DE4314541C2

DE4314541C2 - Röhrenförmige Verbindung und Verfahren zum Herstellen derselben

Info

Publication number: DE4314541C2
Application number: DE4314541A
Authority: DE
Inventors: Joseph D Blouin; Keith A Leu; Larry K Diller
Original assignee: Fabex Inc
Current assignee: Fabex Inc
Priority date: 1992-08-24
Filing date: 1993-05-03
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2013-05-04
Also published as: US5378074A; DE4314541A1

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanische Kupplung oder Verbin dung zum Zusammenfügen von starren Röhren und Verfahren zum Ausführen derselben. Insbesondere betrifft die Erfindung eine mechanisch gepreßte Verbindung zum direkten Zusammenfügen von zwei starren Röhren (typischerweise aus Metall), welche axialen und radialen Kräften sowie Drehkräften widerstehen kann und im wesentlichen fluidundurchlässig sein kann. Im Zusammenhang mit dieser Anmeldung werden die Begriffe "Röhre" und "röhrenförmiges Bauteil" synonym zur Bezeichnung eines Bauteils verwendet, das mindestens ein röhrenförmiges Endteil aufweist.

Die Fig. 1a und 1b stellen eine herkömmliche Schraubverbindung bzw. eine herkömmliche Klemmverbindung dar, welche die Erfindung ersetzen soll. In Fig. 1a ist das Teil 1 ein Ventil mit einem Metallgehäuse 2, einem stranggepreßten Ende 4 und einem Anschlußstück 6 mit Innengewinde, während das Teil 8 eine Metallröhre mit einem Anschlußstück mit Außengewinde 10 ist. In Fig. 1b enthält die Verbindung 101 einen Metall ring 102 und einen Schraubmechanismus 104, um den Ring um ein Paar von Röhrenenden festzuziehen. Die Erfindung bietet deutliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Verbindun gen, insbesondere reduzierte Kosten.

In GB 1 239 754 wird die Verbindung ineinander geschobener Röhren mit Hilfe einer Sic kenverbindung beschrieben. Für die Abdichtung ist ein Dichtring vorgesehen, der zwischen den Röhren in einer Ausbuchtung der äußeren Röhre liegt.

Die Druckschrift EP 0 134 566 A2 offenbart ein Verfahren zur permanenten Verbindung zy lindrischer Röhren durch das Einpressen mehrerer gleichförmiger ringsum laufender Rillen mit Hilfe einer Rollenvorrichtung.

Der Anmelder hat bereits früher eine Sickenverbindung wie in Fig. 2 gezeigt vorgeschlagen, um zwei aus kohlenstoffarmem Stahl geformte röhrenförmige Bauteile zusammenzufügen und um ein röhrenförmiges Bauteil aus kohlenstoffarmem Stahl mit einem anderen röhren förmigen Bauteil aus rostfreiem Stahl zusammenzufügen. Die Bauteile aus kohlenstoffarmem Stahl sind mit einer aluminierten Beschichtung versehen. In Fig. 2 ist ein Ende eines Gehäu ses 12 einer Ventilvorrichtung 11, das in eine röhrenförmige Form stranggepreßt ist, direkt mit dem Endbereich einer Röhre 14 durch ein Paar von eingepreßten ringsum laufenden Sic ken 16 zusammengefügt. Das Gehäuse 12 kann entweder aus kohlenstoffarmem Stahl oder aus rostfreiem Stahl gebildet sein und die Röhre 14 ist aus kohlenstoffarmem Stahl gebildet. Der Endbereich der Röhre 14 erstreckt sich über das Gehäuse 12. Die Sicken 16, die jeweils eine Reihe von gleichförmig rechtwinkligen Vertiefungen umfassen, die mit Abstand voll ständig rings um den Mantel der röhrenförmigen Bauteile angeordnet sind, verbiegen oder drücken Teile der röhrenförmigen Bauteile nach innen und gegeneinander.

Die Sicken 16 haben die Funktion, die zwei röhrenförmigen Bauteile in einer festen Bezie hung zueinander zu halten und eine im wesentlichen fluidundurchlässige Dichtung dazwi schen zu bilden.

Diese bereits früher vorgeschlagene Verbindung funktioniert sehr gut und stellt einen wesentlichen Fortschritt gegenüber bekannten Verbindungen zum Zusammenfügen von starren röhren förmigen Bauteilen dar. Verbesserungen sind notwendig, da neue Systemanforderungen deutlich werden. Viele Industriebe reiche, wie z. B. die Automobilindustrie, benützen nun röhren förmige Bauteile, die statt aus kohlenstoffarmem Stahl aus verschiedenen Metallen, insbesondere vielen korrosionsbestän digen Metallen, wie rostfreiem Stahl, gebildet sind und die eine Vielzahl von Wanddicken aufweisen. Der Anmelder hat entdeckt, daß die frühere Sickenverbindung auf die einzelnen verschiedenen Anwendungen, die verschiedene Metalle einbe ziehen, nicht ohne wesentliche Änderungen/Anpassungen angewen det werden kann, die jeweils auf die besondere Anwendung abge stimmt sind. So kann der kohlenstoffarme Stahl, der bei der früher vorgeschlagenen Sickenverbindung verwendet wurde, leicht deformiert werden und eine ziemlich hochwertige Dich tung zwischen zwei röhrenförmigen Bauteilen für Bedingungen aus einem relativ breiten Bereich bilden. Demgegenüber ist rostfreier Stahl, dessen Verwendung jetzt für viele Anwendun gen in der Automobilindustrie wegen seiner Korrosionsbestän digkeit gefordert wird, ein relativ hartes Material, das nur unter Bedingungen aus einem relativ engen Bereich richtig verformt werden kann.

Die Erfindung ist im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen in Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.

Fig. 1a ist eine Seitenansicht einer herkömmlichen Schraubverbindung;

Fig. 1b ist eine geschnittene Seitenansicht einer her kömmlichen Klemmverbindung;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht von zwei röhrenförmigen Bauteilen, die durch eine Sickenverbindung verbunden sind, wie sie bereits früher von dem Anmelder vorgeschlagen wurde;

Fig. 3 ist eine Seitenansicht von zwei röhrenförmigen Bauteilen, die mit einer Sickenverbindung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zusammengefügt sind;

Fig. 4 ist eine Schnittansicht in der Richtung der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 ist eine Schnittansicht in der Richtung 5-5 in Fig. 3;

Fig. 6 ist ähnlich zu Fig. 3, zeigt aber eine Schnitt ansicht einer Abwandlung der zusammengefügten röhrenförmigen Bauteile;

Fig. 7 ist eine Seitenansicht, die eine andere Abwand lung der Ausführungsform der Fig. 3 zeigt;

Fig. 8a, Fig. 8b sind Seitenansichten im Querschnitt von zwei röhrenförmigen Bauteilen, die ähnlich wie in Fig. 6 zusammengefügt sind, jedoch mit einer Sickenverbindung gemäß einer anderen Ausfüh rungsform der Erfindung.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen zwei röhrenförmige Bauteile, die mit einer Sickenverbindung nach einer ersten bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung zusammengefügt sind. Ähnlich wie in Fig. 2 umfassen die zwei röhrenförmigen Bauteile eine Ventil vorrichtung 11 mit einem Metallgehäuse 12, dessen eines Ende in eine röhrenförmige Form stranggepreßt ist, und eine Metall röhre 14, deren eines Ende mit dem Ventilgehäuse durch eine Sickenverbindung verbunden ist. Etwas anders als in Fig. 2 ist das Ende der Röhre 14 in das röhrenförmige Endteil des Gehäuses 12 konform anliegend eingefügt. Die Röhre 14 in Fig. 3 enthält auch eine Rippe 21, die die Länge des Röhrenbereichs begrenzt, der sich in das Gehäuse 12 erstreckt.

Gemäß der Erfindung enthält die Sickenverbindung, die zwischen der Röhre 14 und dem Ventilgehäuse 12 ausgebildet ist, ein Paar von ringsumlaufenden eingepreßten Sicken 18, die in den Endbereichen des Gehäuses 12 und der Röhre 14 ausgebildet sind. Jede Sicke 18 fixiert oder arretiert die Endbereiche in einer vorgegebenen Stellung relativ zueinander und eine anders geformte ringsumlaufende Sicke 20, die in den End bereichen axial zwischen den Arretierungssicken 18 ausgebil det ist, bildet eine im wesentlichen fluidundurchlässige Dichtung zwischen den Endbereichen.

Die Sicken 18, 20 haben eine unterschiedliche Form nicht nur hinsichtlich der äußeren Erscheinung, wie in Fig. 3 gezeigt, sondern auch im inneren Erscheinungsbild, wie in den Fig. 4 bis 6 gezeigt. Die dichtende Sicke 20 hat insofern eine gewis se Ähnlichkeit mit den Sicken 16, als die Sicke 20 durch eine Reihe von im wesentlichen rechteckförmigen Vertiefungen (acht bei der dargestellten Struktur) festgelegt ist, die in einer Anordnung mit gleichförmigen Abständen rings um die Röhren endteile ausgebildet sind. Die Vertiefungen der Sicke 20 sind deutlich verschieden von den Vertiefungen der Sicken 16. Die Vertiefungen der Sicke 20 haben eine geringere seitliche Breite und einen genauer und sorgfältiger kontrollierten Sickendurchmesser, wie weiter unten in Zusammenhang mit der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erläutert wird. Innen verformt die dichtende Sicke 20 die Röhrenendteile gleichförmig nach innen, so daß die Abmessungen der Röhrentei le reduziert werden, die aber ansonsten im wesentlichen wie in Fig. 5 gezeigt kreisförmig bleiben. Eine solche Sicke ist besonders wirksam zum Erreichen einer im wesentlichen fluid undurchlässigen Dichtung zwischen den Röhrenendteilen.

Im Gegensatz dazu haben die Vertiefungen der arretierenden Sicken 18, obwohl diese ebenfalls durch eine Reihe von Vertie fungen festgelegt sind (es sind wieder acht gezeigt), die mit gleichen Abständen rings um die Endbereiche angeordnet sind, eine sich ändernde seitliche Breite (Fig. 3) und haben außer dem sich ändernde radiale Abmessungen, wie am besten in Fig. 4 zu sehen ist. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform hat jede Vertiefung der Sicke 18 vorzugsweise einen mittleren Bereich mit einer geringeren seitlichen Breite und Endab schnitte, die sich von dem mittleren Bereich zu einer größeren seitlichen Breite erweitern. Der deformierte Umfang bzw. die deformierte Breite der Röhrenendteile wird durch ein alternie rendes Muster von Quetschpunkten 22, die den schmaleren Mit telteilen der Vertiefungen entsprechen, und Ausbeulungen 24, die den breiteren Endbereichen der Vertiefungen entsprechen, festge legt. Die Schnittansichten der Fig. 4 und 5 sind nicht maß stabsgerecht, sondern sind etwas übertrieben, um die Unter schiede zwischen den zwei Sicken hervorzuheben. Die Sicken 18 mit sich ändernden seitlichen und radialen Abmessungen sind insbesondere wirksam zum Arretieren oder Fixieren der Röh renendteile in einer Relativposition zueinander, wesentlich mehr als die im wesentlichen rechteckigen Vertiefungen der Sicken 20 oder 16.

Jede Sicke 18, 20 kann allgemein als eine "Blasensicke" be zeichnet werden, wie auch die in Fig. 2 gezeigte Sicke 16, und kann mit einem herkömmlichen Gerät und herkömmlichen Verfahren geformt werden. Die hochwertigsten Sickenverbindun gen werden erreicht, wenn die zwei arretierenden Sicken 18 und die dichtende Sicke 20 gleichzeitig geformt werden. Die besten Ergebnisse werden erreicht, wenn die Abmessungen der dichtenden Sicke 20 vor den Abmessungen der arretierenden Sicken 18 für eine bestimmte Anwendung festgelegt werden.

Die Anzahl und die Größe der Vertiefungen in jeder Sicke 18, 20 kann für jede vorgegebene Anwendung in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren variieren, wie z. B. dem Durchmesser der Röhren, dem Material der Röhren, den Wanddicken der Röhren usw. Die Vertiefungen der Sicke 20 sollten vorzugsweise min destens so schmal wie der schmalste Abschnitt der Vertiefungen der Sicke 18 sein. Der Durchmesser der Sicke 20 sollte mindestens so klein sein wie der mittlere Durchmesser der Sicke 18. Keine der Sicken 18, 20 sollte den Innendurchmesser der röhrenförmigen Bauteile bei nominal koaxialem Zusammenpassen um mehr als 20% ihres Werts vor dem Einpressen verringern.

Zum Beispiel kann bei einer Verbindung, die zwei röhrenförmige Bauteile verbindet, bei denen der Außendurchmesser der äußeren Röhre 16 mm (5/8") beträgt und die Röhren aus Kohlenstoffstahl oder rostfreiem Stahl gebildet sind, jede Sicke 18, 20 acht Vertiefungen mit 6 mm (1/4") Länge enthalten. Die seitliche Breite der dichtenden Vertiefungen kann 1 mm (0,04") und die seitliche Breite der arretierenden Vertiefungen kann 1 mm (0,04") in den mittleren Bereichen betragen und auf 2 mm (0,08") an den Endbereichen anwachsen. Der mittlere Sicken durchmesser der Sicken 18, 20 sollte jeweils im Bereich von 0,80-0,95 × D₀ und vorzugsweise im Bereich von 0,85-0,90 × D₀ liegen, wobei D₀ der nominale Röhrendurchmesser vor dem Einpressen ist.

Fig. 6 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer Sicke gemäß der ersten Ausführungsform, aber die Röhre 14 ist verglichen mit Fig. 3 dahingehend leicht modifiziert, daß sie nicht die Rippe 21 enthält.

Obwohl die Ausführungsform der Erfindung bevorzugt ist, die in den Fig. 3 bis 6 gezeigt ist, können verschiedene Modifi kationen und Variationen der dargestellten Sickenverbindung vorgenommen werden, ohne von der Idee und dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wobei insbesondere darauf hingewiesen wird, daß die Erfindung an jede Kombination von röhrenförmigen Bauteilen angepaßt werden kann, insbesondere Bauteile mit verschiedenen Zusammensetzungen, Wanddicken, Durchmessern usw. und daß verschiedene Grade der Fluid-Dichtheit gewünscht sein können. Zum Beispiel kann die seitliche Breite der Ver tiefungen der Sicke 20 zu einer Breite vergrößert werden, die größer als die Breite des mittleren Bereichs der Sicke 18 oder größer oder gleich ist wie die der Sicke 16 gemäß der früher von dem Anmelder vorgeschlagenen Verbindung ist. Die besten Ergebnisse werden mit schmaleren Vertiefungen erzielt, wie oben erläutert wurde.

In gleicher Weise können die Vertiefungen der Sicken 18 dahin gehend modifiziert werden, daß sie eine andere Form mit sich ändernden seitlichen und radialen Abmessungen besitzen, wie z. B. eine Ellipse oder eine im wesentlichen rechteckige Schachtel mit einem breiteren Zwischenbereich und schmaleren Endbereichen, die sich von dem Zwischenbereich her verjüngen. Solche alternativen Formen der Vertiefungen sind nicht so effektiv für das Arretieren der zwei röhrenförmigen Bauteile zueinander wie die in Fig. 3 gezeigte Form, weil Formen mit schmaleren Endbereichen dazu neigen, sich schneller zu lösen als die Formen mit breiteren Endbereichen, da das Material in den schmalen Endbereichen leichter dazu gebracht werden kann, sich in die breiteren Zwischenbereiche zu bewegen als das Material der breiteren Endbereiche in die schmaleren Zwischen bereiche gezwängt werden kann.

Das Werkzeug, das für das Ausbilden der Vertiefungen der Sicken 18 verwendet wird, kann so aufgebaut sein, daß Blasen punkte 22' der variierenden radialen Dicke der gequetschten Röhrenteile an den schmaleren Zwischenbereichen der Vertiefun gen festgelegt sind (gestrichelte Linien in Fig. 4), während die Quetschpunkte der variierenden radialen Dicke an den aufgeweiteten Endbereichen der Vertiefungen festgelegt sind. Ein solche alternative Struktur der Sicken 18 ist ebenso effektiv wie die vorangehend erläuterte Struktur mit den Quetschpunkten 22 und den Ausbeulungen 24. Die zwei alter nativen Aufbauweisen sind jeweils bei bestimmten Anwendungen bevorzugt, was von den Materialien, den Wanddicken und den Durchmessern der röhrenförmigen Endbereiche abhängt.

Fig. 7 zeigt, daß die Beziehung innen/außen der Endbereiche der zwei röhrenförmigen Bauteile umgekehrt sein kann. Der Endbereich der Röhre 14 ist aufgeweitet, um über den Endbe reich des Gehäuses 12 zu passen, wiederum in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und den relativen Abmessungen der zwei röhrenförmigen Bauteile, und beide Anordnungen funktionieren gleichermaßen gut. Die alternative Anordnung der Fig. 7 ent hält wie die der Fig. 6 nicht eine Rippe 21, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist.

Die besondere Anordnung der röhrenförmigen Bauteile, d. h., ob das Ende der Röhre 14 innerhalb des Endes des Gehäuses 12, wie in Fig. 3 gezeigt, oder über dem Ende des Gehäuses 12, wie in Fig. 7 gezeigt, angeordnet ist, wird im wesentlichen durch die Wanddicken und die Materialkombinationen der zwei röhrenförmigen Bauteile bestimmt. Um die besten Arretierungs- und Dichtungseigenschaften zwischen den Röhren zu erreichen, sollte die innen angeordnete Röhre eine höhere Rückfederrate bezüglich der angelegten Pressung haben als die außen ange ordnete Röhre. Eine solche Rückfederrate wird wesentlich durch die Röhrenwanddicke beeinflußt, weil die Röhre umso weniger nach dem Einpressen zurückfedern wird, je dicker die Wand ist. Ein weniger wesentlicher Faktor, der die Rückfe derrate beeinflußt, ist die Art des Materials oder der Mate rialien, aus denen die Röhren geformt sind. Zum Beispiel hat 304 rostfreier Stahl eine ungefähr 30% größere Rückfederrate als 409 rostfreier Stahl.

Obwohl die bevorzugte Ausführungsform, die in den Fig. 3 bis 6 gezeigt ist, ein Paar von Arretierungssicken 18 und eine einzige Dichtungssicke 20 enthält, könnte die Erfindung auch alternativ eine unterschiedliche Anzahl von Sicken 18 und 20 enthalten und jede realisierbare Kombination soll von der Erfindung erfaßt sein. Zum Beispiel könnte die Sickenverbindung eine einzelne arretierende Sicke 18 zusammen mit einer einzelnen dichtenden Sicke 20 oder eine Vielzahl von dich tenden Ringen, die zwischen einem Paar von arretierenden Ringen definiert sind, enthalten; eine Vielzahl von dichtenden Sicken könnte in einem alternierenden Muster mit einer Viel zahl von arretierenden Sicken angeordnet sein usw. Geringe oder keine Verbesserung wird bei der Qualität der Sickenver bindung erreicht, wenn die kombinierte Gesamtzahl der arretie renden und dichtenden Sicken über vier hinaus erhöht wird.

Die Tiefe der Sicken 18, 20 muß für jede gegebene Anwendung in Abhängigkeit von der Gesamtzahl der Sicken, die bei der Verbindung verwendet werden, modifiziert werden, weil es eine erwünschte Grenze für das Ausmaß der totalen Kompres sion gibt, der die Röhrenenden unterworfen werden können, bevor sie unerwünschterweise beschädigt, z. B. zerdrückt wer den. Wenn eine Verbindung mit zwei Sicken und eine Verbindung mit drei Sicken verwendet werden, um identische röhrenförmige Bauteile zusammenzufügen, sind die Sicken der Zwei-Sicken- Verbindung vorzugsweise tiefer in den röhrenförmigen Endtei len ausgebildet als die Sicken der Drei-Sicken-Verbindung.

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform umfaßt die Verwendung von einer oder mehreren arretierenden Sicken allein, d. h. ohne jegliche dichtende Sicken, als eine Verbindung zum Zusam menfügen von zwei metallischen röhrenförmigen Bauteilen.

Eine dritte bevorzugte Ausführungsform umfaßt die Verwendung von einer oder mehreren dichtenden Sicken allein als eine Verbindung zum Zusammenfügen von zwei metallischen röhrenför migen Bauteilen, wobei jedes der röhrenförmigen Bauteile aus einem anderen Material als kohlenstoffarmem Stahl gebildet ist. Eine solche Verbindung wird vorzugsweise mindestens zwei dichtende Sicken umfassen, die axial mit Abstand zueinander entlang der Röhrenendteile im wesentlichen in der gleichen Weise wie die in Fig. 2 gezeigte früher vorgeschlagene Sicke angeordnet sind, obwohl jede dichtende Sicke genauer festge legte radiale und laterale Abmessungen auf der Grundlage der Zusammensetzung(en) und strukturellen Abmessungen der röhren förmigen Bauteile aufweist. Die axiale Einpreßbreite Z für jede dichtende Sicke wird durch die Gleichung Z = (T + V)0,95 festgelegt, wobei T die Wanddicke eines Bauteils und V die Wanddicke des anderen Bauteils vor dem Zusammenpressen ist. Die seitliche Breite der Vertiefungen der Sicken ist typischerweise wesentlich kleiner als die seitliche Breite der Sicken 16 gemäß der in Fig. 2 gezeigten Verbindung.

Die nachfolgenden Tabellen 1 bis 5 geben die Resultate von Versuchen wieder, die bei verschiedenen Sickenverbindungen durchgeführt wurden. Die Sicke in Tabelle 1 umfaßte zwei Sickenringe entsprechend der Ausgestaltung der Fig. 2, die an einer Röhre aus kohlenstoffarmen Stahl mit 19 mm (0,75") Außendurchmesser und 1,2 mm (0,049") Wanddicke angebracht waren, die sich über ein Ende eines Ventilgehäuses aus kohlen stoffarmen Stahl erstreckte. Die Sicke in Tabelle 2 umfaßte zwei Sicken entsprechend der Ausgestaltung der Fig. 2, die an einer 304-ss-Röhre mit 19 mm (0,75") Außendurchmesser und 1,2 mm (0,049") Wanddicke angebracht waren, die sich über ein Ende eines 304-ss-Ventilgehäuses erstreckt. Die Sicke in Tabelle 3 umfaßte zwei Arretiersicken und eine dichtende Sicke gemäß der Ausführungsform der Fig. 7, die an denselben röhrenförmigen Bauteilen wie im Zusammenhang der Tabelle 2 erwähnt angebracht waren. Die Sicke in Tabelle 4 umfaßte zwei arretierende Sicken und eine dichtende Sicke gemäß der Aus führungsform der Fig. 7, die auf einer 409-ss-Röhre mit 19 mm (0,750") Außendurchmesser und 1 mm (0,042") Wanddicke ange bracht waren, die sich über ein Ende eines 304-ss-Ventil gehäuses erstreckte. Die Sicke in Tabelle 5 umfaßte zwei dich tende Ringe gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, die an einer 409-ss-Röhre mit 19 mm (0,75") Außendurchmesser und 1 mm (0,042") Wanddicke angebracht wurden, die sich über ein Ende eines 304-ss-Ventilgehäuses erstreckte.

Wie aus den Testergebnissen hervorgeht, funktionierte die früher vorgeschlagene Sicke sehr zufriedenstellend für die Bauteile aus kohlenstoffarmen Stahl, funktionierte aber nicht zufriedenstellend für die 304-ss-Bauteile. Die Ausgestaltung mit drei Sicken gemäß der Erfindung funktionierte außerordent lich gut beim Zusammenfügen von zwei 304-ss-Bauteilen und beim Zusammenfügen eines 304-ss-Bauteils mit einem 409-ss- Bauteil. Die Ausgestaltung mit zwei dichtenden Sicken gemäß der Erfindung funktionierte zufriedenstellend beim Zusammenfü gen eines 304-ss-Bauteils mit einem 409-ss-Bauteil.

Die Werte, die in der Spalte "mittl. Sickendurchm." angeführt sind, sind die mittleren Sickendurchmesser in mm (inch), die an jeder der Proben gemessen wurden. Die in der Spalte "Zug versagen" angefügten Werte sind die Zugversagungslasten (kg (pounds)), nachdem die Probe bis zum Versagen gezogen wurde. Die in der Rubrik "Leckrate A" aufgezeichneten Daten sind die Leckraten (SLPM), die gemessen wurden, nachdem die Probe einer progressiven Zugspannung bis zu 226 kg (500 pounds) ausge setzt, dann losgelassen und auf Dichtheit geprüft wurde. Die in der Rubrik "Leckrate B" angeführten Daten sind die Leckra ten (SLPM), die gemessen wurden, nachdem die Probe einem Schwingungstest mit einer Drehkraft von 1,15 m kg (100 in-lb) bei 5 Hz über 100000 Zyklen unterworfen wurde.

Tabelle 1

Tabelle 2

Tabelle 3

Tabelle 4

Tabelle 5

Die Fig. 8a und 8b zeigen zwei röhrenförmige Bauteile, die mit einer Sickenverbindung gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform zusammengefügt sind. Der Unterschied zwischen den Fig. 8a und 8b besteht darin, daß das Ende der Röhre 14 in das Ende des Gehäuses 12 in Fig. 8a gezogen ist, während es sich über das Ende des Gehäuses in Fig. 8b erstreckt.

Die röhrenförmigen Bauteile sind ein Ventil 11 und eine Röhre 14 ähnlich den in Fig. 3 gezeigten, aber die Sickenverbindun gen unterscheiden sich von den in Fig. 3 gezeigten, weil jede der Verbindungen drei Arten von Sicken enthält, eine arretie rende Sicke 18', eine dichtende Sicke 20' und eine stabilisie rende Sicke 30. Die Sicken 18' und 20' sind im wesentlichen dieselben wie die Sicken 18 und 20, die in den Fig. 3 bis 6 gezeigt sind, außer daß die Sicke 18' tiefer in den Röhrenend teile ausgeformt ist als die Sicke 20', während die Sicke 30 eine der in Fig. 3 gezeigten arretierenden Sicken 18 ersetzt und weniger tief in den Röhrenendteilen als die Sicke 20' ausgebildet ist. Sicken 18', 20' und 30 sind axial entlang den Röhrenendteilen mit progressiv wachsenden Durchmessern ausgebildet. In Fig. 8a wachsen die Sickendurchmesser zu der Ventilvorrichtung 11 hin an, in Fig. 8b wachsen die Durch messer in der Richtung von der Ventilvorrichtung weg.

Die Sicke 30 umfaßt vorzugsweise eine Vielzahl von Vertiefun gen mit derselben Form wie die Vertiefungen der Sicke 18', wobei allerdings die Vertiefungen weniger tief in den Endtei len der röhrenförmigen Bauteile 12 und 14 ausgeformt sind als bei den Sicken 18' oder 20', die oben erläutert wurden. Die Sicke 30 isoliert die Sicke 20' gegen Vibrationen und insbe sondere gegen Bewegungen der röhrenförmigen Bauteile in radi aler und axialer Richtung, so daß die Sicke 20 eine hoch wertige Dichtung gewährleisten kann. Obwohl die Verwendung einer zweiten arretierenden Sicke 18 wie in Fig. 3 gezeigt oder einer zweiten dichtenden Sicke 20 anstelle der Sicke 30 ebenfalls eine nach innen geformte dichtende Sicke gegen unerwünschte Vibrationen und radiale Kräfte isolieren kann, ist die stabilisierende Sicke 30 leichter zu formen, schädigt weniger wahrscheinlich die Röhren und funktioniert gleicher maßen gut bei vielen Anwendungen.

Als Beispiel für die relativen Abmessungen der drei verschie denen Sicken gemäß der vierten Ausführungsform kann die Sicke 18' die nominalen inneren Durchmesser der Röhrenteile vor dem Zusammenpressen um bis zu ungefähr 20% verringern, die dich tende Sicke kann die nominalen inneren Durchmesser um bis zu ungefähr 15% verringern und die stabilisierende Sicke kann die nominalen inneren Durchmesser um bis zu ungefähr 10% verringern.

Obwohl beschrieben wurde, was zur Zeit als die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angesehen wird, ist es klar für den Fachmann, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne von der Idee und dem Umfang der Erfindung abzuweichen und entsprechend soll alles, was in der obigen Beschreibung enthalten ist und in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, als illustra tiv und nicht im Sinne einer Begrenzung interpretiert werden. Der Umfang der Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche anstatt durch die vorangehende Beschreibung angegeben.

Die in der vorangehenden Beschreibung, in den Zeichnungen und in den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1

Erstes Bauteil

2

Gehäuse

4

Stranggepreßtes Ende

6

Anschlußstück

8

Zweites Bauteil

11

Ventil

12

Gehäuse

14

Röhre

16

Sicke

18

,

18

' Arretierungssicke

20

,

20

' Dichtungssicke

21

Rippe

22

Quetschpunkt

22

' Blasenpunkt

24

Blasenpunkt

30

Stabilisierungssicke

101

Klemmverbindung

102

Ring

104

Schraubvorrichtung

Claims

1. Verbindung zum Zusammenfügen von Metallröhren, welche umfaßt:
eine Einrichtung (18) zum koaxialen Befestigen eines Endteils einer ersten Metallröhre (12) in einem Endteil einer zweiten Metallröhre (14),
eine Einrichtung (20) zum Abdichten der Endteile gegeneinander,
wobei die Befestigungseinrichtung (18) getrennt und verschieden von der Abdichtungs einrichtung (20) ist, und
die Befestigungseinrichtung mindestens eine ringsum laufende erste Sicke (18) auf weist, die in aneinander anliegenden Oberflächen der Endteile festgelegt ist, die Ab dichtungseinrichtung mindestens eine ringsum laufende zweite nach innen geformte Sicke (20) umfaßt, die in aneinander anliegenden Oberflächen der Endteile festgelegt ist, und die erste (18) und die zweite (20) Sicke eine verschiedene Form haben.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrich tung ein Paar von ersten ringsum laufenden Sicken (18) umfaßt, die axial entlang der Endteile voneinander abgesetzt sind, und bei der die zweite Sicke (20) in axialer Rich tung zwischen diesem Paar von Sicken (18) angeordnet ist.

3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Endteil der er sten Metallröhre (14) eine größere Einpressungsrückfederrate hat als das Endteil der zweiten Metallröhre (12).

4. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sicke (18) eine sich über ihren Verlauf ändernde seitliche Breite besitzt und die zweite Sicke (20) eine über ihren Verlauf im wesentlichen konstante seitliche Breite besitzt.

5. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (18) und die zweite (20) Sicke verschiedene seitliche und radiale Abmessungen haben.

6. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver bindung dadurch erhältlich ist, daß die erste (18) und zweite (20) Sicke gleichzeitig in den Endteilen ausgebildet werden.

7. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (30) zum Stabilisieren der Endteile relativ zueinander umfaßt, wobei die Stabilisierungseinrichtung (30) getrennt und verschieden von der Befestigungseinrich tung (18') und der Abdichtungseinrichtung (20') ist.

8. Verbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrich tung mindestens eine erste ringsum laufende Sicke (18) enthält, die in aneinander anlie genden Oberflächen der Endteile der Metallröhren (12, 14) festgelegt ist, die Abdich tungseinrichtung mindestens eine zweite ringsum laufende Sicke (20') enthält, die in aneinander anliegenden Oberflächen der Endteile festgelegt ist, die Stabilisierungsein richtung mindestens eine dritte ringsum laufende Sicke (30) enthält, die in aneinander anliegenden Oberflächen der Endteile festgelegt ist und daß die erste (18'), zweite (20') und dritte ringsum laufende Sicke (30) jeweils eine verschiedene Form haben.

9. Verbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite ringsum laufen de Sicke (20') axial zwischen der ersten (18') und dritten (30) ringsum laufenden Sicke auf den Endteilen der Metallröhren (12, 14) angeordnet ist.

10. Verbindung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (18'), zweite (20') und dritte (30) ringsum laufende Sicke jeweils eine andere radiale Abmes sung als die anderen besitzt.

11. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab dichtungseinrichtung (20) eine im wesentlichen fluidundurchlässige Dichtung zwischen den Endteilen bildet.

12. Verbindung zum Zusammenfügen von Metallröhren, welche eine ringsum laufende Sicke (18) umfaßt, die in koaxial zueinander angeordneten, ineinander eingreifenden Endteilen einer ersten und einer zweiten Metallröhre (12, 14) festgelegt ist, wobei die Sicke (18) über ihren Verlauf eine sich ändernde seitliche Breite aufweist.

13. Verbindung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Abmessung der Sicke (18) sich über ihren Verlauf ändert.

14. Verbindung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke (18) eine Vielzahl von Vertiefungen umfaßt, die in einer gleichmäßig beabstandeten Anord nung rings um die Endteile ausgebildet sind, wobei jede Vertiefung einen mittleren Be reich mit einer geringen seitlichen Breite und ein Paar Endteile besitzt, die sich von dem mittleren Bereich ausgehend zu einer größeren seitlichen Breite aufweiten.

15. Verbindung zum Zusammenfügen von Metallröhren, welche eine ringsum laufende Sicke (20) umfaßt, die in koaxial zueinander angeordneten, ineinander eingreifenden Endteilen einer ersten und einer zweiten Metallröhre (12, 14) festgelegt ist, wobei diese erste (12) und zweite (14) Röhre jeweils aus einem anderen Material als kohlenstoffar mem Stahl gebildet ist, wobei sie ein Paar Sicken (18) umfaßt, welche axial voneinander beabstandet entlang der Endteile der Metallröhren (12, 14) angeordnet sind, wobei jede Sicke eine Vielzahl von Vertiefungen umfaßt, die in einer gleichförmig beabstandeten Anordnung rings um den Umfang der Endteile ausgebildet sind und wobei diese Sicken (18) eine im wesent lichen fluidundurchlässige Dichtung zwischen den Endteilen bilden.

16. Verbindung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke (20) auf ihrem Verlauf eine im wesentlichen gleichförmige seitliche Breite und eine axiale Einpreß breite Z besitzt, die durch die Gleichung Z = (T + V)0,95 festgelegt ist, wobei T die Wanddicke des Endteils der ersten Röhre (12), die koaxial über dem Endteil der zweiten Röhre (14) angeordnet ist, und V die Wanddicke der zweiten Röhre (14) vor dem Ein pressen ist.

17. Verbindung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Röhren (12, 14) aus rostfreiem Stahl gebildet ist.

18. Verbindung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren (12, 14) aus Materialien mit verschiedenen Rückfederraten bezogen auf eine angebrachte Einpressung bestehen und daß das Endteil der Metallröhre mit einer größe ren Rückfederrate innerhalb des Endteils der anderen Metallröhre angeordnet ist.

19. Verfahren zum Zusammenfügen von Metallröhren, welches folgendes umfaßt:
koaxiales Ineinanderschieben eines Endteils einer ersten Metallröhre (12) in einen Endteil einer zweiten Metallröhre (14),
gleichzeitiges Formen mindestens einer ringsum laufenden arretierenden Sicke (18) und einer ringsum laufenden, nach innen geformter, dichtender Sicke (20) in den Bereich der Rohrüberlappung, wobei die dichtende Sicke (20) und die arretierende Sicke (18) eine unterschiedliche Form aufweisen.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die dichtende Sicke (20) zwischen zwei arretierenden Sicken (18) angeordnet wird.