DE3490644C2 - Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Rohrkupplungsteils - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Rohrkupplungsteils aus einer einstückig ausgebildeten Überwurfmutter mit Druckflansch und einem Rohrstutzen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind verschiedene Arten von Rohrverbindungen bekannt, bei denen an einem Ende ein Schraub-Verbindungsstück vorgesehen ist. Diese Rohrverbindungen können als gerades Rohr oder als Rohrbogen ausgestaltet sein, wobei ihre anderen Enden verschiedene Ausbildungen haben können, z. B. eine Schraub-, Flansch-, Einsteckverbindung oder dergleichen.

Als ein typisches Beispiel für die verschiedenen Rohrverbindungen wird im folgenden auf einen kurzen Kunststoff-Rohrstutzen mit einem Schraubverbindungsstück an einem Ende und einer Flanschverbindung am anderen Ende Bezug genommen, wobei jedoch darauf hinzuweisen ist, daß dieses Beispiel nur der Erläuterung der Erfindung dient und diese nicht auf diese Art eines Verbindungsteils in einer Rohrleitung beschränkt sein soll.

Aus der japanischen Gebrauchsmuster-Anmeldungs-Veröffentlichung Nr. 56-1 44 873 (1981) ist ein Kunststoff-Rohrkupplungsteil bekannt, das auf der einen Seite unter Zuhilfenahme einer Überwurfmutter beispielsweise an ein Kugelventil und andererseits über einen Flansch an ein weiteres Rohrstück oder an eine weitere hydraulische Vorrichtung angeschlossen werden kann. Zum Anschluß an das Kugelventil unter Zuhilfenahme der Überwurfmutter ist ein kurzer Rohrstutzen mit einem Ansatzflansch ausgebildet, der dann durch einen Ringbund oder Druckflansch der Überwurfmutter gegen eine Stirnfläche am Kugelventil gedrückt wird. Der Druckflansch ist dementsprechend so anzuordnen, daß er zwischen dem Ansatzflansch einerseits und dem weiteren Anschlußflansch bzw. der Durchmesservergrößerung am anderen Ende des Rohrkupplungsteils zu liegen kommt, wobei eine Verschiebbarkeit der Überwurfmutter bezüglich des Rohrstutzens möglich sein muß. Es ist somit erforderlich, daß der Innendurchmesser des Druckflansches kleiner ist als der Außendurchmesser des Ansatzflansches.

Um unter diesen Voraussetzungen die Überwurfmutter am Rohrstutzen anzubringen, wird in der japanischen Gebrauchsmuster-Anmeldungs-Veröffentlichung Nr. 56-1 44 873 (1981) die Durchmesservergrößerung bzw. der Anschlußflansch am einen Ende des Rohrstutzens getrennt vom übrigen Rohrstutzen ausgebildet und eine Gewindeverbindung zwischen Rohrstutzen und Anschlußflansch vorgesehen. Bei abgenommenem Anschlußflansch kann dann die Überwurfmutter mit angeformtem Druckflansch auf den Rohrstutzen aufgeschoben werden. Auf den mit einem Außengewinde ausgestatteten Rohrstutzen wird anschließend unter Zuhilfenahme eines Klebemittels der Anschlußflansch aufgeschraubt.

Es hat sich gezeigt, daß bei einem derart aufgebauten Kunststoff-Rohrkupplungsteil im Bereich der Verbindung zwischen Rohrstutzen und Anschlußflansch schwingungs- und/oder dehnungsbedingte Spannungskonzentrationen auftreten, wobei die inneren Spannungen ihr Maximum im Bereich des Fußabschnittes der aufgeschraubten Durchmesservergrößerung bzw. des aufgeschraubten Anschlußflansches erreichen. Diese Spannungskonzentrationen sind darüber hinaus dort am größten, wo das Außengewinde des Rohrstutzens über eine Übergangsstufe am Außendurchmesser des Rohrstutzens ausläuft, so daß diese Stelle besonders rißgefährdet ist.

Um dieser Rißgefahr entgegenzutreten, wird in den Gebrauchsmuster-Anmeldungs-Veröffentlichungen 56-1 44 873 (1981) und 56-1 27 477 (1981) ein Kunststoff-Rohrkupplungsteil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 offenbart, bei dem eine einstückige Anbindung des Anschlußflansches an den Rohrstutzen vorgesehen wird. Der Hintergriff des Druckflansches der Überwurfmutter mit dem Ansatzflansch des Rohrstutzens erfolgt dadurch, daß in eine umlaufende Nut oder Kehle des Rohrstutzens ein Spreizring eingesetzt wird. Der Außendurchmesser des Frontendstücks des Rohrstutzens wird nach wie vor kleiner gehalten als der Innendurchmesser des Druckflansches der Überwurfmutter, die deshalb bei noch nicht montiertem Spreizring auf den Rohrstutzen aufgeschoben werden kann. Anschließend wird der Spreizring in die Nut des Rohrstutzens eingesetzt, wobei der Außendurchmesser des eingesetzten Spreizrings größer ist als der Innendurchmesser des Druckflansches der Überwurfmutter.

Auch bei dieser Art des Kunststoff-Rohrkupplungsteils kann der Fall auftreten, daß bei in axialer Richtung des Rohrstutzens oder einer Rohrleitung wirkenden äußeren Kräften das Frontendstück am Ansatzflansch des Rohrstutzens beschädigt oder der Spreizring in unerwünschtem Ausmaß aufgeweitet wird, so daß die Überwurfmutter frei kommt und die Rohrkupplung allmählich locker wird.

Man hat deshalb bereits erkannt, daß es wünschenswert ist, ein Kunststoff-Rohrkupplungsteil zu schaffen, bei dem sowohl eine einstückige Ausbildung der Überwurfmutter mit angeformtem Druckflansch als auch des Rohrstutzens mit einstückig angeformtem Ansatzflansch und Durchmesservergrößerung vorliegt. Verfahren, die eine Herstellung eines solchen Kunststoff-Rohrkupplungsteils erlauben, sind beispielsweise in der japanischen Gebrauchsmuster-Veröffentlichung Nr. 59-25 635 (1984) sowie in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 53-99 261 (1978) offenbart. Dabei wird beispielsweise eine Überwurfmutter mit Innengewinde vorgefertigt und eine hohle, zweiteilige Backe mit Außengewinde wird in die Überwurfmutter eingeschraubt. Die auf diese Weise zusammengefügten Teile werden in eine zweiteilige Form eingesetzt. Nachdem in die Backe ein Dorn eingeführt und in der Form festgelegt worden ist, wird plastifizierter Kunststoff in den von dem Dorn, der zweiteiligen Form, der Überwurfmutter und der zweiteiligen Backe definierten Hohlraum eingespritzt, der die Form des Rohrstutzens mit beidseitigen Flanschabschnitten hat. Anschließend wird die zweiteilige Form geöffnet und nach dem Abziehen der zweiteiligen Backe liegt ein Kunststoff-Rohrkupplungsteil mit einstückig ausgebildeter Überwurfmutter mit Druckflansch und ein Rohrstutzen vor, der an beiden Enden einen einstückig angeformten Flanschabschnitt hat. Dieses Verfahren ist jedoch mit folgenden Nachteilen verbunden:

• 1. Da es notwendig ist, die Überwurfmutter und die zweiteilige Backe nach dem Spritzgieß-Formvorgang zu trennen, muß die Länge des Rohrstutzens mindestens etwa doppelt so groß sein wie die axiale Breite der Überwurfmutter. Um dieser Forderung zu genügen, muß die Form nochmals in einer Radialebene geteilt werden.
• 2. Beim Kunststoff-Spritzvorgang kann geschmolzener Kunststoff in den Spalt zwischen der Überwurfmutter und der geteilten Backe eintreten, so daß nach dem Formvorgang in diesem Bereich ein Grat verbleibt.
• 3. Weil die Überwurfmutter und die geteilte Backe bei jedem Formvorgang des Kunststoff-Rohrkupplungsteils gesondert in die Form eingesetzt werden müssen, wird es schwierig, die Spritzgußmaschine leistungsfähig und wirtschaftlich einzusetzen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Rohrkupplungsteils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, mit dem es gelingt, auf wirtschaftliche Weise hochbelastbare Kunststoff-Rohrkupplungsteile mit einer einstückig ausgebildeten Überwurfmutter mit Druckflansch und einem Rohrstutzen zu schaffen, der an seinen beiden Enden im Durchmesser vergrößerte Abschnitte hat. Diese Aufgabe wird durch die Verfahrensschritte des Patentanspruchs 1 gelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auf wirtschaftliche Weise ein Kunststoff-Rohrkupplungsteil hergestellt werden, das einen Kunststoff-Rohrstutzen aufweist, an dessen wenigstens einem Ende eine Schraubverbindung und an dessen anderem Ende ein Bauteil, wie z. B. ein Anschlußflansch, der das Anbringen einer Überwurfmutter für die Schraubverbindung am Rohrstutzen nicht zuläßt und zur Erlangung einer hohen Festigkeit einstückig mit dem Rohrstutzen ausgebildet ist, vorgesehen sind. Die Verbindung der Überwurfmutter mit einstückig angeformtem Druckflansch mit dem Rohrstutzen erfolgt derart, daß der Druckflansch an der eigens geformten Überwurfmutter durch Erwärmen erweicht, dadurch vorübergehend in seinem Durchmesser erweitert und in diesem Zustand an den Ansatzflansch am Rohrstutzen des Kunststoff-Rohrkupplungsteils so angesetzt wird, daß er über den Ansatzflansch hinweggleitet, woraufhin der erweiterte Teil auf einen vorbestimmten kleineren Durchmesser vermindert wird, so daß ein ungewolltes Abziehen vom Rohrstutzen vermieden ist. Weil bei dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Rohrkupplungsteil der Rohrstutzen einstückig mit dem Ansatzflansch sowie mit der weiteren Durchmesservergrößerung ausgebildet ist, wird die Festigkeit in diesen Bereichen auf einem hohen Niveau gehalten. Dementsprechend besteht auch im zusammengebauten Zustand keine Gefahr eines ungewollten Lösens oder Brechens dieses wesentlichen Bestandteils des Kupplungsteils. Ferner tritt bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsvorgang das Problem der Bildung eines (Preß-)Grates nicht auf. Darüber hinaus zeigt sich, daß dann, wenn der Druckflansch der Überwurfmutter über den Ansatzflansch geführt bzw. gedrückt wird, der Druckflansch keinerlei übermäßiger Beanspruchung unterliegt, weil er im Durchmesser allmählich erweitert werden kann. Folglich wird auch die Qualität des Kunststoff-Rohrkupplungsteils durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht beeinträchtigt.

Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellenden Rohrkupplungsteils mit einem Rohrstutzen, an dem ein Flansch- und ein Schraubverbindungsabschnitt mit diesem als ein Teil ausgebildet sind;

Fig. 2 bis 4 Schnittdarstellungen zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kunststoff-Rohrkupplungsteils; und

Fig. 5 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 zeigt ein Kunststoff-Rohrkupplungsteil 1, das am einen Ende eines Rohrstutzens 7 eine Überwurfmutter 4 hinter einem mit dem Stutzen 7 einstückigen Ansatzflansch 5 und am anderen Ende eine Durchmesservergrößerung, d. h. ein mit dem Rohrstutzen einstückiges Anschlußstück, z. B. einen Flansch 3, aufweist. Weil das Anschlußstück 3 das Anbringen der Übermutter 4 am Rohrstutzen nicht zuläßt, ist es notwendig, daß ein Druckflansch 6 der Überwurfmutter mit dem Innendurchmesser D₁, der geringer ist als der Außendurchmesser d₁ des Ansatzflansches 5 des Rohrstutzens 7, über diesen Ansatzflansch 5 hinweg am Rohrstutzen angebracht wird.

Um diese Forderung zu erfüllen, wird erfindungsgemäß von dem Gedanken Gebrauch gemacht, das Material der Überwurfmutter 4 durch Erwärmen zu verformen. Dabei wird der Druckflansch 6 der Überwurfmutter durch Erwärmen in einem solchen Ausmaß erweicht, daß er im Durchmesser um einen geringen Betrag erweitert werden kann.

Wenn beispielsweise die Überwurfmutter 4 aus Polyvinylchlorid gefertigt ist, so wird sie zuerst durch Erwärmen auf 120-140°C erweicht, dann wird der Druckflansch 6 der Überwurfmutter im Durchmesser so erweitert, daß er wenigstens dem Außendurchmesser d₁ des Ansatzflansches 5 gleich oder etwas größer als dieser Durchmesser d₁ wird, und anschließend wird in diesem Zustand der Druckflansch 6 auf den Ansatzflansch 5 aufgebracht, so daß der Druckkragen in diesem erweiterten Zustand leicht rund um den Rohrstutzen 7 und hinter dem Ansatzflansch 5 montiert werden kann. Unmittelbar nachdem der Druckflansch 6 auf diese Weise vorübergehend und innerhalb seines elastischen Verformungsbereichs erweitert worden und plötzlich über den Ansatzflansch 6 gelangt ist, wird er im Durchmesser auf Grund der Rückstellkraft des Materials selbst im Durchmesser elastisch vermindert, so daß das Rohrkupplungsteil mit der daran angebrachten Überwurfmutter fertiggestellt ist. Falls der Druckflansch einer den elastischen Verformungsbereich übersteigenden Verformung ausgesetzt wird oder die elastische Rückstellkraft des Materials zu schwach sein sollte, so kann der ausgedehnte Druckflansch 6 unter Verwendung einer (nicht gezeigten) Einziehvorrichtung gekühlt werden, womit dasselbe Rohrkupplungsteil erhalten werden kann.

Die Fig. 2-4 zeigen das oben beschriebene Verfahren im einzelnen. Hierbei wird eine Montagevorrichtung in Form eines Kegelstumpfkörpers 1 dazu verwendet, den Durchmesser des durch Wärmeeinwirkung erweichten Druckflansches 6 an der Überwurfmutter 4 zu erweitern. Der Durchmesser am oberen Ende 11a der Montagevorrichtung 11 wird gleich dem oder etwas geringer als der Innendurchmesser D₁ des Druckflansches 6 gewählt, jedoch wird der Durchmesser des unteren Endes 11b der Montagevorrichtung 11, der am Ansatzflansch 5 anliegt, gleich dem Außendurchmesser d₁ dieses Flansches 5 gemacht, d. h., die Montagevorrichtung 11 wird als Kegelstumpf ausgebildet, dessen Mantelfläche allmählich vom oberen Ende 11a zum unteren Ende 11b hin konisch zunimmt, so daß er als Führung dient, wenn der Gewindeabschnitt in der Überwurfmutter 4 durch das Erwärmen etwas fehlerhaft wird, so kann ein kleiner Fehler in der Gewindeabmessung auftreten, was zu einer Verschlechterung in der Exaktheit der Schraubverbindung führt. Insofern muß das Erwärmen auf den Druckflansch 6 begrenzt werden, und der Durchmesser am unteren Ende der Montagevorrichtung 11 darf nicht größer sein als der Innendurchmesser des Gewindeabschnitts.

Zum Anbringen der Überwurfmutter 4 über den Ansatzflansch 5 wird der Rohrstutzen 7 mit aufwärts zeigendem Ansatzflansch 5 angeordnet und die Montagevorrichtung 11 konzentrisch auf die Stirnfläche des Ansatzflansches 5 gesetzt. Dann wird die Überwurfmutter 4, deren Druckflansch 6 konzentriert erwärmt worden ist, am oberen Ende der Montagevorrichtung 11 angeordnet und in Richtung der Pfeile B kräftig sowie kontinuierlich nach unten gedrückt. Das hat zum Ergebnis, daß, wie Fig. 3 zeigt, der durch Wärme erweichte Druckflansch 6 unter Erweiterung seines Durchmessers an der allmählich sich erweiternden Mantelfläche der Montagevorrichtung 11 nach unten rutscht, wobei am unteren Ende 11b der Montagevorrichtung 11 der Druckflansch 6 einen Durchmesser erlangt, der groß genug ist, um über den Ansatzflansch 5 zu gehen, so daß er plötzlich über diesen Flansch 5 hinweg und auf den Rohrstutzen 7 gelangt. Der dann auf dem Rohrstutzen 7 sich befindende Druckflansch 6 der Überwurfmutter 4 wird auf Grund der Rückstellkraft des Materials sofort im Durchmesser vermindert und geht in den in Fig. 4 gezeigten Zustand über. Falls die Rückstellkraft des Materials schwach ist, kann um die Außenumfangsfläche des Rohrstutzens 7 herum eine Vorrichtung zum Einziehen oder Verringern des Durchmessers der Überwurfmutter vorgesehen werden, die den Innendurchmesser des Druckflansches 6 auf ein vorbestimmtes Maß verkleinert.

Der Druckflansch 6 der Überwurfmutter 4 kann jedoch auch ohne die Verwendung der Montagevorrichtung 11 über den Ansatzflansch 5 hinweggebracht werden, wie Fig. 5 zeigt. Als Führungshilfe wird in diesem Fall von der Stirnfläche (obere Fläche in Fig. 8) des Ansatzflansches 5 am Rohrstutzen 7 ausgehend eine Abschrägung ausgebildet, die sich zur Durchmesservergrößerung, d. h. zum Flansch 3 hin erweitert, während an der Innenumfangsfläche 8 des Druckflansches 6 ebenfalls eine zu dessen Stirnfläche hin sich erweiternde Abschrägung ausgebildet wird. Wenn dann die Überwurfmutter im erwärmten Zustand in Richtung der Pfeile in Fig. 5 nach unten verlagert wird, so kommen die beiden Abschrägungen, die Führungsflächen bilden, in Gleitanlage miteinander, so daß der Durchmesser des Druckflansches 6 vergrößert wird, dieser über den Ansatzflansch 5 rutscht und sofort auf den Rohrstutzen 7 in gleicher Weise wie bei dem Vorgehen gemäß den Fig. 2-4 gelangt.

Die beiden erläuterten Ausführungsformen beziehen sich auf einen kurzen Kunststoff-Rohrstutzen, an dem einstückig einerseits ein Ansatzflansch für eine Schraubverbindung und andererseits eine Durchmesservergrößerung in Form eines Flanschverbindungsstücks vorgesehen sind. Wenn jedoch nur am einen Ende ein Schraubverbindungsstück mit Überwurfmutter ausgebildet wird, so kann am anderen Ende - neben dem Flanschverbindungsstück - eine Paß-, Schraub-, Gewinde- oder Einsteckverbindung vorhanden sein. Ferner kann die Erfindung auch auf ein T- oder V-förmiges Rohrstück mit einer Schraubverbindung am einen Ende Anwendung finden. Der Vorteil der Erfindung zeigt sich also in der Herstellung einer Schraubverbindung mit einem solchen Aufbau, der es nicht zuläßt, eine Überwurfmutter von einem anderen Teil her als von dem Rohrstutzen, an dem die Schraubverbindung vorgesehen ist, anzubringen.

Als Material für die Überwurfmutter des Rohrkupplungsteils, worauf die Erfindung Anwendung findet, kommt nicht nur Polyvinylchlorid, sondern auch irgendein anderes Kunstharz einschließlich Polypropylen und Polybutylen in Betracht, falls es die geforderte thermoplastische Verformbarkeit aufweist.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Rohrkupplungsteils aus einer einstückig ausgebildeten Überwurfmutter (4) mit Druckflansch (6) und einem Rohrstutzen (7), der an einem Ende einen Ansatzflansch (5) für das Angreifen des Druckflansches (6) und im Abstand davon eine weitere Durchmessergrößerung (3) hat, bei dem die Überwurfmutter (4) und der Rohrstutzen (7) zunächst unabhängig voneinander fertig ausgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckflansch (6) der Überwurfmutter (4) erwärmt wird, um ihn von einem harten Zustand in einen weichen, dehnbaren Zustand zu bringen, der Durchmesser des Druckflansches (6) unter Zuhilfenahme einer kegelstumpfförmigen Führung, die sich zum Ansatzflansch (5) hin erweitert, aufgeweitet wird, indem der erweichte Druckflansch (6) entlang der Führung auf den Ansatzflansch zu und über diesen hinweg verschoben wird, und anschließend der erweichte Druckflansch (6) unter Zuhilfenahme der elastischen Rückstellkraft des ausgedehnten Materials in seinem Durchmesser verringert wird, um dabei in Eingriff mit dem Ansatzflansch (5) zu gelangen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Führung ein auf die Stirnfläche des Ansatzflansches (5) aufgesetzter Kegelstumpfkörper (11) verwendet wird, entlang dem der Druckflansch (6) unter ständigem Aufweiten verschoben wird, bis er über den Ansatzflansch (5) hinweggeht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Führung eine Abschrägung der stirnseitigen Außenumfangsfläche des Ansatzflansches (5) herangezogen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf seiten der Überwurfmutter (4) im Bereich der Stirnseite des Druckflansches (6) eine abgeschrägte Innenumfangsfläche beim Aufschieben der Überwurfmutter (4) zur Aufweitung des Druckflansch-Durchmessers in Gleitkontakt mit der Außenumfangsfläche gelangt.