DE3610427C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vormontage und Endmontage einer Schneidringverbindung mit einem mit einem einen sich nach außen erweiternden In­ nenkegel zur teilweisen Aufnahme des Schneidringes aufwei­ senden Körper zu verbindenden Rohr, wobei der Schneidring bei der Vormontage über eine auf ihn einwirkende Axialkraft mit einem an dem dem Körper zugewanden Ende des Schneid­ ringes angeordneten, sich zum Ende hin verjüngenden Außenke­ gel in einen Innenkegel eines Vormontagekörper eingepreßt wird.

Eine Montagevorrichtung zur Vormontage eines Schneidringes auf einem Rohr ist bekannt (DE-PS 19 57 565). Bei der be­ kannten Vorrichtung wird der Schneidring mittels eines hy­ draulisch beaufschlagten Kraftkolbens, der mit einem ein­ stellbaren Druckbegrenzungsventil versehen ist, in eine mit einem Innenkegel versehene Büchse zur Herstellung der Schneidring-Rohrverbindung eingepreßt.

Bei der bekannten Vorrichtung ist jedem Rohrdurchmesser ein spezieller Matrizen-Einsatz zugeordnet, der gleichzeitig als Einstellorgan für die hydraulische Druckbegrenzung dient.

Der Zweck dieser Ausführung liegt darin, daß die Vormontage­ kraft an die entsprechenden Rohrdurchmesser und damit an die Schneidringgröße anpaßbar ist.

Bei der beschriebenen Vormontagevorrichtung ist es von Nach­ teil, daß nicht gewährleistet ist, daß der den Schneidring mit dem Rohr verbindende Einschneidvorgang bei der Vormonta­ ge vollständig abgeschlossen ist, so daß bei der Fertigmon­ tage ein undefiniertes weiteres Einschneiden vorgenommen wird, mit der gleichzeitig eine Einschnürung des Rohres ver­ bunden ist.

Es kann damit nicht gewährleistet werden, daß die Ein­ schneidtiefe der Schneiden des Schneidringes tief genug ist, um eine ausreichende axiale Ausreißfestigkeit für das Rohr unter pulsierender Beanspruchung zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schneidring­ verbindung zu schaffen, die ein gegenüber dem Stand der Technik sicheres Einschneiden des Schneidringes in das Rohr gewährleistet, und damit die axiale Ausreißfestigkeit für das Rohr bei schwingender Beanspruchung erhöht und darüber hinaus niedrigere Anzugskräfte bei der Fertigmontage er­ laubt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Schneidring bei der Vormontage mittels einer, die bei der Montage auftretende Axialkraft übersteigenden Axialkraft in den Innenkegel des Vormontagekörpers eingepreßt wird, wobei der Axialweg des Schneidringes im Innenkegel des Vormontage­ körpers etwa dem 1,5- bis 2fachen Wert des bei der herkömm­ lichen Vormontage auftretenden Wertes entspricht, und daß die bei der Vormontage hergestellte Rohr-Schneidring-Verbin­ dung bei der Fertigmontage einer ein weiteres Einschneiden des Schneidringes vermeidenden, nur eine Einschnürung des Rohres bewirkenden Axialbewegung unterworfen wird.

Durch die bei der Vormontage auf den Schneidring einwirkende erhöhte Axialkraft wird ein wesentlich tiefergehendes Ein­ schneiden der Schneiden des Schneidringes in das Rohr unter weitgehender Vermeidung einer Einschnürung bewirkt. Die für die Fertigmontage vorgesehene Rest-Axialbewegung, die durch einen im Vormontagekörper gegenüber dem Fertigmontagekörper zur Einsteckseite des Rohres hin versetzten Axialanschlag für das Rohr bewirkt wird, kann durch das angegebene Verfah­ ren exakt definiert werden, und beschränkt sich in ihrer Auswirkung auf die Herstellung einer Dichtfläche zwischen dem dem Körper zugewandten Außenkegel des Schneidringes und dem hiermit korrespondierenden Innenkegel des Körpers. Die Vefahrensschritte des Einschneidens der Schneiden des Schneidringes in das Rohr und der Herstellung einer dichtenden Verbindung sind daher vollständig voneinander getrennt.

Hieraus resultiert eine in der höheren erreichbaren radialen Flächenpressung begründete größere Dichtigkeit der Schneid­ ringverbindung.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß das Rohr bei der Vormontage an seiner Innenwandung abgestützt wird.

Diese Ausführung gewährleistet auch bei dünnwandigen Rohren, daß der Einschneidvorgang bei der Vormontage und die Her­ stellung einer dichtenden Verbindung bei der Fertigmontage voneinander getrennt sind.

Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Vorrichtung vorge­ sehen, die sich dadurch auszeichnet, daß ausgehend von dem am Vormontagekörper vorgesehenen, der Aufnahme des Schnei­ dringens dienenden, sich nach außen erweiternden Innenkegel eine an ihrem innen liegenden Ende einen radial nach innen weisenden Anschlag für das Rohr aufweisende zylindrische Bohrung vorgesehen ist, wobei der radial nach innen weisende Anschlag derart angeordnet ist, daß das Rohr bezogen auf den Innenkegel in einer eine um ein Maß x kürzere Eindringtiefe gegenüber der Fertimontage aufweisenden Stellung axial ab­ gestützt ist, und daß ein konzentrisch zur Bohrung angeord­ neter, das Rohr bei der Vormontage innen stützender zylin­ rischer Zapfen am Vormontagekörper vorgesehen ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung wird erreicht, daß die Vormontage sich auf den reinen Ein­ schneidvorgang der Schneiden des Schneidringes in das Rohr beschränkt, da der das Rohr innen stützende zylindrische Zapfen keine Einschnürung des Rohres zuläßt.

Darüber hinaus wird durch die um das Maß x verringerte Tiefe des Axialanschlages für die Fertigmontage ein restlicher Axialweg ermöglicht.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß der Innenkegel im Vormontagekörper unter Beibehal­ tung des Kegelwinkels in jedem Radialschnitt einen gegenüber dem Innenkegel des Fertigmontagekörpers größeren Innendurch­ messer aufweist, wobei die Anordnung des Anschlages für das Rohr der Anordnung im Fertigmontagekörper entspricht.

Bei dieser Ausführung wird der restliche Axialweg für die Fertigmontage durch eine größere Öffnungsweite des Innenke­ gels am Vormontagekörper erreicht. In diesem Fall stimmt die Tiefe des axialen Anschlages mit der Tiefe desselben bei der Fertigmontage überein.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der das Rohr innen stützende, zylindrische Zapfen auswechselbar ist.

Hier ist eine einfache Anpassung des das Rohr bei der Vor­ montage innen stützenden zylindrischen Ansatzes an die Wand­ stärke des Rohres möglich.

Nach einer weiteren wesentlichen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der das Rohr innen stützende Zapfen mit mehreren von einer kegeligen Innenbohrung ausgehenden, sich radial nach außen erstreckenden, durchgehenen Schlitzen versehen ist und ein Stößel in die kegelige Innenbohrung durch Kraftbetätigung einführbar ist.

Diese Ausführung hat den Vorteil, daß der innen stützende Zapfen über das Einführen des Stößels in die kegelige Innen­ bohrung dem jeweils effektiven Innendurchmesser des Rohres angepaßt werden kann, wodurch auch Toleranzen in der Wand­ stärke des Rohres überbrückt werden können und darüber hin­ aus durch Zurückstellen des Stößels eine klemmfreie Endnahme des Rohres aus der Vormontagevorrichtung ermöglicht.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Teillängsschnitt eines Vormontage­ körpers bei der Herstellung der Verbin­ dung Schneidring-Rohr,

Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine Rohrverbin­ dung mit einem für die Fertigmontage vor­ gesehenen Körper,

Fig. 3 die Kraft/Wegdiagramme für die Vormonta­ ge und für die Fertigmontage nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, und

Fig. 4 die Kraft/Wegdiagramme für die Vormonta­ ge und die Fertigmontage nach dem Stand der Technik,

Fig. 5 Längsschnitt, einen durch die Bewegung eines Stößels an den Innendurchmesser des Rohres anpaßbaren, das Rohr innen stützenden Ansatz,

Fig. 6 einen Teillängsschnitt durch einen Vor­ montagekörper mit einem in jedem Radial­ schnitt gegenüber dem Innenkegel des Fertigmontagekörpers kleineren Innen­ durchmesser des Innenkegels am Vormon­ tagekörper,

Fig. 7 die Axialabstützung des Rohres bei der Vormontage, und

Fig. 8 die Axialabstüttzung des Rohres bei der Fertigmontage.

In der Fig. 1 ist ein Vormontagekörper 1 dargestellt, der mit einem zum Innenkegel 2 des Fertigmontagekörpers 8 iden­ tischen Innenkegel 2 a versehen ist. An den Innenkegel schließt sich axial nach innen eine zylindrische Bohrung 13 an, die durch einen radial nach innen weisenden umlaufenden Anschlag 12 begrenzt ist.

Gegenüber der vom äußeren Auslauf des Innenkegels gemessenen Eindringtiefe t für das Rohr 7 beim Fertigmontagekörper 8 (Fig. 2) weist der Vormontagekörper 1 eine um das Maß x ver­ ringerte Eindringtiefe auf.

Mit dem Vormontagekörper 1 in der Fig. 1 ist hier ein zylin­ drischer Zapfen 6 fest verbunden, dessen Aufgabe es ist, ein mit dem Schneidring 4 zu verbindendes dünnwandiges Rohr 7 bei der Vormontage radial von innen abzustützen. In einer nicht dargestellten Ausführung kann der zylindrische Zapfen 6 als Wechselzapfen ausgebildet sein, um seinen Durchmesser unterschiedlichen Wandstärken der aufzunehmenden Rohre 7 an­ passen zu können. Bei ausreichend dickwandigen Rohren kann auch ganz auf den Zapfen 6 verzichet werden.

Die zur Herstellung der Verbindung des Schneidringes 4 mit dem Rohr 7 notwendige Axialkraft F _A wird über einen Druck­ stempel 5 aufgebracht, der mit einer zu der ihm zugewandten Außenfläche des Schneidringes 4 korrespondierenden Wirkflä­ che versehen ist.

Die Axialkraft F _A kann dabei hydraulisch, pneumatisch oder durch mechanische Einwirkung aufgebracht werden. Vorausset­ zung für die vorteilhafte Wirkung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens ist, daß die Axialkraft F _A , die zur Fertigmontage notwendige Axialkraft übersteigt und damit in Verbindung mit der inneren Abstützung des Rohres 7 durch den Zapfen 6 ein verstärktes Eindringen der Schneiden 3 des Schneidringes 4 in das Rohr 7 bei vergrößertem Axialweg ohne Einschnürung bewirkt wird.

Damit wird sichergestellt, daß der Schneidvorgang während der Vormontage beendet ist und bei der Fertigmontage hierfür keine Axialkraft mehr aufgebracht werden muß.

In der Fig. 2 ist die Fertigmontage der Schneidring-Verbin­ dung dargestellt. Der in der Fig. 2 dargestellte Körper 8 für die Fertimontage unterscheidet sich von dem Vormontage­ körper lediglich durch die um das Maß x größere Einstechtie­ fe für den Anschlag 12. Hierdurch bleibt für die Fertigmon­ tage ein Restweg von der Größe x, um die das Rohr 7 mit dem fest mit ihm verbundenen Schneidring 4 weiter in den Körper 8 eingedrückt wird, wobei dieser Restweg für die Herstellung einer dichtenden Verbindung zwischen dem Innenkegel 2 des Körpers 8 und einem korrespondierenden Außenkegel am Schneid­ ring 4 genutzt wird. Da kein tieferes Einschneiden mehr stattfinden kann, weil das Rohr 7 keine axiale Abstützung mehr erfährt, wird das Rohr 7 im Verbindungsbereich mit dem Schneidring 4 jetzt einer Einschnürung unterworfen.

In den beiden Diagrammen für die Vormontage und für die Fer­ tigmontage der Fig. 3 ist der Axialweg des Schneidringes 4 im Vormontagekörper und im Körper in Umdrehungen für die bei der Fertigmontage benutzte Befestigungsmutter angegeben. Hierdurch ist ein besserer Vergleich mit den in der Fig. 4 dargestellten Diagrammen möglich, die die herkömmliche Mon­ tagemethode darstellen, und bei der die Vormontage und die Fertigmontage vorgegebene Mutterumdrehungen angegeben werden.

Im Vergleich mit der Fig. 4 ist erkennbar, daß bei der er­ findungsgemäßen Vormontage eine wesentlich höhere Axialkraft F _A aufgebracht wird, die etwa 1,5 Umdrehungen einer Befesti­ gungsmutter entsprechen. Dementsprechend vergrößert sich auch der Axialweg des Schneidringes 4.

Bei der Fertimontage ergibt sich bis zum Anstoßen des Roh­ res 7 an den Anschlag 12 ein kurvenförmiger Verlauf des an der Befestigungsmutter anstehenden Anzugsdrehmomentes, das sich aus der Reibung zwischen dem Innenkegel 2 des Körpers 8 und dem korrespondierenden Außenkegel des Schneidringes 4 und der für die Einschnürung des Rohres 7 notwendigen Axial­ kraft ergibt.

Bei Anstoßen des Rohres 7 gegen den axialen Anschlag 12 stellt sich ein sprunghafter Anstieg (gestrichelt darge­ stellt) des Anzugsdrehmomentes ein und die Montageperson erkennt deutlich das Vorhandensein des Montageendes.

Aus der Fig. 4 ist erkennbar, daß die Axialkraft für die Vormontage des Schneidringes 4 auf dem Rohr 7 etwa der bei einer Umdrehung der Befestigungsmutter sich einstellenden Axialkraft ergibt. Die Axialkraft kan selbstverständlich auch hier durch Einwirken eines Druckstempels, der hydrau­ lisch oder wie bereits oben beschrieben, anders betätigbar ist, erreicht werden.

Bei der herkömmlichen Herstellung der Rohrverbindung tritt bei der Fertigmontage zuerst ein sehr starker Drehmomentan­ stieg bezogen auf den Anzugswinkel der Befestigungsmutter ein, der nachdem die bei der Vormontage erzeugte Vorspannung wieder erreicht wurde, an der mit Druckpunkt bezeichneten Stelle eine Abflachung erfährt, wobei der Schneidring weiter in das Rohr einschneidet.

Hierdurch besteht die Gefahr, daß bei der Montage der Rohr­ verbindung, die Mutter überzogen wird und hierbei die gesam­ te Rohrverschraubung durch plastische Verformung in ihrer Wirkung beeinträchtigt wird.

Andererseits geschieht es häufig, daß Muttern bei der Vor­ montage nur lose angezogen werden, um nach Herstellung aller Verbindungen festgezogen zu werden. Falls hier eine Mutter vergessen wird, reißt das zugeordnete Rohr bei der herkömm­ lichen Vormontage aus, was durch das erfindungsgemäße Ver­ fahren vermieden wird.

In der Fig. 5 ist ein Vormontagekörper 1 dargestellt, in dem ein zylindrischer Zapfen 6 gehalten ist, der im Wirkbereich des Schneidringes 4 mit einer kegeligen Bohrung 14 versehen ist, in der ein Stößel 10 kraftbetätigt axial bewegbar ist.

In Verbindung mit im Bereich der kegeligen Bohrung 14 vorge­ sehenen Schlitzen 9 kann der zylindrische Zapfen 6 im Wirk­ bereich des Schneidringes 4 durch Axialbewegung des Stößels 10 den jeweiligen Innendurchmesser des Rohres 7 angepaßt werden.

Die Axialbewegung des Stößels 10 kann durch einen Zugstempel 15 mittels einer geeigneten Betätigungsvorrichtung bewirkt werden.

Die Fig. 6 zeigt eine Ausführung des Vormontagekörpers, bei der der mit dem Außenkegel des Schneidringes 4 korrespon­ dierende Innenkegel 11 in jedem Radialschnitt einen gegen­ über dem Innenkegel 20 (gestrichelt dargestellt) des für die Fertigmontage vorgesehenen Körpers 8 einen kleineren Durch­ messer aufweisenden Kegel 11 versehen ist.

Der radial nach innen weisende Anschlag 12 weist dabei die gleiche Eindringtiefe für das Rohr 7 wie bei dem für die Fertigmontage vorgesehenen Körper 8 auf, so daß der für die Fertigmontage vorgesehene Restweg lediglich durch den größer ausgebildeten Innenkegel 11 des Vormontagekörpers 1 erreicht wird.

Die Fig. 7 zeigt die axiale Abstützung des Rohres 7 bei der Vormontage. Der Vorschubkraft P _V des Schneidringes 4 wirkt eine das Einschneiden ermöglichende axiale Stützkraft P _A entgegen.

Bei der in der Fig. 8 dargestellten Fertigmontage kann das Rohr 7 sich um den bereits erwähnten Axialweg x in den Kör­ per 1 hineinbewegen, ohne daß eine axiale Stützkraft P _A am Rohr 7 ansteht.

Claims (8)

1. Verfahren zur Vormontage und Fertigmontage einer Schneidringverbindung zum Verbinden eines Rohres mit einem einen sich nach außen erweiternden Innenkegel zur teilweisen Aufnahme des Schneidringes aufweisenden Verschraubungskörper und einer Überwurfmutter, wobei der Schneidring bei der Vormontage über eine auf ihn einwirkende Axialkraft in einen Innenkegel eines Vor­ montagekörpers eingepreßt und dabei relativ zum Rohr beweg wird und das Rohr bei der Vormontage an einem Anschlag im Vormontagekörper und im montierten Zustand an einem Anschlag des Verschraubungskörpers abgestützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidring (4) bei der Vormontage gegenüber dem Rohr (7) um einen axialen Relativweg bewegt wird, der etwa 1,5 bis 2 Umdrehungen der Überwurfmutter gegenüber dem Verschraubungskörper (8) entspricht, wobei nach der Vormontage, aber vor dem Überführen in den Fertigmontagezustand die Eindring­ tiefe des Rohres (7) in den Verschraubungskörper (8) kleiner ist, als nach der Fertigmontage, und daß bei der Fertigmontage die Überwurfmutter nur bis zum Punkt des deutlichen Kraftanstieges angezogen wird.

2. Verfahren zur Vormontage und Fertigmontage einer Schneidringverbindung für dünnwandige Rohre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (7) bei der Vormontage an seiner Innenwandung abgestützt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindringtiefe des Rohres (7) in den Verschraubungskörper (8) vor dem Überführen in den Fertigmontagezustand um ein Maß, das etwa 0,5 Umdrehungen der Überwurfmutter entspricht, kleiner ist, als nach der Fertigmontage.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Vormontagekörper und einer zur Erzeugung der Axialkraft vorgesehenen Einrichtung und mit einem am Vormontagekörper vorgesehenen, der Aufnahme des Schneidringes dienenden, sich nach außen erweiternden Innenkegel und einer an ihrem innenliegenen Ende einen radial nach innen weisenden Anschlag für das Rohr aufweisenden zylindischen Bohrung, dadurch gkennzeichnet, daß der radial nach innen weisende Anschlag derart angeordnet ist, daß die Eindringtiefe des Rohres (7) in dem Vormontagekörper (1) kleiner ist, als seine Eindringtiefe in den Verschraubungskörper (8) im Fertigmontagezustand.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Vormontagekörper und einer zur Erzeugung der Axialkraft vorgesehenen Einrichtung und mit einem am Vormontagekörper vorgesehenen, der Aufnahme des Schneidringes dienenden, sich nach außen erweiternden Innenkegel und einer an ihrem innenliegenden Ende einen radial nach innen weisenden Anschlag für das Rohr aufweisenden zylindrischen Bohrung, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkegel (2 a) im Vormontagekörper (1) unter Beibehaltung des Kegelwinkels in jedem Radialschnitt ein gegenüber dem Innenkegel (2) des Verschraubungskörpers (8) größeren Innendurchmesser aufweist, wobei der Anschlag (12) für das Rohr (7) entsprechend der Eindringtiefe im Verschraubungskörper (8) im Fertigmontagezustand angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 oder 5 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein konzentrisch zur Bohrung (13) angeordneter, das Rohr (7) bei der Vormontage innen stützender zylindrischer Zapfen (6) am Vormontagekörper (1) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der das Rohr (7) innen stützende, zylindrische Zapfen (6) auswechselbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der das Rohr (7) innen stützende Zapfen (6) mit mehreren von einer kegeligen Innenbohrung (14) ausgehenden, sich radial nach außen erstreckenden, durchgehenden Schlitzen (9) versehen ist und ein Stößel (10) in die kegelige Innenbohrung durch Kraftbetätigung einführbar ist.