DE4446506A1 - Device for expanding hollow bodies - Google Patents
Device for expanding hollow bodiesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufweiten von Hohlkörpern, insbesondere von Rohrenden, mit mehreren, um eine Achse "A" angeordneten, im wesentlichen sektorförmigen Spreizbacken, die durch Trennfugen voneinander getrennt sind und teilzylindrische Arbeitsflächen aufweisen und mittels einer Antriebseinrichtung in radialer Richtung zur Achse "A" beweglich in einer Halterung angeordnet sind.The invention relates to a device for expanding hollow bodies, especially of pipe ends, with several around an axis "A" arranged, essentially sector-shaped jaws, which by Parting lines are separated from each other and part-cylindrical work surfaces have and by means of a drive device in the radial direction to the axis "A" are movably arranged in a holder.
Die Trennfugen sind dabei von Seitenflächen der Spreizbacken begrenzt und können zwischen dem Abstand 0 und einem vorgegebenen Maximalwert geöffnet werden.The parting lines are limited by side surfaces of the expansion jaws and can be between the distance 0 and a predetermined maximum value be opened.
Bei einer derartigen, durch die DE-PS 42 02 348 C1 bekannten Vorrichtung werden die Trennfugen durch planparallele Spalte gebildet, die scharfkantig zu den Arbeitsflächen stehen. Die Arbeitshübe der besagten Spreizbacken verlaufen in radialer Richtung zu Achse "A", so daß sich die Trennfugen bzw. Spalte mit zunehmendem Arbeitshub verbreitern. Obwohl die Arbeitsflächen in der am weitesten geöffneten Stellung der Spreizbacken in einer oder mehreren Zylinderflächen liegen, fehlt dadurch in zunehmendem Maße die Unterstützung des Hohlkörpers im Bereich der Trennfugen. Die Form der aufgeweiteten Hohlkörper, die beispielsweise aus Rohren aus Kupfer oder Kunststoff bestehen, weicht infolgedessen von der exakten Zylinderform ab, und die scharfen Kanten an den Spalträndern bilden sich auf der Rohrinnenfläche ab. Die Scharfkantigkeit ergibt sich aus den Herstellverfahren der Spreizbacken: Ein Rotationskörper wird durch Sägevorgänge in Sektoren zerlegt die die Spreizbacken bilden.In such a device known from DE-PS 42 02 348 C1 the joints are formed by plane-parallel gaps that are sharp-edged stand by the work surfaces. The working strokes of the spread jaws run in the radial direction to axis "A", so that the parting lines or Widen column with increasing working stroke. Although the work surfaces in the most open position of the expanding jaws in one or several cylinder surfaces are increasingly missing Support of the hollow body in the area of the parting lines. The shape of the widened hollow body, for example made of pipes made of copper or Plastic, consequently deviates from the exact cylinder shape, and the sharp edges on the split edges form on the Pipe inner surface. The sharpness results from the Manufacturing process of the expanding jaws: A rotating body is made by Sawing processes divided into sectors that form the expanding jaws.
Die Aufweitung erfolgt in den meisten Fällen zu dem Zweck, um in den aufgeweiteten Hohlkörper einen anderen Hohlkörper einführen und mit dem aufgeweiteten Hohlkörper verbinden zu können. Sollen also Rohre gleichen Ursprungsdurchmessers und gleicher Wandstärke miteinander verbunden werden, so muß der Arbeitshub einer jeden Spreizbacke notwendigerweise der Wandstärke des Rohres entsprechen, gegebenenfalls zuzüglich eines sogenannten "Kapillar-Spaltes" für die Unterbringung eines Lotes oder eines Klebers. Es ist dabei erwünscht, daß der Kapillar-Spalt eine möglichst konstante Spaltweite auf dem gesamten Umfang der Verbindungsstelle besitzt. Dieser Forderung steht der Spalt bzw. die Trennfuge zwischen den einzelnen Spreizbacken entgegen.The expansion takes place in most cases for the purpose of in the insert another hollow body and use the to connect expanded hollow body. So should tubes be the same Original diameter and the same wall thickness connected together the working stroke of each expanding jaw must necessarily correspond to the wall thickness of the pipe, plus one if necessary so-called "capillary gap" for accommodating a solder or one Glue. It is desirable that the capillary gap be as close as possible constant gap width over the entire circumference of the connection point owns. This requirement is the gap or the joint between the towards individual spreading jaws.
Kunststoff-Rohre haben im allgemeinen eine größere Wandstärke als Metallrohre gleichen Außendurchmessers. Infolgedessen ist der Arbeitshub der Spreizbacken dieser Wandstärke anzupassen, womit notwendigerweise auch die Spaltweite der Trennfugen am Ende des Aufweitevorgangs vergrößert wird.Plastic pipes generally have a greater wall thickness than Metal pipes of the same outside diameter. As a result, the working stroke to adjust the expanding jaws to this wall thickness, which necessarily also the gap width of the parting lines at the end of the expansion process is enlarged.
Dieser Vorgang führt insbesondere bei Kunststoff-Rohren zu dem Nachteil, daß sich die scharfen Kanten an den Übergangslinien zwischen den Seiten- und den Arbeitsflächen in das Rohrmaterial ein prägen. Dieser Vorgang wird noch durch die Eigenschaften einiger Kunststoffe verstärkt, die sich nach dem Aufweitevorgang zusammenziehen, so daß ein Teil des Kunststoffes in die Spalte der Trennfugen eindringt. Dieser Vorgang erschwert die Abdichtung zwischen den zu verbindenden Hohlkörpern erheblich. Außerdem wird der Kunststoff an den scharfen Kanten leicht überdehnt, was sich bei transparenten oder transluzenten Kunststoffen durch eine weiße Verfärbung, den sogenannten "Weißbruch", äußert. Weißbruch kann leicht zum Ausgangspunkt von Brüchen werden (Stoeckhart "Kunststoff-Lexikon", 1981, S. 556).This process leads to the disadvantage, in particular in the case of plastic pipes, that the sharp edges on the transition lines between the side and emboss the work surfaces into the pipe material. This process will reinforced by the properties of some plastics, which change after the Widen the expansion process, so that part of the plastic in the Column of the joints penetrates. This process complicates the sealing considerably between the hollow bodies to be connected. In addition, the Plastic slightly overstretched on the sharp edges, which is reflected in transparent or translucent plastics due to a white discoloration, the so-called "white break". Whitening can easily be used Breakpoints become the starting point (Stoeckhart "Kunststoff-Lexikon", 1981, P. 556).
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, mit der eine möglichst schonende Aufweitung des Hohlkörpers erzeugt werden kann.The invention is therefore based on the object of a device Specify the genus described above, with the one possible gentle expansion of the hollow body can be generated.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs beschriebenen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch, daß die Spreizbacken an den achsparallelen Kanten gebrochen sind.The solution to the problem is the one described at the beginning Device according to the invention in that the expanding jaws on the axially parallel edges are broken.
Das Brechen der Kanten kann durch eine beliebige geometrische Formgebung erfolgen, beispielsweise durch Anfasen, Abrunden, auch durch einen chemischen Ätzvorgang. Es hat sich überraschend gezeigt, daß schon geringe Abweichungen von einem scharfen Winkel von 90° zwischen Spaltwand und Arbeitsfläche das Fließen des Werkstoffs erleichtern und eine "Abbildung" der Kanten auf der inneren Rohroberfläche sowie den gefürchteten Weißbruch bei Kunststoffen verhindern.The edges can be broken by any geometric Shaping take place, for example by chamfering, rounding, also by a chemical etching process. Surprisingly, it has been shown that small deviations from a sharp angle of 90 ° between Slit wall and work surface facilitate the flow of the material and a "Illustration" of the edges on the inner tube surface and the Prevent dreaded whitening of plastics.
Als Antriebseinrichtung für die Spreizbacken wird üblicherweise ein sogenannter Spreizdorn verwendet, der ein kegelstumpf- oder pyramidenstumpfförmiges Ende besitzt und in axialer Richtung in einen entsprechend geformten Hohlraum zwischen den Spreizbacken eingeführt wird. Dadurch wird die axiale Bewegung des Spreizdorns über entsprechend ausgebildete Gleitflächen in den radialen Arbeitshub der Spreizbacken umgesetzt. A is usually used as the drive device for the expanding jaws So-called expanding mandrel is used, which is a truncated cone or has a truncated pyramid-shaped end and in the axial direction in one appropriately shaped cavity introduced between the expanding jaws becomes. As a result, the axial movement of the expanding mandrel is correspondingly trained sliding surfaces in the radial working stroke of the expanding jaws implemented.
Ein zangenförmiges Aufweitewerkzeug mit einem Werkzeuggrundkörper, in dem ein Spreizdorn gelagert ist, wird in der DE-PS 40 71 404 beschrieben. Der Antrieb des Spreizdorns erfolgt hierbei durch eine bogenförmig verlaufende Kulisse, die auf einen Rollkörper im Spreizdorn einwirkt. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jedoch nicht auf ein solches Aufweitewerkzeug beschränkt; vielmehr kommen auch zangenförmige Aufweitewerkzeuge mit einem Nockenantrieb oder mit einem Zahnstangenantrieb in Frage. Als Antriebseinrichtungen können ferner Gewindespindeln oder hydraulische Antriebe verwendet werden, bei denen der Spreizdorn durch einen Hydraulikkolben angetrieben wird.A plier-shaped expanding tool with a basic tool body, in which an expanding mandrel is mounted is described in DE-PS 40 71 404. The expansion mandrel is driven by an arch running backdrop that acts on a rolling element in the expanding mandrel. The However, application of the device according to the invention is not limited to one limited such expanding tool; rather pliers also come Expanding tools with a cam drive or with a Rack and pinion drive in question. As drive devices can also Screws or hydraulic drives are used where the expanding mandrel is driven by a hydraulic piston.
Die Erfindung bezieht sich auch auf Vorrichtungen, bei denen jede Spreizbacke mehrere, abgestufte teilzylindrische Arbeitsflächen aufweist, wie dies beispielhaft in der DE-PS 42 02 348 C1 beschrieben ist. Die Zahl der Durchmesserabstufungen kann dabei noch weiter gesteigert werden, so daß auf diese Weise ein Universal-Aufweitewerkzeug für unterschiedliche Durchmesser erhalten wird. Es ist lediglich erforderlich, daß jede Arbeitsfläche mittels gebrochener Kanten in die Spaltwände übergeht.The invention also relates to devices in which each Spreading jaw has several, graduated part-cylindrical work surfaces, such as this is described by way of example in DE-PS 42 02 348 C1. The number of Diameter gradations can be increased even further, so that in this way a universal expansion tool for different Diameter is obtained. It is only necessary that each Working surface merges into the gap walls by means of broken edges.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements of the subject matter of the invention result from the subclaims.
Drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert.Three exemplary embodiments of the subject matter of the invention are explained in more detail below with reference to FIGS. 1 to 4.
Es zeigenShow it
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung in der linken Hälfte eine Außenansicht und in der rechten Hälfte einen teilweisen Axialschnitt durch einen Expansionskopf, und die Fig. 1 in a perspective view in the left half an external view and in the right half a partial axial section through an expansion head, and
Fig. 2 bis 4 stirnseitige Ansichten von Spreizbacken mit unterschiedlichen Kantenbrechungen. Fig. 2 to 4 end views of expanding jaws with different edge breaks.
In Fig. 1 ist ein Expansionskopf 1 dargestellt, dessen tragendes Teil eine Überwurfmutter 2 mit einem Innengewinde 3 ist, mit dem der Expansionskopf 1 auf einen hier nicht dargestellten Werkzeuggrundkörper aufschraubbar ist. Zu diesem Werkzeuggrundkörper gehört ein gestrichelt angedeuteter Spreizdorn 4 mit einer kegelförmigen Spreizfläche 5. Die Überwurfmutter besitzt an dem Innengewinde 3 abgekehrten Ende einen kreisringförmigen Innenflansch 6, der zur Lagerung und Halterung von insgesamt sechs Spreizbacken 7 dient.In Fig. 1, an expansion head 1 is shown, the supporting part is a union nut 2 with an internal thread 3 , with which the expansion head 1 can be screwed onto a tool body, not shown here. This basic tool body includes a broken mandrel 4 with a conical expanding surface 5 . The union nut has an annular inner flange 6 on the end facing away from the internal thread 3 , which serves to support and hold a total of six expansion jaws 7 .
Mit dem Innenflansch 6 wirken auf dessen innerer Kreisringfläche innere Flanschsektoren 8 zusammen, die Teile der Spreizbacken 7 sind und auf ihren Außenflächen Nuten 9 besitzen, in denen eine ringförmige Zugfeder 10 gelagert ist. Die Flanschsektoren 8 sind jeweils durch ein in entsprechende Bohrungen 11 eingepreßtes Niet 12 mit dem Innenflansch 6 verbunden, dessen Achse parallel zur Achse A-A des Expansionskopfes verläuft. Das Niet 12 durchdringt außerdem den Innenflansch 6, der zum Zwecke einer radialen Bewegungsmöglichkeit der Spreizbacken mit dem Niet längliche und radial verlaufende Ausnehmungen aufweist, die hier nicht besonders hervorgehoben sind. Fig. 1 zeigt die Spreizbacken 7 in ihrer am weitesten nach außen gerichteten Stellung.Inner flange sectors 8 , which are parts of the expanding jaws 7 and have grooves 9 on their outer surfaces, in which an annular tension spring 10 is mounted, cooperate with the inner flange 6 on its inner annular surface. The flange sectors 8 are each connected to the inner flange 6 by a rivet 12 pressed into corresponding bores 11 , the axis of which runs parallel to the axis AA of the expansion head. The rivet 12 also penetrates the inner flange 6 , which for the purpose of radial movement of the expanding jaws with the rivet has elongated and radially extending recesses, which are not particularly emphasized here. Fig. 1 shows the expanding jaws 7 in their outermost position.
Die Spreizbacken 7 besitzen Arbeitsflächen 13, die Teile einer gemeinsamen Zylinderfläche sind, deren Durchmesser dem Enddurchmesser der herzustellenden Aufweitung entspricht. Da die Anfangsstellung der Spreizbacken radial einwärts verlagert ist, werden beim Aufweitevorgang zwischen den Spreizbacken 7 Trennfugen 14 gebildet, die von Seitenflächen 7a und 7b begrenzt sind, die die sogenannten Spaltwände bilden. The spreading jaws 7 have working surfaces 13 , which are parts of a common cylindrical surface, the diameter of which corresponds to the final diameter of the widening to be produced. Since the initial position of the expansion jaws is shifted radially inwards, 7 expansion joints 14 are formed during the expansion process between the expansion jaws, which are delimited by side surfaces 7 a and 7 b, which form the so-called gap walls.
Die Kanten 7c, die die Übergänge zwischen den Seitenflächen 7a, 7b und den Arbeitsflächen 13 bilden, sind auf ihrer gesamten Länge, d. h., zwischen den Stirnflächen 7d und den Verbreiterungen 7e, der Spreizbacken 7 gebrochen, was anhand der Fig. 2 bis 4 näher erläutert wird:The edges 7 c, which form the transitions between the side surfaces 7 a, 7 b and the working surfaces 13, are on their entire length, that is, between the end faces 7 d and the spacers 7 e, the expansion jaws 7 broken, with reference to Figure . 2 to 4 is explained in detail:
In den Fig. 2 und 3 sind Fasen gezeigt, die Öffnungswinkel von 60° bzw. 90° zwischen sich einschließen, d. h., die Seitenflächen sind an ihren achsparallelen Außenkanten unter Winkeln von jeweils 30° bzw. 45° abgeschrägt. Die Winkel zwischen diesen Fasen und den Arbeitsflächen 13 sind dadurch stumpfe Winkel, die deutlich von 90° abweichen, daß bereits diese Raumform ausreicht, um die gestellte Aufgabe zu lösen!In FIGS. 2 and 3 chamfers are shown, the opening angle of 60 ° or 90 ° to include between them, that is, the side surfaces are chamfered at their outer edges parallel to the axis at angles of 30 ° or 45 °. The angles between these chamfers and the work surfaces 13 are therefore obtuse angles, which differ significantly from 90 °, that this spatial shape is already sufficient to solve the task at hand!
Fig. 4 zeigt abgerundete Kanten 7c, die durch Zerspanung schwieriger herzustellen sind, sehr wohl aber durch Präzisionsguß oder chemisches Ätzen kostengünstig herstellbar sind. Fig. 4 shows rounded edges 7 c, which are more difficult to manufacture by machining, but are very inexpensive to manufacture by precision casting or chemical etching.
Die Fasen bzw. Abrundungen bilden gewissermaßen "Kerben", solange die Spreizbacken nicht expandiert sind. Es hat sich gezeigt, daß die Kerbtiefe und -breite nicht sonderlich kritisch ist und durch Ausprobieren gefunden werden kann, wobei im Auge zu behalten ist, daß die Arbeitsflächen 13 möglichst groß sein sollen.The chamfers or roundings form, as it were, "notches" as long as the expanding jaws are not expanded. It has been shown that the depth and width of the notch is not particularly critical and can be found by trial and error, although it should be borne in mind that the work surfaces 13 should be as large as possible.
Es ist schließlich von besonderem Vorteil, wenn die Spreizbacken auch an den kreissektorförmigen Stirnkanten 7f gebrochen sind, die sich nahezu zu einem Kreis ergänzen. Dadurch wird das Fließen des Werkstoffs auch an diesen Stirnkanten 7f begünstigt und bei Kunststoffen der "Weißbruch" unterdrückt. Für die geometrischen Formen dieser Stirnkanten 7f gelten analoge Überlegungen wie für die achsparallelen Kanten 7c.Finally, it is particularly advantageous if the spreading jaws are also broken at the end edges 7 f in the shape of a sector of a circle, which almost complement each other to form a circle. As a result, the flow of the material is also favored at these end edges 7 f and the "white break" is suppressed in the case of plastics. For the geometric shapes of said end edges 7 f analogous considerations as for the axially parallel edges 7 are c.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es beispielsweise möglich, Kunststoff-Rohrleitungen mit einem Außendurchmesser von 28 mm und einer Wandstärke von 3 bis 4 mm um etwa 10 mm im Durchmesser aufzuweiten, um ein entsprechend dimensioniertes Gegenstück mit zylindrischer Oberfläche entsprechenden Durchmessers einführen zu können.With the device according to the invention it is possible, for example, Plastic pipes with an outer diameter of 28 mm and one Wall thickness of 3 to 4 mm to widen about 10 mm in diameter, a correspondingly dimensioned counterpart with a cylindrical one To be able to insert surface of appropriate diameter.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |