7 entspricht. In dem rückwärtigen Gabel­ abschnitt hat die Gabelöffnung eine Innenweite, die klei­ ner ist als im inneren Abschnitt, aber größer ist als der Außendurchmesser des Rohres 4. Den Übergang vom inne­ ren Gabelabschnitt zum äußeren Gabelabschnitt bildet eine senkrecht zur Rohrachse stehende Schulterfläche 8, die als axialer Anschlag für den Spannring 7 dient.

Die Spannbacke 2 setzt sich zusammen aus einen feststehen­ den äußeren Gabelteil 9 und aus zwei zangenartig beweg­ baren Klemmbacken 10. Die Gabelöffnung des äußeren Gabel­ teils 9 entspricht der Gabelöffnung im äußeren Abschnitt der Spannbacke 1. Die Klemmbacken 10 sind als zweiarmige Hebel ausgebildet, wobei jede Klemmbacke an einem Stift 11 gelagert ist, der seinerseits mit seinen Enden unbeweg­ lich in Bohrungen der Spannbacke 2 gehalten ist. An den äußeren Enden sind die Klemmbacken 10 in der Art von spie­ gelbildlich zueinander stehenden Halbschellen 12 ausgebil­ det, deren innere Mantelflächen dem Umfang des Rohres 5 angepaßt sind. Um unerwünschte Verklemmungen der Klemm­ backen 10 am Rohr 5 zu vermeiden, ist der Innendurchmesser der von den Halbschellen 12 umschlossenen kreisrunden Öffnung im geschlossenen Zustand etwa 0,1 mm größer als der Außendurchmesser des Rohres 5.

An der der Spannbacke 1 zugewandten Innenkante 13 sind die inneren Mantelflächen der Halbschellen 12 so profiliert, daß ihre Kontur dem Wandungsverlauf der Übergangsstelle zwischen dem zylindrischen Rohr 5 und dem aufgeweiteten Abschnitt 6 des Rohres 5 entspricht. Auf diese Weise bilden die ge­ schlossenen Klemmbacken 10 ein formschlüssiges Widerlager für den Trichteransatz des aufgeweiteten Abschnittes 6, welches die axial gerichtete Druckkraft gleichförmig auf­ nimmt, die für das Aufpressen des Spannrings 7 auf den aufgeweiteten Abschnitt 6 notwendig ist.

Zwischen den Spannbacken 1, 2 ist eine Schraubendruckfe­ der 14 angeordnet, deren Enden in Sackbohrungen der Spann­ backen 1, 2 gelagert sind und deren Federkraft die Spannbacken 1, 2 in der in der Zeichnung dargestellten Offenstellung zu halten sucht. Ebenso ist bei den Klemmbacken 10 eine das Spreizen derselben bewirkende Druckfeder 15 vorgese­ hen. Werden die Spannbacken 1, 2 gegeneinander bewegt, werden zugleich die Klemmbacken 10 selbsttätig geschlos­ sen. Hervorgerufen wird dies mit einem an der Spannbacke 1 starr befestigten Dorn 16 mit einer konischen Spitze 17, die beim Zusammendrücken der Spannbacken 1, 2 in den Spalt zwischen den inneren Armen der als zweiarmi­ ge Hebel ausgebildeten Klemmbacken 10 eindringt und dabei diese Arme auseinanderdrückt. Mit dem Eindringen des zy­ lindrischen Abschnitts des Dorns 16 sind die Klemm­ backen 10 nahezu vollständig geschlossen. Der restliche Teil der Schließbewegung erfolgt erst kurz vor Beendigung der Schließbewegung der Spannbacken 1; 2. Erreicht wird dies bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3 auf folgen­ de Weise:

Die Klemmbacken 10 sind auf den Stiften 11 zwischen zwei Endstellungen verschiebbar. In der Ruhestellung nehmen sie die der Spannbacke 1 näherliegende Endstellung ein, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Bei einer Verschiebung in die andere Endstellung ist eine elastische Rückstell­ kraft zu überwinden, die bei dem Ausführungsbeispiel von einer Feder hervorgerufen wird. An jeder Klemmbacke 10 liegt auf der von der Spannbacke 1 abgewandten Seite eine Kugel 18 an, die unter der Krafteinwirkung einer Druckfe­ der 19 steht, die sich in einer Bohrung 20 erstreckt und an ihrem anderen Ende an einer Madenschraube 21 abgestützt ist.

Wie der Querschnitt in Fig. 3 zeigt, sind an den Klemm­ backen 10 an der von der Spannbacke 1 abgewandten Seite im Bereich der Gabelschenkel Ansätze 42 mit schräg nach außen verlaufenden Keilflächen 43 vorgesehen. Kurz vor dem Erreichen der Schließstellung der Klemmbacken 10 kommen diese Keilflächen 43 mit korrespondierenden Keilflächen 44 an den feststehenden Schenkeln des äußeren Gabelteils 9 in Druckberührung. Durch die beim Aufpressen des Spannungsrings 7 auf die Klemmbacken 10 ausgeübte axiale Druckkraft werden die Klemmbacken 10 aus der in Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung in die andere Endstellung bewegt, wobei an den in Eingriff stehenden Keil­ flächen 43, 44 eine Relativverschiebung auftritt, die eine resultierende Kraft auf die Klemmbacken 10 im Schließsinne hervorruft, womit das endgültige Schließen der Klemmbacken 10 bewirkt wird.

Nach erfolgter Herstellung einer Rohrverbindung werden mit der einsetzenden Öffnungsbewegung der Spannbacken 1; 2 zu­ gleich die Klemmbacken 10 geringfügig geöffnet, da sie durch die Einwirkung der von den Druckfedern 19 hervorgerufenen Rückstellkräfte nach Wegfall der axialen Druckkraft in ihre Ausgangslage zurückbewegt werden. Das vollständige Öffnen der Klemmbacken 10 erfolgt gegen Ende der Öffnungs­ bewegung der Spannbacken 1; 2, wenn die Spitze 17 des Dorns 16 nicht mehr auf die inneren Arme der Klemm­ backen 10 einwirkt.

Zur Betätigung der Spannbacken 1; 2 im Schließsinn kann ein beliebig wirkendes Stellorgan benutzt werden. Die Zeichnung zeigt die Anwen­ dung eines druckmittelbetriebenen Stellorgans unter Ver­ wendung einer Kolben-Zylinder-Anordnung, dessen Arbeitsweise aus der Zeichnung hervorgeht und daher im einzelnen nicht weiter erläutert zu werden braucht.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 bis 6 wird die ab­ schließende Schließbewegung der Klemmbacken 10 mit anderen konstruktiven Mitteln herbeigeführt. Im übrigen ist bei dieser Ausführungsform Übereinstimmung mit der Ausführungs­ form der Fig. 1 bis 3 gegeben. Die übereinstimmenden Bau­ teile sind deshalb mit den gleichen Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet.

Die Klemmbacken 10 sind im Gegensatz zur vorstehend be­ schriebenen Ausführungsform axial unverschieblich gela­ gert. Der Dorn 16 enthält ebenfalls eine konische Spitze und einen daran anschließenden zylindrischen Ab­ schnitt. Am Ende desselben befindet sich ein zweiter ko­ nischer Abschnitt 45, der erst unmittelbar vor Erreichen der Schließstellung der Spannbacken 1; 2 mit den inneren Armen der Klemmbacken 10 in Berührung kommt. Das Eindrin­ gen des zweiten konischen Abschnittes 45 des Dorns 16 in den Spalt zwischen den inneren Armen bewirkt ein zusätzliches Sprei­ zen derselben und damit das vollständige Schließen der Klemmbacken 10.

Claims (7)

1. Montagegerät zum Herstellen von Rohrverbindungen an Rohren aus Metall, bei denen das Ende eines Rohres in einen aufgewei­ teten Endabschnitt eines anderen Rohres schlüssig einsetzbar ist und auf den aufgeweiteten Abschnitt von seiner Stirnseite her ein Spannring axial aufpreßbar ist, mit zwei gegenein­ ander beweglichen Spannbacken, von denen eine eine als Anschlag für den Spannring dienende Schulterfläche und die andere halbschellenartige Klemmbacken aufweist, und mit einem hydrau­ lischen Betätigungsorgan für die Spannbacken, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (1; 2) an ihrer Aufnahmeseite für das quer zur Rohrachse gerich­ tete Anlegen des Gerätes an die zu verbindenden Rohre (4; 5) gabelartig ausgebildet sind, daß die Halbschellenteile (12) der Klemmbacken (10) mit einem verlängerten Schenkel je einen zwei­ armigen Hebel bilden, die an einer (2) der beiden Spannbacken (1; 2) je an einem achsparallelen Stift (11) schwenkbar gelagert sind, daß die Klemmbacken (10) in der Ruhestellung eine offene, das Einlegen des Rohres (5) erlaubende Spreizstellung ein­ nehmen können und daß an der gegenüberliegenden Spannbacke (1) ein zu den Stiften (11) achsparalleler zylindrischer Dorn (16) mit einer konischen Spitze (17) befestigt ist, dessen freies Ende während der Spannbewegung der Spannbacken (1, 2) zwischen die freien Schenkel der Klemmbacken (10) ein­ dringt und dadurch eine Bewegung der Halbschellenteile (12) aus der Spreiz- in die Schließstellung gegen die Rückstellkraft einer Feder (14) bewirkt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halb­ schellenteile (12) der Klemmbacken (10) an ihren der gegenüber­ liegenden Spannbacke (1) zugewandten Innenkante (13) entsprechend dem Wandungsverlauf der konusartigen Übergangsstelle zwischen dem aufgeweiteten und dem nicht aufgeweiteten Rohrabschnitt geformt sind.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der inneren Mantelfläche der Halbschellenteile (12) im geschlossenen Zustand etwa 0,1 mm größer ist als der Außendurchmesser des von ihnen umfaßten Rohres (5).

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen den Klemmbacken (10) eine das Spreizen der Halbschellenteile (12) bewirkende Druckfeder (15) angeordnet ist.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Klemmbacken (10) zwischen zwei Endstellungen auf den Stiften (11) verschiebbar sind und an ihrer dem Gabelteil (9) der Spannbacke (2) benachbarten Seite im Bereich ihrer Halbschellenteile (12) Ansätze (42) mit Keilflächen (43) aufwei­ sen, die mit korrespondierenden Keilflächen (44) an den Schen­ keln des Gabelteils (9) in der letzten Phase der Schließbewegung der Spannbacken (1; 2) in Eingriff kommen und das vollständige Schließen der Halbschellenteile (12) bewirken.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Klemmbacke (10) eine eine parallel zum Stift (11) verlaufende Rückstellkraft bewirkende Feder (19) zugeordnet ist.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der zylindrische Abschnitt des Dorns (16) in einen zweiten konischen Abschnitt (45) übergeht, der in der letzten Phase der Schließbewegung der Spannbacken (1; 2) das vollständige Schlie­ ßen der Halbschellenteile (12) bewirkt.