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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen, die verwendet werden,
um Quetschhülsen
auf die Außenwand
zylindrischer Elemente, wie beispielsweise eines Rohrendes, aufzustauchen
bzw. zu pressen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere
eine Pressvorrichtung, bei der ein hydraulischer Antriebsabschnitt
von einem Größenadapterwerkzeug
isoliert ist und getrennt werden kann, das ein angetriebenes Element
enthält,
das die Quetschhülse
durch Ausüben
einer axialen Kraft an eine Überwurfmutter
presst.
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Hintergrund
der Erfindung
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Quetschhülsen-Rohrverbindungsstücke sind bekannt
und enthalten typischerweise eine Überwurfgewindemutter, einen
Gewinde-Kopplungskörper und
eine oder mehrere Quetschhülsen,
die in die Überwurf-
bzw. Kopplungsmutter passen. Der Kopplungskörper enthält normalerweise eine Kurvenfläche, die
mit einer Kurvenfläche
an einer Quetschhülse
in Eingriff kommt. Ein zylindrisches Element, wie beispielsweise
ein Rohrende, wird in den Kopplungskörper geschoben, wobei die Quetschhülsen die
Außenwand
des Rohrendes enganliegend umgeben. Wenn die Kopplungsmutter auf
dem mit Gewinde versehenen Ende des Kopplungskörpers installiert ist, wird
eine axiale Kraft auf die Quetschhülse bzw. Quetschhülsen ausgeübt, die
eine Presswirkung erzeugt, so dass Abschnitte jedes Quetschhülsenkörpers radial
verschoben werden, wodurch die Quetschhülsen die Außenwand des Rohrendes fest ergreifen.
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Auf
vielen Einsatzgebieten kann die Verbindung mit einfachen Handwerkzeugen,
wie beispielsweise Mutternschlüsseln,
zusammengesetzt werden. Bei größeren Rohrmaßen und
Rohren, die aus härteren
Materialien bestehen, ist es häufig
erforderlich, Fluiddruck einzusetzen, um ausreichend Kraft auszuüben und
die Quetschhülsen
ordnungsgemäß auf das
Rohr zu pressen. Des Weiteren ist es für einige Einsatzzwecke wünschenswert,
in der Lage zu sein, viele Verbindungsteile auf schnelle Weise zusammenzusetzen.
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Im
Laufe der Jahre sind viele angetriebene Pressvorrichtungen entwickelt
worden. Ein Typ eines derartigen Werkzeugs ist eine hydraulische
Pressvorrichtung, bei der ein Kolben axial durch hydraulischen Druck
angetrieben wird. Der Kolben seinerseits verschiebt ein angetriebenes
Element bzw. einen Amboss, der die axiale Kraft auf die Quetschhülsen ausübt. Derartige
Vorrichtungen sind in den US-Patenten Nr. 3,722,063; 3,810,296;
3,728,771; 4,873,755 und 5,027,489 beschrieben.
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US-A-3691604
offenbart eine Vorrichtung zum Anbringen eines quetschhülsenartigen
Anschlussstücks
an einer Außenwand
eines Zylinderelements durch Pressen der Quetschhülse auf
das Zylinderelement, wobei das Anschlussstück eine Überwurtgewindemutter enthält, wobei
die Vorrichtung umfasst: ein Gehäuse;
einen Kolben in dem Gehäuse,
wobei der Kolben in Reaktion auf einen Fluiddruck, wenn er auf den
Kolben ausgeübt
wird, zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position
beweglich ist; und ein Adapterwerkzeug, das teilweise in dem Gehäuse gehalten
wird; wobei das Adapterwerkzeug eine Hülse, die an einem Ende mit Gewinde
versehen ist, um die Überwurfmutter
aufzunehmen, und einen Amboss umfasst, der mit der Hülse gekoppelt
ist; wobei der Amboss in Bezug auf die Hülse zwischen einer ersten Ambossposition
und einer zweiten Ambossposition beweglich ist, um eine Quetschhülse auf
das Zylinderelement zu pressen.
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Eine
Eigenschaft bekannter Pressvorrichtungen besteht darin, dass häufig das
angetriebene Element, das dazu dient, die axiale Kraft auf die Quetschhülsen auszuüben, eine
Einheit mit dem hydraulischen Kolben bildet. Wenn stets gleich große Quetschhülsen oder
Rohre verwendet werden, stellt dies kein Hindernis dar, häufiger ist
es jedoch so, dass die Vorrichtung in der Lage sein muss, Quetschhülsen unterschiedlicher
Größen zu pressen.
So könnte
eine Größenänderung
auch eine Demontage des hydraulischen Abschnitts erforderlich machen. Es
ist bekannt, dass als Alternative dazu das angetriebene Element
separat von dem Kolben ausgeführt
ist, selbst bei derartigen Konstruktionen jedoch wird das angetriebene
Element möglicherweise
verwendet, um den Kolben in dem Gerätegehäuse zu halten, so dass, wenn
Größenänderungen
vorgenommen werden müssen,
es wahrscheinlich ist, dass der hydraulische Abschnitt demontiert
wird oder zumindest anfällig
für Undichtigkeit
ist.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung
zum Pressen von Quetschhülsen
auf zylindrische Elemente unter Verwendung von Fluiddruck zu schaffen,
wobei die Vorrichtung erhebliche Flexibilität bei der Durchführung von
Größenänderungen
ohne Einschränkungen oder
die Notwendigkeit, den hydraulischen Antriebsabschnitt der Vorrichtung
zu demontieren, aufweist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein
kompakteres und benutzerfreundlicheres Presswerkzeug zu schaffen,
das sich einfacher verwenden lässt
und eine visuelle Anzeige bietet, dass ein Pressvorgang erfolgreich
abgeschlossen ist
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Um
die obenstehenden und weitere Aufgaben zu erfüllen, schafft die vorliegende
Erfindung eine Vorrichtung zum Anbringen eines quetschhülsenartigen
Anschlussstücks
an eine Außenwand
eines Zylinderelements durch Pressen der Quetschhülse auf
das Zylinderelement, wobei das Anschlussstück eine Überwurfgewindemutter enthält, wobei
die Vorrichtung umfasst: ein Gehäuse;
einen Kolben in dem Gehäuse,
wobei der Kolben in Reaktion auf einen Fluiddruck, wenn er auf den
Kolben ausgeübt wird,
zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position beweglich
ist; und ein Adapterwerkzeug, das teilweise in dem Gehäuse gehalten
wird; wobei das Adapterwerkzeug eine Hülse, die an einem Ende mit
Gewinde versehen ist, um die Überwurfmutter aufzunehmen,
und einen Amboss umfasst, der mit der Hülse gekoppelt ist; wobei der
Amboss in Bezug auf die Hülse
zwischen einer ersten Ambossposition und einer zweiten Ambossposition
beweglich ist, um eine Quetschhülse
auf das Zylinderelement zu pressen, wobei die Unterbaugruppe unabhängig von
dem Kolben verschiebbar von dem Gehäuse entfernbar ist. Größenänderungen
werden ermöglicht,
indem ein erstes Adapterwerkzeug einer bestimmten Größe entfernt
wird und durch ein zweites Adapterwerkzeug einer anderen Größe ersetzt
wird. Dieser Wechsel kann ohne jegliche Demontage oder Beeinträchtigung
des hydraulischen Abschnitts durchgeführt werden.
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Gemäß einem
weiteren bevorzugten Aspekt der Erfindung enthält die Vorrichtung eine optische Anzeige,
dass ein Pressvorgang erfolgreich abgeschlossen worden ist. In der
bevorzugten Ausführung wird
diese optische Anzeige in Form eines Anzeigeknopfes realisiert,
der aus dem hinteren Ende der Vorrichtung heraustritt, wenn ein
Pressvor gang abgeschlossen ist. Der Knopf wird vor dem Beginn des nächsten Pressvorgangs
manuell zurückgesetzt.
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Diese
und andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
dem Fachmann aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
angesichts der beigefügten
Zeichnungen ersichtlich.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung kann in bestimmten Teilen und Anordnungen von Teilen umgesetzt
werden, wobei bevorzugte Ausführungen
und ein Verfahren dazu in dieser Patentbeschreibung ausführlich beschrieben und
in den beigefügten
Zeichnungen, die Teil derselben sind, dargestellt sind, wobei:
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1 eine
Vorrichtung zum Pressen von Quetschhülsen gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
die im Längsschnitt
in einer Ausgangsposition vor einem Pressvorgang dargestellt ist;
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2 eine Explosionsdarstellung der Vorrichtung
in 1 ist;
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3 eine
schematische Darstellung der Vorrichtung in 1 zum Einsatz
mit einer Hydraulikquelle zusammengebaut ist;
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4 die
Vorrichtung in 1 ist, die in einer zweiten
Position am Ende eines Pressvorgangs vor dem Zurücksetzen dargestellt ist;
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5 eine
Explosionsdarstellung der Vorrichtung in 1 ist, die
Installationsmerkmale des Adapterwerkzeugs darstellt;
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6 die
Vorrichtung in 1 ist, die eine Fluidkupplung
darstellt, die für
einen Pressvorgang installiert ist; und
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7A und 7B den
Einsatz eines Totraumes zwischen dem Presswerkzeug und der Quetschhülse für Verbindungsstück-Größen außer dem
Verbindungsstück
mit maximalem Presshub.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
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Unter
Bezugnahme auf 1 und 4 wird die
Erfindung im Folgenden als Beispiel zum Pressen von zwei Quetschhülsen eines
herkömmlichen
Rohrverbindungsstücks
auf ein Rohrende beschrieben, dies dient jedoch lediglich der Veranschaulichung
und Erläuterung
und sollte nicht einschränkend
verstanden werden. Für
den Fachmann liegt auf der Hand, dass die hier beschriebene Erfindung
verwendet werden kann, um einzelne Quetschhülsen auf Rohrenden zu pressen,
und des Weiteren verwendet werden kann, um Quetschhülsen auf
zylindrische Elemente außer
Rohrenden zu pressen, wobei dazu zylindrische Elemente, wie beispielsweise
Rohrverlängerungen
an Strömungsregelungsvorrichtungen,
gehören,
um nur ein Beispiel zu nennen. Des Weiteren werden verschiedene
Aspekte der Erfindung beschrieben, wobei die beispielhafte Ausführung den
Einsatz verschiedener Aspekte der Erfindung zusammen darstellt.
Für den
Fachmann jedoch liegt auf der Hand, dass andere Ausführungen
entsprechend den Betriebsanforderungen für einen speziellen Vorgang
bzw. eine Vorrichtung zum Pressen eingesetzt werden können.
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Gemäß der Erfindung
ist die Pressvorrichtung allgemein mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet.
Die Pressvorrichtung 10 ist bis auf eine anschließbare Quelle
von unter Druck stehendem hydraulischen Fluid, die im Folgenden
weitergehend beschrieben wird, im Wesentlichen in einem Gehäuse 12 in
sich geschlossen. Es könnten
andere Fluide einschließlich
Wasser, mit einer hydrostatischen Pumpe oder beispielsweise Gasdruck
eingesetzt werden.
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Das
Gehäuse 12 umfasst
funktionell gesehen zwei Grundabschnitte, d.h. einen hydraulischen Antriebsabschnitt 14 und
einen Pressabschnitt 16. Der hydraulische Abschnitt 14 enthält einen
Antriebskolben 18, eine hydraulische Verbinderbaugruppe 20 und
eine Pressabschluss-Anzeigebaugruppe 22. Eine Betätigungswelle 24 erstreckt
sich durch das Gehäuse 12 hindurch
und liegt auf einer Längsmittelachse
X der Vorrichtung 10.
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Der
Kolben 18 ist ein im Allgemeinen zylindrisches Element,
das mittig in einer Kolbenbohrung 30 angeordnet ist und
in seiner eingezogenen bzw. Rückstellposition
(in 1 dargestellt) an einer Sackbohrung 32 des
Gehäuses 12 unten
anliegt. Der Kolben 18 enthält eine mittige Wellenbohrung 34, durch
die sich die Betätigungswelle 24 hindurch
erstreckt. Ein herkömmlicher
Kolbendichtring 36 ist in einer Dichtungsaussparung 37 vorhanden,
um den Kolben 18 an der Gehäusebohrung 30 abzudichten und
den Verlust von hydraulischem Fluid zu verhindern. Bei diesem Beispiel
enthält
die Dichtung 36 einen O-Ring 36a aus Elastomer
und einen Stützring 36b aus
TeflonTM, der Extrusion der Dichtung 36a unter
Druck verhindert. Es können,
wenn erforderlich, andere Dichtungsanordnungen verwendet werden. Ähnliche
Dichtungsanordnungen sind auf der Welle 24 vorhanden, wie
dies in den Zeichnungen angedeutet ist.
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Der
Kolben 18 ist so dimensioniert und bearbeitet, dass Verschiebung
entlang der Mittelachse X mit geringer Reibung möglich ist. Der Kolben 18 enthält des Weiteren
eine Hydraulikfluid-Vertiefung 38, die sich radial von
der Wellenbohrung 34 aus erstreckt und in Fluidverbindung
mit einer Querbohrung 40 in der Betätigungswelle 24 steht.
Die Vertiefung 38 bildet einen kleinen Fluidhohlraum, in
den Hydraulikfluid eintritt, um Druck auf die Rückseite 18a des Kolbens 18 auszuüben. Wenn
Hydraulikfluid unter Druck dem Hohlraum 38 und der Rückseite 18a zugeführt wird,
wird der Kolben 18 nach vorn oder, in 1 gesehen,
nach links gedrückt
bzw. bewegt.
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Eine
Mittel-Längsbohrung 42 erstreckt
sich vom hinteren bzw. Einlassende der Betätigungswelle 24a unmittelbar über die
Position der Querbohrung 40 hinaus. Die Längsbohrung 42 öffnet sich
in die Vertiefung 38 hinein. Durch diese Anordnung wird Hydraulikfluid
zum Antreiben des Kolbens 18 zugeführt.
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Die
Betätigungswelle 24 enthält eine
Umfangsvertiefung 44, die einen entfernbaren Sprengring 46 aufnimmt
und hält.
Wenn der Sprengring 46 installiert wird und sich der Kolben 18 auf
der Betätigungswelle 24 befindet,
wird der Kolben 18 zwischen dem Sprengring 46 und
der Gehäusewand 32 axial eingeschlossen.
Wenn der Kolben 18 axial nach vorn gedrückt wird, drückt er auf
den Sprengring 46 und schiebt so die Welle 24 damit
nach vorn. Der Sprengring 46 bewirkt des Weiteren, dass
der Kolben 24 an die in 1 dargestellte
Rücksetzposition
zurückgeführt wird,
wenn der Hydraulikdruck auf den Kolben 24 aufgehoben wird
(die Welle 24 wird durch eine Wellenfeder 160,
die wei tergehend beschrieben wird, in 1 gesehen,
nach hinten gespannt). Eine zweite Kolbendichtungsanordnung 48 ist
in einer Dichtungsnut 50 vorhanden, die in der Betätigungswelle 24 an
einer Position ausgebildet ist, die axial vor der Kolbenvertiefung 38 liegt,
um gegen Fluidverlust an der inneren Kolbenwellenbohrung 34 entlang
abzudichten.
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Der
Kolben 18 enthält
eine Kolbenantriebsfläche 52 mit
verringertem Durchmesser. Der gegenüber dem Durchmesser des Kolbens 18 am
hinteren Ende desselben verringerte Durchmesser der Antriebsfläche 52 bildet
einen Umfangsraum 54, der durch eine Kolbenanschlagfläche 56 begrenzt
wird. Ein zweiter entfernbarer Sprengring 58 ist in einer Nut 60 angeordnet,
die in dem Gehäuse 12 axial
unmittelbar vor dem Kolben 18 ausgebildet ist, wenn sich
der Kolben in der in 1 dargestellten eingezogenen
Position befindet. Der Sprengring 58 begrenzt den maximalen
axialen Hub des Kolbens 18, indem er mit der Anschlagfläche 56 in
Eingriff kommt, wenn sich der Kolben um eine Strecke nach vorn bewegt hat,
die durch den axialen Zwischenraum zwischen der Anschlagfläche 56 und
der Rückseite
des Sprengrings 58 definiert wird.
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Die
Antriebsfläche 52 des
Kolbens 18 kommt mit einem Presswerkzeug bzw. Amboss 70 an
einer Rückseite 70a desselben
antreibend in Kontakt bzw. in Eingriff. Das Presswerkzeug 70 ist
eine im Allgemeinen zylindrische Struktur mit einer konischen vorderen Öffnung 72.
Diese konische Öffnung 72 kommt mit
einer vorderen Quetschhülse
F1 in Eingriff und übt
eine Nocken- bzw. Kurvenwirkung aus, um die Quetschhülse auf
ein Rohrende zu pressen, wie dies weiter unten beschrieben wird.
Das Presswerkzeug 70 enthält eine innere Bohrung 74,
die ein Rohrende (in der 1 nicht dargestellt) enganliegend
aufnimmt. Das Rohrende wird eingeführt, bis es in einer Sackbohrung 76 aufsitzt.
Die Sackbohrung 76 ist mit einem erhabenen Steg bzw. einer
Wulst 78 versehen, die in 1 vergrößert dargestellt
ist. Diese Wulst 78 erzeugt eine kleine Vertiefung in dem
Rohrende nach einem ordnungsgemäßen Quetschvorgang,
so dass eine sichere und optisch einfache Bestätigung vorhanden ist, dass
das Rohrende vor dem Pressvorgang vollständig in das Werkzeug 70 eingeführt wurde.
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Das
Presswerkzeug 70 enthält
eine mittige Wellenbohrung 80. Ein vorderes Ende 24b der
Betätigungswelle 24 erstreckt
sich nach vorn in die Werkzeugbohrung 80 hinein. Ein Staustopfen 84 ist
in der Bohrung 80 installiert. Der Stopfen 78 enthält ein Durchgangs loch 86,
das Hydraulikfluid aus dem Werkzeug 70 heraustropfen lässt, wenn
das Ablassventil 120 offen ist.
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Das
Presswerkzeug 70 wird verschiebbar in einer im Allgemeinen
zylindrischen Adapterbuchse 90 gehalten. Die Adapterbuchse 90 wird
teilweise in dem Gehäuse 12 gehalten,
und ein vorderer Abschnitt 90a derselben erstreckt sich
axial über
das vordere Ende 12a des Gehäuses hinaus. Die Adapterbuchse 90 ist
so bemessen, dass sie durch eine Gleitpassung in dem Gehäuse 12 installiert
wird. Die Gleitpassungsinstallation erleichtert die Installation, und
der Adapter 90 ist weniger anfällig für Schäden, so beispielsweise Schäden an Gewindegängen. Das vordere
Ende der Adapterbuchse 90a enthält einen Außengewindeabschnitt 92,
auf den eine mit Innengewinde versehene Überwurfmutter (in 1 nicht dargestellt)
installiert werden kann. Der Durchmesser des Endabschnitts 90a ist
geringer als der Durchmesser des Haupt-Buchsenkörperabschnitts 90b,
so dass eine vordere Haltefläche 4 entsteht.
Ein Halteelement in Form eines dritten abnehmbaren Sprengrings 96 ist
in eine Nut 98 gepasst, die im vorderen Abschnitt des Gehäuses 12 ausgebildet
ist. Der Sprengring 98 dient dazu, die Adapterbuchse 90 axial
in Position in dem Gehäuse 12 zu
halten.
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Die
Adapterbuchse 90 enthält
eine Sackbohrung 100, deren Außendurchmesser größer ist
als der Außendurchmesser
des Presswerkzeugs 70. Das Presswerkzeug 70 und
die Adapterbuchse 90 bilden so einen Ringraum 102.
Eine Feder 104 ist in dem Ringraum 102 angeordnet
und wird zwischen der Sackbohrung 100 und einem sich nach
außen
erstreckenden Flansch 106, der in der Nähe des hinteren Endes 70a des
Presswerkzeugs 70 ausgebildet ist, zusammengedrückt gehalten.
Die Feder 104 spannt das Presswerkzeug 70 und
die Adapterbuchse 90 axial auseinander. Die Adapterbuche 90 enthält eine
Sprengringnut 108, die in der Nähe des hinteren Endes der Buchse 90 ausgebildet
ist. Ein Halteelement in Form eines vierten abnehmbaren Sprengrings 110 kommt
mit der Rückseite
des Werkzeugflansches 106 in Eingriff, um die Adapterbuchse 90 und
das Presswerkzeug 70 als eine einzelne aus einem Teil bestehende
Adapterwerkzeuganordnung 112 zusammenzuhalten. Andere Mechanismen
zum Zusammenhalten der Buchse 90 und des Werkzeugs 70 als
eine Baugruppe 112 können
verwendet werden, wie dies für
den Fachmann auf der Hand liegt. So kann beispielsweise eine Gewindehülse anstelle des
vierten Sprengrings 110 verwendet werden, oder das Werkzeug 70 kann
mit der Buchse 90 verbunden sein.
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Die
Feder 104 wird, wenn wie in 1 montiert,
nicht vollständig
zusammengedrückt,
so dass ein begrenztes, jedoch vorgegebenes Maß an relativer axialer Bewegung
zwischen dem Werkzeug 70 und der Buchse 90 zugelassen
wird. Dadurch kann die Adapterwerkzeuganordnung 112 in
dem Gehäuse 12 installiert
werden, nachdem der Kolben 18 installiert ist, wobei formschlüssiger Eingriff
zwischen dem Kolben 18 und dem Werkzeug 70 vorhanden
ist. Nachdem die Baugruppe 112 installiert ist, ist ausreichend
Raum zum Zusammendrücken
der Feder 104 vorhanden. So bewirkt axiale Verschiebung
des Kolbens 18 in der Vorwärtsrichtung eine entsprechende Vorwärtsverschiebung
des Werkzeugs 70. Die Toleranzen werden so gesteuert, dass
der Kolben 18 an dem Sprengring 58 anschlägt, bevor
die Feder 104 vollständig
zu zylindrischer, nicht zusammendrückbarer Form zusammengedrückt wird.
Dadurch kann der maximale Presshub in engen Grenzen gesteuert werden,
indem der axiale Zwischenraum zwischen der Kolbenfläche 56 und
dem Sprengring 60 gesteuert wird, statt die Abmessungen
der Feder 104 steuern zu müssen. Es ist anzumerken, dass
beim Fehlen von hydraulischem Druck in dem Kanal 42 die
Feder 104 das Werkzeug 90 und den Kolben 18 nach
hinten an die eingezogene bzw. Vor-Press-Position spannt, die in 1 dargestellt
ist. Der vierte Sprengring 110 jedoch begrenzt das Maß, in dem
die Feder 104 den Kolben 18 an die Wand 32 drückt, und
statt dessen wird eine weitere Spannkraft für diesen Zweck eingesetzt,
wie weiter unten ersichtlich wird.
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Gemäß einem
Merkmal der Erfindung ist die Adapteranordnung 112 bewusst
so gestaltet, dass sie aus dem Gehäuse 12 entnommen werden
kann, ohne die Integrität
des hydraulischen Abschnitts 14 zu beeinträchtigen.
Die Abmessungen der Adapterbuchse 90 und des Presswerkzeugs 70 stehen
in direktem Zusammenhang mit der Größe der Quetschhülsen, die
aufgepresst werden, dem Rohdurchmesser und der Größe der dazugehörigen Kopplungsmutter.
So müssen,
um Quetschhülsen
und Rohre unterschiedlicher Größe zu pressen,
das Presswerkzeug 70 und die Adapterbuchse 90 leicht
austauschbar sein. Anpassung der Vorrichtung 10 an unterschiedlich
große
Verbindungen ist einfach durch Einsatz einer anderen Adapteranordnung 112 möglich. Die
Gleitpassungsinstallation der Adapteranordnung 112 erleichtert
und beschleunigt den Austausch ohne Beeinträchtigung des Hydraulikabschnitts 14.
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Aufgrund
des Gewindeeingriffs zwischen der Kopplungsmutter und der Adapterbuchse 90 kann die
Buchse 90 zur Drehung neigen, wenn eine Kopplungsmutter
C auf der Adapterbuchse 90 installiert wird. Diese Drehung
kann für
bestimmte Einsatzzwecke unerwünscht
sein, und daher kann ein Drehverhinderungsbolzen 114 in
einem Querloch 116 durch das Gehäuse 12 installiert
sein. Das Loch 116 ist an einen axialen Schlitz 118 angrenzend
positioniert, der im Außenumfang
der Adapterbuchse 90 am hinteren Ende derselben ausgebildet
ist. Indem zuerst der Bolzen 114 installiert wird, bevor
die Baugruppe 112 installiert wird, kann die Baugruppe 112 während der
Installation leicht ausgerichtet werden, um den Schlitz 118 mit
dem vorstehenden Ende des Drehverhinderungsbolzens 114 zu
fluchten.
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Die
Welle 24 kann mit einer Ablassventilanordnung 120 versehen
sein. Die Ablassventilanordnung 120 dient dazu, Überdruck
des Hydraulikabschnitts 14 der Vorrichtung 10 zu
verhindern. Dies kann besonders wichtig sein, wenn eine manuell
betätigte
Hydraulikpumpe verwendet wird, um den Hydraulikdruck zum Betätigen der
Vorrichtung 10 bereitzustellen. In einem Teil der Welle 24 vor
der Querbohrung 40 ist eine Sackbohrung 122 ausgebildet,
und eine Ventilöffnung 124 erstreckt
sich durch sie hindurch. Ein Tellerventilschaft 126 ist
mittig in einer Ventilkammer 128 angeordnet, die in der
Betätigungswelle 24 ausgebildet
ist. Eine Ventil-Spannfeder 130 ist in der Ventilkammer 128 angeordnet
und spannt den Ventilteller 126, wie in 1 dargestellt, in
geschlossene Position. Eine Ventileinstellfeder 132 ist
in die Gewindebohrung 82 der Betätigungswelle 24 eingeschraubt.
Durch axiale Einstellung der Position der Schraube 132 in
der Bohrung 82 wird der Druck eingestellt, bei dem sich
das Ablassventil öffnet,
um zu starken Hydraulikdruck abzulassen. Die Einstellschraube 132 und
der Staustopfen 84 enthalten Durchgangsbohrungen 136 bzw. 86,
durch die Hydraulikfluid abgelassen wird, um zu starken Druck in
dem Hydraulikabschnitt 14 zu verringern. Die reduzierte Öffnung 124 verhindert
einen starken Strom von Hydraulikfluid, wenn sich das Ventil 120 öffnet. Das
Vorhandensein von Fluid in dem Presswerkzeug 70 kann leicht
erfasst werden und der Druck an der Quelle abgelassen werden. Wenn
der Druck fällt, schließt sich
das Ventil 120 und verhindert so den Verlust einer zu großen Menge
an Hydraulikfluid.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführung
der Erfindung wird die Anzeigeanordnung 22 verwendet, um
sofortige optische und akustische Rückmeldung an den Bediener zu
gewährleisten,
dass ein Pressvorgang abgeschlossen ist. Dies verhindert, dass der Bedie ner
das hydraulische System unter zu hohen Druck setzt oder die Fluidkupplung
zu stark presst. Bei dieser beispielhaften Ausführung ist die Anzeigeeinrichtung 22 in
Form eines Anzeigeknopfes 140 ausgeführt, der am Ende des Pressvorgangs
aus dem hinteren Ende des Gehäuses 12 heraustritt.
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Der
Anzeigeknopf 140 ist ein im Allgemeinen zylindrisches Element,
das einen mittigen Körperabschnitt 142,
ein vorderes Ende 144 und ein hinteres Ende 146 enthält. Das
vordere Ende 144 enthält
eine mittige axiale Bohrung 148 mit einer inneren Schulter 150 am
hinteren Ende derselben.
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Eine
Federausrichtscheibe 152 ist um die Betätigungswelle 24 herum
an einer Sackbohrung 154 in dem Gehäuse vorhanden. Eine Knopffeder 156 ist
zwischen der Scheibe 152 und dem Absatz 150 in
der Knopfbohrung 148 angeordnet. Diese Feder drückt, in 1 gesehen,
den Knopf 140 nach hinten, oder, mit anderen Worten, an
eine Position, die Abschluss eines Pressvorgangs anzeigt. In 1 befindet
sich der Knopf 140 in der Vor-Press-Position, und in 4 ist
der Knopf 140 in der vorstehenden Position dargestellt,
nachdem ein Pressvorgang abgeschlossen ist.
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Die
Betätigungswelle 24 enthält des Weiteren
eine sich nach außen
erstreckende Schulter 158. Eine Wellenfeder 160 ist
in der Knopfbohrung 148 zwischen der Scheibe 152 und
der Schaft-Schulter 158 angeordnet. Die Wellenfeder 160 spannt
die Welle 24 von dem Werkzeugende der Anordnung 10 weg,
oder, mit anderen Worten, die Feder 160 spannt die Welle 24 so,
dass der Kolben 18 in die in der 1 dargestellte
Ausgangsbzw. eingezogene Position zurückgeführt wird.
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Die
Welle 24 ist des Weiteren mit einer Kugelarretierung 162 in
Form eines sich verjüngenden Absatzes
versehen, der sich von dem Körper
der Welle 24 radial nach außen erstreckt. Der Anzeigeknopf 140 enthält eine
Quer-Gewindebohrung 164 in dem Mittelkörper 142 des Knopfes.
Die Bohrung 164 ist so angeordnet, dass, wenn sich der
Knopf 140 in der Rückstellposition
in 1 befindet, die Bohrung 164 radial mit
der Kugelarretierung 162 fluchtend ist. Eine Arretierkugel 166 ist
in der Bohrung 164 angeordnet, und eine Arretierfeder 168 ist
in der Bohrung 164 zwischen der Kugel 166 und
einer mit Gewinde versehenen Arretier-Halteschraube 170 eingeschlossen.
Es ist anzumerken, dass in der Praxis drei (oder mehr) Arretierkugeln
verwendet werden, die gleichmäßig um den Umfang
des Anzeigeknopfes 140 herum beabstandet sind (in den Zeichnungen
ist nur eine Kugel 166 dargestellt). Der Einsatz der drei
Kugeln hält
den Anzeigeknopf 140 zentriert. Einstellung der Position
der Arretier-Halteschraube 170 in der Bohrung 164 dient
dazu, die Kraft der Arretierkugel 166 an dem Arretierabsatz 162 zu
regulieren. Diese Kraft muss ausreichen, um zu verhindern, dass
die Kugel 166 aufgrund der Rückwärtsspannung, die von der Knopf-Feder 156 auf
den Knopf 140 ausgeübt wird,
gegen die Feder 168 verschoben wird. Als Alternative dazu
können
die Arretierkugel 166, die Feder 168 und die Schraube 170 eine
einzelne Teilbaugruppe in einem mit Gewinde versehenen Gehäuse (nicht dargestellt)
sein, das in der Bohrung 164 installiert ist. Der Anzeigeknopf 140 kann,
wie beispielsweise in 140a, gerändelt sein, um das Ergreifen
des Knopfes 140 zum Umstellen seiner Position zu unterstützen. Die
Welle 240 enthält
einen Flansch 186, der den Knopf 140 auf der Welle
hält, wenn
er herausspringt. Der Knopf 140 ist so bemessen, dass in
seiner in 1 dargestellten zurückgesetzten
Position der mittlere Körperabschnitt 142 durch
den hinteren Abschnitt 12b des Gehäuses 12 verborgen
wird. Eine Buchse 159 zur Verhinderung von Manipulation
kann über
den Knopf 140 geschoben werden, um den Arretiermechanismus
abzudecken. Diese Buchse kann farbig sein, um anzuzeigen, dass der
Anzeigeknopf 140 ausgelöst
worden ist.
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Das
hintere Ende der Welle 24 enthält die hydraulische Verbinderbaugruppe 20.
Bei dieser Ausführung
ist der Verbinder 20 ein mit Innengewinde versehenes Ende
der Betätigungswelle 24.
Ein mit Gewinde versehener Endverbinder eines Hydraulikschlauchs
ist in dieser Bohrung installiert. In der dargestellten Ausführung (siehe 3)
ist ein Dreh-Verbindungsstück 172 am
Auslass der Hydraulikpumpe 190 installiert. Das Verbindungsstück 172 kann
herkömmlichen
Aufbau aufweisen und hält
eine Hydraulikschlauchkupplung 182 am Ende eines Hydraulikschlauchendes
von der Hydraulikquelle 190. Das Dreh-Verbindungsstück 172 vereinfacht
die Verbindung des Hydraulikschlauchs mit der Vorrichtung 10 durch
den Ausgleich von Verdrehung oder Fehlausrichtung des Hydraulikschlauchs
in Bezug auf die Vorrichtung 10.
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In 3 ist
die Vorrichtung 10 mit einer Hydraulikpumpe 190 über einen
Hydraulikschlauch 192 verbunden dargestellt. Bei diesem
Beispiel kann die Pumpe 190 jede beliebige herkömmliche
handbetätigte
Hydraulikpumpe sein, so beispielsweise das Modell Nr. P-12, das
von Power Team (Owatonna, Wisconsin) bezogen werden kann.
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Wie
unter Bezugnahme auf 1, 4 und 6 zu
sehen ist, beginnt die Funktion der beispielhaften Pressvorrichtung 10 damit,
dass sich die Vorrichtung 10 in dem in 1 dargestellten
Zustand befindet. Wenn bereits zuvor ein Pressvorgang abgeschlossen
worden ist, wird der Anzeigeknopf 140 manuell axial in
das Gehäuse 12 hineingedrückt, indem das
Knopfende 146 ergriffen wird und der Knopf 140 nach
vorn gedrückt
wird, bis die Kugel 166 in die Arretierung 162 eingreift.
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Die
Hydraulikquelle ist mit der Betätigungswelle 24 verbunden.
Ein Rohrende T wird in die Adapteranordnung 112 eingeführt, bis
es an der Werkzeugwand 76 aufsitzt. In diesem Beispiel
ist ein Verbindungsstück
mit zwei Quetschhülsen
dargestellt. Dann wird eine vordere Quetschhülse F1 auf das Rohrende aufgeschoben,
und darauf folgt eine hintere Quetschhülse F2. Eine Kopplungsmutter
C wird dann auf der Adapterbuchse 90 installiert und handfest
angezogen. In der handfest angezogenen Position, die in 6 dargestellt
ist, ist das vordere Ende der Kopplungsmutter 10 mit dem
letzten bzw. innersten Gewindegang 92a an der Adapterbuchse 90 fluchtend.
Diese Fluchtung in der handfest angezogenen Position zeigt an, dass
die Quetschhülsen
F1 und F2 ordnungsgemäß installiert
sind und dass sich der Kolben 14 vor einem Pressvorgang
in der vollständig
eingezogenen Ausgangsposition befindet.
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Dann
wird die Hydraulikpumpe 190 betätigt. Hydraulikdruck entsteht
hinter dem Kolben 18 und bewegt schließlich den Kolben nach vorn
(in 1 und 4 gesehen nach links). Wenn
sich der Kolben nach vorn bewegt, drückt er das Presswerkzeug gegen
die Spannung der Feder 104 und der Feder 160 nach
vorn. Der Kolben 18 drückt
auch auf den Kolbenhalte-Sprengring 46 und bewirkt so,
dass sich die Welle 24 mit dem Kolben 18 vorwärtsbewegt. Wenn
sich das Werkzeug 70 weiterbewegt, presst es die Quetschhülsen F1
und F2 durch eine Kurvenwirkung der konischen Öffnung 27 an die konische
Nase der vorderen Quetschhülse
auf das Rohrende T.
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Ein
ordnungsgemäßen Pressen
wird durch den axialen Bewegungsabstand "Y" des
Werkzeugs 70 (4) vorgegeben. Dieser Abstand
beruht normalerweise auf empirischen Daten und konstruktiven Kriterien
und unterscheidet sich je nach der Größe des Verbindungsstücks. Die
Steuerung des Abstandes ist praktischerweise durch eine geeignete
Dimensionierung des Presswerkzeugs 70 und des Adapters 90 für das spezielle
Verbindungsstück,
das damit zu verwenden ist, in die Adapteranordnung eingebaut. So ist
für verschiedene
Verbindungsstückgrößen normalerweise
eine dazugehörige
Anzahl von Adapteranordnungen 112 vorhanden. So ist das Werkzeug 10 beispielsweise
so ausgeführt,
dass es eine Reihe von Verbindungsstückgrößen aufpresst, wobei eines
dieser Verbindungsstücke
den maximalen Hub erforderlich macht. Das Presswerkzeug 70 ist
geeigneterweise so bemessen, dass es sich in Reaktion auf Verschiebung
des Kolbens 18 um diese maximale Strecke Y bewegt, um einen
ordnungsgemäßen Pressvorgang
an dem Verbindungsstück
zu erzeugen, das den größten Hub
erforderlich macht. Es ist anzumerken, dass das Verbindungsstück, das den
größten Hub
erforderlich macht, nicht unbedingt das Verbindungsstück mit den
größten Maßen sein muss.
Für andere
Verbindungsstückgrößen, die
mit dem Werkzeug 18 eingesetzt werden und weniger Hub erforderlich
machen, sind die dazugehörige
Adapteranordnung 112 und insbesondere das Presswerkzeug
so bemessen, dass sie einen geeigneten Totraum enthalten, bevor
die konische Öffnung 72 mit der
vorderen Quetschhülse 1 in
Kontakt kommt. Dieser Bewegungstotraum kann praktischerweise in
die Adapteranordnung 112 eingebaut sein (indem beispielsweise
die Länge
des Werkzeugs 70 gesteuert wird), da das Werkzeug 70 durch
die Rückstellfeder 104 relativ
zu der Adapterbuchse 90 nach hinten gedrückt wird,
wenn der Hydraulikdruck aufgehoben wird.
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Der
Hub Y des Presswerkzeugs 70 wird durch entsprechende Dimensionierung
der Scheibe 152 gesteuert. Wenn sich die Welle 24 mit
dem Kolben 18 vorwärtsbewegt,
bewegt sich der Anzeigeknopf 140 auch nach vorn, bis der
Knopf mit der Oberseite 152a der Scheibe 152 in
Kontakt kommt. Nachdem dieser Kontakt hergestellt ist, bewirkt weitere
Bewegung der Welle 24, dass der Anzeigeknopf betätigt wird.
So wird durch entsprechende Auswahl der Abmessungen der Scheibe 152 der
Hub des Werkzeugs 70 eingestellt. Die Strecke, um die sich das
Werkzeug 70 bewegt, entspricht dem Hub Z des Kolbens plus
der Strecke, um die sich die Welle 24 bewegt, nachdem der
Knopf 140 an der Scheibe 152 angeschlagen hat,
bis die Kugeln 166 die Arretierung 162 verlassen,
wobei an diesem Punkt der Anzeigeknopf heraustritt und Abschluss
des Pressvorgangs anzeigt. Zu starkes Pressen wird dadurch verhindert, dass
der Kolben 18 an den Anschlagring 58 anschlägt. Wenn
Hydraulikdruck weiter ansteigt, nachdem der Kolben zum Halten gebracht
worden ist, öffnet
sich das Ablassventil 120 und lässt den Hydraulikdruck ab.
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A und 7B stellen
dieses Prinzip des Totraumes dar. In 7A sind
eine typische vordere Quetschhülse
F3 und eine hintere Quetschhülse
F4, die an einem Rohrende (nicht dargestellt) installiert und in
das Presswerkzeug 10 eingeführt sind, dargestellt, wobei
sich das Werkzeug in dem Vor-Press-Zustand befindet. Die Kopplungsmutter
C ist ebenfalls an dem mit Gewinde versehenen Ende 92 der
Adapterbuchse 90 installiert dargestellt. Bei diesem Beispiel
ist die Quetschhülse
F3 die Quetschhülse,
für die
der maximale Hub des Kolbens 18 erforderlich ist, und damit
der maximale Hub des Presswerkzeugs 70, um die Quetschhülsen auf
das Rohrende zu pressen. Dementsprechend wird die Länge der
Adapterbuchse 90 so ausgewählt, dass das vordere Ende 90a der
Buchse 90 nicht an der Flanschfläche FF der Quetschhülse F3 anschlägt, bevor
das Werkzeug 70 mit dem vorderen Ende FG der Quetschhülse F3 in Eingriff
kommt. Daher wird die gesamte axiale Verschiebung des Werkzeugs 70 für den Pressvorgang genutzt.
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In 7B ist
eine Quetschhülse
F5 aufzupressen, die einen kürzeren
Hub des Werkzeugs 70 erforderlich macht. Wiederum sind
wie in 7A die Bauteile in der zusammengesetzten
Vor-Press-Position dargestellt (entspricht der Anordnung in 1). Da
der Kolben 18 und das Werkzeug 70 stets um die gleiche
axiale Strecke verschoben werden, wird ein Teil dieses Hubs nicht
zum Pressen der Quetschhülse
F4 genutzt. Der Flansch FH der kürzeren Quetschhülse F4 (verglichen
mit der Quetschhülse F3,
die den maximalen Hub erforderlich macht) schlägt so am freien Ende 90a des
Werkzeugs 70 an, bevor das vordere Ende F1 der Quetschhülse mit dem
Werkzeug 70 in Eingriff kommt, so dass ein axialer Zwischenraum
bzw. "Totraum" G zwischen der Quetschhülse F5 und
dem Werkzeug 70 erzeugt wird. Wenn sich der Kolben 18 und
das Werkzeug 70 anfänglich
axial vorwärtsbewegen,
wird dieser Zwischenraum zunächst
ohne jegliche Presswirkung auf die Quetschhülse F5 eingenommen. Die Größe des Zwischenraums
G kann gewählt
werden, indem das Werkzeug 70 entsprechend dimensioniert
wird (wobei beachtet wird, dass, wenn sich die Größe der Quetschhülse oder
des Verbindungsstücks ändert, sich
auch das Adapterwerkzeug 112, das die Buchse 90 und
das Werkzeug 70 enthält, ändert),
so dass nur der Teil der Werkzeug-Gesamtverschiebung Y, der für ein ordnungsgemäßes Pressen
erforderlich ist, tatsächlich
genutzt wird. Da die Quetschhülsen
F5 für kürzeren Hub
mit der Adapterbuchse 90 an dem Quetschhülsenflansch
FH in Eingriff kommen, hat ein Pressvorgang stets einen gemeinsamen
Ausgangspunkt der Quetschhülse
relativ zu dem Werkzeug 70. Daher kann der Ist-Presshub
durch geeignete Dimensionierung des Werkzeugs 70 genau
eingestellt werden.
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Dieses
Totraum-Merkmal wird normalerweise genutzt, wenn die verschiedenen
Größen von Quetschhülsen, die
zu pressen sind, unterschiedliche Presshübe erforderlich machen, die
einer unterschiedlichen Gewindesteigung an dem Verbindungsstück entsprechen.
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Der
Einsatz der Scheibe 152 ermöglicht ein praktisches Verfahren
zum Kalibrieren der Vorrichtung 10. Bei jedem Presswerkzeug
ist der Hub, um den sich das Presswerkzeug vorwärtsbewegt, wichtig, um sicherzustellen,
dass eine ordnungsgemäße Verpressung
ausgeführt
wurde. Es gibt jedoch Toleranzsummierungen bei den Quetschhülsen selbst und
Toleranzsummierungen in der Adapterwerkzeuganordnung 112.
Daher ist es vorteilhaft, wenn der Hub des Kolbens 18 genau
und fehlerfrei gesteuert werden kann. Gemäß der vorliegenden bevorzugten Ausführung der
Erfindung wird das Werkzeug 10 zunächst unter Verwendung einer
Scheibe 152 mit nomineller axialer Abmessung zusammengesetzt.
Die tatsächlich
Abmessung ist nicht ausschlaggebend. Dann werden eine Quetschhülse und
ein Rohrende genau so installiert, als ob ein Pressvorgang durchgeführt wurde.
Dann wird der Anzeigeknopf an die in 1 dargestellte
Vor-Press-Position
zurückgesetzt. Dann
bewegt der Bedienende die Welle 20 langsam vorwärts (wobei
dies direkt mit dem Vorschub des Kolbens 18 korrespondiert),
bis der Anzeigeknopf 140 freigegeben wird. Die axiale Verschiebung
der Welle/des Kolbens bis an den Punkt der Knopf-Betätigung wird
gemessen. Wenn die gemessene Verschiebung nicht die gewünschte Verschiebung
zum Erzeugen einer ordnungsgemäßen Verpressung
ist, wird die nominelle Scheibe 152 durch eine andere Scheibe 152 mit
einer axialen Abmessung ersetzt, die so ausgewählt wird, dass der Kolbenhub
genau ist, wodurch jeglicher Fehler, der zu einer unvollständigen oder
zu starken Verpressung beitragen könnte, auf Null verringert wird.
Die Strecke des Kolbenhubs wird so ausgewählt, dass die axiale Verschiebung
der Kopplungsmutter in einem typischen Verbindungsstück während eines
Herausziehvorgangs des Verbindungsstücks simuliert bzw. kopiert
wird.
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Wenn
sich die Welle 24 mit dem Kolben 18 vorwärtsbewegt,
schlägt
der Knopf an der Scheibe 152 an, und anschließend bewirkt
weitere Bewegung der Welle 24, dass die Arretierkugeln 166 über die
Arretierung 162 rollen, da sie gegen die Kraft der Vorspannfeder 168 in
die Bohrung 164 verschoben werden. Wenn die Arretierung 162 die
Kugel 166 passiert, kann die Anzeigebuchse unter der Spannkraft der
Anzeigefeder 156 axial einschnappen oder nach hinten heraustreten.
Der Knopf 140 schlägt
an dem Flansch 186 an und erzeugt ein hörbares Klicken. Des Weiteren
kann die Außenfläche 142a des
Knopfes mit Farbe oder anderweitig oberflächenbehandelt sein, um optisch
leicht festzustellen, ob sich die Buchse 140 in der ausgefahrenen
bzw. Nach-Press-Position befindet.
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Wenn
der Anzeigeknopf 140 heraustritt, weiß der Bedienende sofort, dass
der Pressvorgang abgeschlossen ist, und kann dann den Hydraulikdruck
ablassen. Wenn der Druck unter einen Wert fällt, der die Kraft der Wellenfeder 160 ausgleicht,
führt die
Feder 160 die Welle 24 zusammen mit dem Kolben 18 und dem
Presswerkzeug 70 an die in 1 dargestellte Position
zurück.
Der Bedienende stellt den Knopf 140 zurück, wie dies oben bereits beschrieben
wurde.
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5 stellt
die Haupt-Teilbaugruppen der Vorrichtung 10 dar. Gemäß einem
weiteren Merkmal einer bevorzugten Ausführung der Erfindung enthält eine
typische Verbindungsanordnung die Kopplungsmutter C und eine vordere
sowie eine hintere Quetschhülse
F1, F2. Indem der Sprengring 96 der Adapterhülse entfernt
wird, kann der Pressabschnitt 16 in Form der Adapteranordnung 112 als
eine Baugruppe entnommen werden, um den Größenwechsel zu vereinfachen.
Der hydraulische Abschnitt 14 und die Anzeigeanordnung 22 bleiben
in dem Gehäuse 12 installiert,
und keine Dichtungen werden aufgrund des Entfernens des Pressabschnitts 16 beeinflusst oder
beeinträchtigt.
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Zusätzliche
optische Anzeigen sind durch die Position des Anzeigeknopfes und
der Welle gegeben. Der Mittelkörper 152 des
Anzeigeknopfes 140 ist, wie in 1 dargestellt,
bündig
mit der Rückseite des
Gehäuses 12,
so beispielsweise in 194. Des Weiteren ist der Wellenflansch 186 bündig mit
dem Anzeigeknopf, so beispielsweise in 196. In der anfänglichen
Vor-Press-Position in 1 zeigen diese bündigen Ausrichtungen
dem Bedienenden an, dass der Kolben 18 und die Welle 24 vollständig in
die anfängliche
Ausgangsposition zurückgeführt worden sind,
der Anzeigeknopf zurückgesetzt
worden ist, das Werkzeug 10 nicht beschädigt ist und der Hydraulikdruck
in dem Werkzeug abgelassen worden ist.
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Für den Leser
ergeben sich aus der Lektüre und
dem Verständnis
der vorliegenden Patentbeschreibung natürlich Abwandlungen und Änderungen.
All diese Abwandlungen und Änderungen
sind insoweit als eingeschlossen zu betrachten, als sie im Schutzumfang
der beigefügten
Ansprüche
liegen.