DE3838553A1 - Vorrichtung zum maschinellen aufbringen von dichtelementen auf rohr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum maschinel­ len Aufbringen von Dichtelementen auf Rohr. Die Erfin­ dung kann in allen Industriebetrieben angewendet wer­ den, in denen in größerem Umfang Hydraulik- und Pneu­ matikrohre bei hohen Anforderungen an Dichtheit und dynamischer Belastbarkeit zum Einsatz kommen, welche eine maschinelle Montage erfordern.

Es ist bekannt, Schneidringe in Rohre manuell einzu­ schneiden. Dabei wird der Schneidring mittels einer Überwurfmutter, die auf das Gewinde eines Stutzens auf­ geschraubt wird, axial so weit bewegt, bis der Schneid­ ring mit seiner am vorderen Ende befindlichen Schneid­ kante am Stutzenkegel gleitend ins Rohr eingeschnitten ist. Der Nachteil besteht darin, daß dieser Vorgang sehr kraft- und zeitaufwendig ist und die Gleichförmig­ keit der Ergebnisse in der Serienfertigung nicht ga­ rantiert werden kann. Da weiterhin bei dieser Methode nur der Verdrehwinkel der Überwurfmutter mit 540° fest vorgegeben ist, kann es, je nach Toleranzlage der Ein­ zelteile der Verbindung, zu unterschiedlichen Ein­ schnittqualitäten kommen.

Außerdem ist die Lage der Dichtstelle (Einschnitt­ stelle) im Stutzenkegel geometrisch nicht genau defi­ nierbar.

Es ist weiterhin bekannt, Schneidringe mit einer hydrau­ lisch betätigten Einrichtung auf Rohre aufzubringen (DE-AS 19 57 565). Diese besitzt ein kegliges Preßstück und auswechselbare Matrizeneinsätze, die in Verbin­ dung mit einem einstellbaren Druckbegrenzungsventil axial arbeiten. Der Nachteil besteht darin, daß die Einschnitt­ qualität bei dieser Methode stark abhängig ist von den herstellungsbedingten, unterschiedlichen Festigkeitsei­ genschaften des Rohr- und Schneidringwerkstoffes. Da diese nicht berücksichtigt werden, kann es zu Fehlmon­ tagen kommen. Außerdem muß für jede Rohrabmessung eine bestimmte Kraft eingestellt werden. Für diese Kräfte können die Werte nur in Form von Kraftbereichen angege­ ben werden, was durch die obengenannten Schwankungen der Werkstoffeigenschaften bedingt ist.

Die geometrische Lage der Dichtstelle (Einschnittstelle) ist auch bei dieser Anlage nicht genau definiert, da auch hier die Toleranzen der Verbindungsteile, die sich in ihrer Wirkung ungünstig summieren können, entschei­ dend sind (z. B. Toleranzen des Rohraußendurchmessers, der Rohrsitztiefe, des Stutzenwinkels, der Schneidkanten­ dicke des Schneidringes).

Von Nachteil ist weiter, daß zum Betreiben der Anlage teure Hydraulikeinrichtungen erforderlich sind. Eine weitere bekannte hydraulisch betätigte Einrichtung zum Aufbringen von Schneidringen auf Rohre (DD-PS 1 42 012) arbeitet bei unterschiedlichen Rohrdurchmessern mit einer konstanten Preßkraft.

Der Weg, den der Schneidring beim Einschneidvorgang da­ bei axial zurücklegt, wird nach Erreichen eines erfor­ derlichen Abstandsmaßes mittels Druckplatten begrenzt. Der Nachteil besteht darin, daß trotz Minimierung der Einflüsse der Werkstoffeigenschaften von Rohr und Schneidring die geometrische Lage der Einschnittstelle nicht genau definierbar ist.

Die genannten Einrichtungen haben weiterhin den Nachteil, daß nur Schneidringe auf Rohre aufgebracht werden können. Es ist nicht möglich, Dichtelemente anderer Gestalt auf Rohre aufzubringen oder Dichtelemente sowohl an der vor­ deren Seite (Schneidkantenseite) als auch an der hinte­ ren Seite (Schulter) gleichzeitig ins Rohr einzuschnei­ den. Dieser Sachverhalt der zusätzlichen Rohrhalterung an der Schulter ist ein Entwicklungstrend und gewinnt zunehmend an Bedeutung, da damit eine Entlastung der Dichtstelle, eine Herabsetzung der Schwingungsempfind­ lichkeit bei dynamischen Belastungen und damit eine Er­ höhung der Lebensdauer verbunden ist. Bekannte Dichtele­ mente sind wegen der axialen Bewegung beim Einschneid­ vorgang zweigeteilt oder besitzen im Schulterbereich Ausnehmungen, die das Eindrücken ins Rohr bewirken. Die Eindrücke sind mit Rohreinschnürungen verbunden, deren Lage vor der Montage nicht genau definiert wer­ den kann.

Andere bekannte Dichtelemente (Keilringe) werden bei der Montage axial bewegt, wobei Dichtelement und Rohr gleichzeitig unter Zurücklegung eines axialen Wegab­ schnittes in den Rohrsitz gepreßt werden. Der Nachteil besteht darin, daß auch das Rohr bewegt wird, was für viele Anwendungsfälle nicht zulässig ist.

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung zum maschinellen Aufbringen von Dichtele­ menten auf Rohr, die den Kraftaufwand für die Montage des Dichtelementes erheblich herabsetzt und welche es ermöglicht, die Einschnittqualität des Dichtelementes an der Dichtstelle durch weitgehende Ausschaltung der bei axialer Montage für eine dichte, hochbelastbare Rohrverbindung ungünstigen Einflüsse (insb. Durchmes­ sertoleranz, Unrundheit, Oberflächenqualität, Festig­ keit, Härte der Rohre) zu erhöhen sowie bei Serien­ fertigung eine hohe Gleichmäßigkeit der Einschnitt­ qualität zu erreichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaf­ fen, mit der ein Dichtelement beliebiger Form einschließ­ lich Schneidring radial auf das Rohr aufgebracht wird, wobei die Lage der Dichtstelle und des Dichtelementes geometrisch genau definierbar und diese Gestaltung mit hoher Genauigkeit, erhöhter Funktionssicherheit und dy­ namischer Belastbarkeit beliebig wiederholbar ist, fer­ ner zur Verbesserung der Rohrhalterung das Dichtelement außer an der Schneidkantenseite auch an der Schulter­ seite einschneidet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Montageelement während der Krafteinwirkung mit dem oder den einschneidenden Teilen des Schneidringes bzw. Dichtelementes in Wirkverbindung steht bei gleichzeitiger Radialbewegung des Schneidringes bzw. Dichtelementes. Das Montageelement besteht aus einer Druckrolle, einem Meisterkegel, einer Formrolle oder dergleichen. Der nach der Montage entstandene Rohrsitz entspricht dem einer standardisierten Rohrverschraubung, unter Beibe­ haltung der Lage des Schneidringes bzw. Dichtelementes, wobei das Montageelement analog den Verschraubungsele­ menten (Stutzen, Überwurfmutter) mit entsprechenden konischen Flächen versehen ist. Die kreisringförmige Stirnfläche eines in das Rohrende eingeführten Rohr­ führungsstutzens bildet die Begrenzung für den Rohr­ sitz, welcher in Abhängigkeit von der Flanschhöhe des Rohrführungsstutzens einstellbar ist.

Das Rohrführungsstück nimmt einen Rollenträger auf, der mit einer unabhängig von diesem bewegbaren Exzen­ terscheibe in Verbindung steht. Auf den Rollenträger sind über eine einstellbare Rollenführung eine oder mehrere Druckrollen drehbar und radial verschiebbar angeordnet, die gleichzeitig über einen Zapfen in ei­ ner exzentrischen einstellbaren Nut der Exzenterschei­ be zugeordnet sind. Rohrmitte und Mitte der Exzenter­ scheibe sind um den Einschnittweg versetzt.

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 - eine Vorrichtung zur automatischen radialen Montage eines Schneidringes, (Schneidring im eingeschnittenen Zustand),

Fig. 2 - die Vorrichtung im Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 - eine weitere Ausführungsform der Vorrich­ tung zur Montage eines Schneidringes,

Fig. 4 und Fig. 5 - eine Ausführungsform der Vorrichtung vor und nach der Montage eines Dichtelementes.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einer Druckrolle 1, die sich drehbar auf einem Zapfen 2, der in einer einstellbaren Rollenführung 3 gelagert ist, befindet. Die Rollenführung 3 ist am Umfang eines dreh­ bar angeordneten Rollenträgers 4 angeordnet. Der Rollen­ träger 4 nimmt eine Exzenterscheibe 5 auf, deren Mitte zur Mitte eines Rohres 6 um den Einschnittweg a versetzt ist (Fig. 2). In die Exzenterscheibe 5 ist eine einstell­ bare Nut 7 eingebracht, die um den Betrag a exzentrisch angeordnet und in welcher der Zapfen 2 gelagert ist (Fig. 1, 2). Auf dem Rohr 6 befindet sich zwischen einem geteilten Distanzstück 8 und einem Abstandswinkel 9 in Wirkungsrichtung der Druckrolle 1 ein Schneidring 10. Zur genannten Baugruppe der aus den genannten Elementen bestehenden Vorrichtung gehört ein Rohrführungsstück 11 mit einem dem Rohrabschluß entsprechend gestalteten Auf­ nahmezapfen 15 mit einer kreisringförmigen Stirnfläche 12 und einer zylindrischen Umfangsfläche 13, die einer zy­ lindrischen Umfangsfläche 14 der Druckrolle 1 gegenüber­ steht. Der Rollenträger 4 wird von dem Aufnahmezapfen 15 des Rohrführungsstutzens 11 aufgenommen. Die Wirkungs­ weise der Schneidringmontage ist folgende:

Während der umlaufenden Bewegung des Rollenträgers 4 wird der Zapfen 2 bei gleichzeitiger Drehung der Exzen­ terscheibe 5 unabhängig von der unterschiedlichen Dreh­ zahl des Rollenträgers 4 um den Betrag a radial bewegt. Dabei wird die erforderliche Kraft F auf die Druckrolle 1 übertragen, welche auf die Schneidkante des Schneid­ ringes 10 wirkt. Die Druckrolle 1 rollt mit ihrem kegel­ förmigen Teil 15 auf dem Umfang des einzuschneidenden Schneidringes 10 ab und drückt die Schneidkante in das Rohr 6. Durch die drehbare Anordnung der Druckrolle 1 werden die Reibungskräfte beim Abrollen auf dem Umfang des Schneidringes 10 gering gehalten.

Die zum Einschneiden des Schneidringes 10 erforderli­ che Kraft F ist für alle Abmessungen konstant und so bemessen, daß die größten Schneidringe eingeschnitten werden können. Das Rohrführungsstück 11 verhindert ein Einschnüren des Rohres 6. Die Drehbewegungen von Rol­ lenträger 4 und Exzenterscheibe 5 werden durch eine nicht dargestellte Krafterzeugungseinrichtung erzeugt. Der Einschneidvorgang beginnt mit einer Relativbewegung (Drehbewegung) der Exzenterscheibe 5 gegenüber dem Rollenträger 4 und endet, nachdem die Exzenterscheibe 5 eine halbe Umdrehung mehr zurückgelegt hat als der Rollenträger 4.

Fig. 3 zeigt variantengemäß einen Schneidring 10, der sich gegen das geteilte Distanzstück 8 abstützt. Beim Einschneidvorgang wird der Schneidring 10 in das Rohr 6 eingeschnitten, indem ein Meisterkegel 17 so weit axial gegen den Schneidring 10 gedrückt wird, bis er an der Wegbegrenzung 18, die nicht näher dargestellt wurde, anliegt. Der Schneidring 10 gleitet dabei an der Konus­ fläche 19 des Meisterkegels 17 radial in Richtung Rohr­ mitte und dringt dabei in das Rohr 6 ein. Rohr 6 und Schneidring 10 verändern dabei ihre Lage zueinander nicht. Die Vorteile bestehen außer wie bei Fig. 1, 2 in einer Vereinfachung der Vorrichtung.

Fig. 4 und Fig. 5 zeigen Ausführungsformen zur Mon­ tage eines Dichtelementes 20, das in der Ausgangsform eine zylinderförmige Gestalt hat (Fig. 4).

Für das Aufbringen dieses Dichtelementes 20 wird eine Formrolle 21 radial so weit bewegt, bis das Dichtelement 20 zweiseitig im Rohr 6 eingeschnitten ist.

Die Konen 22, 23 der Formwelle 21 entsprechen dabei den geometrischen Formen, die das Dichtelement 20 für den späteren Einbau in eine Rohrverschraubung benö­ tigt, und zwar entspricht der Konus 22 dem des Ein­ schraubstutzens und der Konus 23 dem der Überwurf­ mutter.

Analog betrifft dies auch die Verhältnisse bei der Montage des Schneidringes gemäß Fig. 1 bis 3.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch das radiale Aufbringen des Dichtelementes auf das Rohr die ungünstig wirkenden Einflüsse wie Durchmesserto­ leranzen, Unrundheit, Oberflächenqualität, Festigkeit, Härte der zu verbindenden Teile weitgehend ausgeschal­ tet werden. Die Lage der Dichtstelle und des Dichtele­ mentes sind geometrisch genau definiert. Das gewähr­ leistet bei Serienfertigung eine höhere Gleichförmig­ keit der Einschnittqualität, von der Dichtheit und dynamische Druckbelastbarkeit in hohem Maße abhängen. Da bei radialem Einschneiden des Dichtelementes keine axiale Bewegung der zu verbindenden Teile erforderlich ist, sind auch die hierfür erforderlichen entsprechend längeren Gewindeüberdeckungen nicht mehr notwendig, was eine Materialeinsparung bei neuer Dimensionierung be­ deutet. Weiter wird die Einschnittqualität bei dünnwan­ digen Rohren erhöht, da eine Rohreinschnürung vermie­ den wird. Ferner wird der erforderliche Kraftaufwand durch das radiale Einschneiden stark herabgesetzt we­ gen des punkt- bzw. linienförmigen Kraftangriffs der Druckwelle 1 am Umfang des Dichtelementes.

Die zur Wiederholbarkeit der beim Einschnitt erfor­ derlichen Präzision und die hierzu notwendige Kom­ paktheit wird dadurch erreicht, daß alle Teile des Systems auf einem gemeinsamen Grundkörper 24 ange­ ordnet sind. Da das Rohr in der Vorrichtung fest arretiert ist und nicht beim Einschneidvorgang be­ wegt wird, können auch abgewinkelte Rohre verwendet werden. Die Vorrichtng kann durch Auswechseln der geteilten Distanzstücke und des Abstandswinkels, mit denen die Lage des Dichtelementes auf dem Rohr fest­ gelegt wird, weiterhin durch Wechsel des zur Siche­ rung des Abstandsmaßes b erforderlichen Rohrführungs­ stückes 11 und der Exzenterscheibe 5 auf andere Rohr­ abmessungen umgestellt werden. Außerdem können die Dichtelemente durch Verwendung unterschiedlicher Rohrführungsstücke 11 in sehr geringe Wandstärken eingeschnitten werden, ohne das Rohr einzuschnüren, wodurch eine höhere Qualität der Dichtstelle er­ reicht wird.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum maschinellen Aufbringen von Dichtele­ menten auf Rohr mit unterschiedlichen Durchmessern, mit der ein System von Bauteilen derart auf das Dichtele­ ment einwirkt, daß die konischen Flächen des montierten Dichtelementes mit denen der Verspannelemente der Rohr­ verschraubung übereinstimmen, dadurch gekennzeichnet, daß das Montageelement, bestehend aus einer Druckrolle (1), einem Meisterkegel (17), einer Formrolle (21) oder dergleichen, während der Krafteinwirkung mit der oder den einschneidenden Teilen des Schneidringes (10) bzw. Dichtelemente (20) derart in Wirkverbindung steht bei gleichzeitiger Radialbewegung des Schneidringes (10) bzw. des Dichtelementes (20), derart, daß unter Beibe­ haltung der Lage des Schneidringes (10) bzw. Dichtele­ mentes (20) der nach der Montage entstandene Rohrsitz dem einer standardisierten Rohrverschraubung entspricht, wobei das Montageelement analog den Verschraubungsele­ menten (Stutzen, Überwurfmutter) mit konischen Flächen versehen ist und die kreisringförmige Stirnfläche eines in das Rohrende eingeführten Rohrführungsstückes (11) die Begrenzung für den Rohrsitz bildet und in Abhängig­ keit von der Flanschhöhe des Rohrführungsstückes (11) der Rohrsitz einstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrführungsstück (11) einen Rollenträger (4) aufnimmt, der mit einer unabhängig von diesem beweg­ baren Exzenterscheibe (5) in Verbindung steht und auf welchem über eine einstellbare Rollenführung (3) ein oder mehrere Druckrollen (1) drehbar und radial ver­ schiebbar angeordnet sind, die gleichzeitig über einen Zapfen (2) in einer exzentrischen einstellbaren Nut (7) der Exzenterscheibe (5) zugeordnet sind, wobei Rohrmitte und Mitte der Exzenterscheibe (5) um den Einschnittweg (a) versetzt sind.