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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
Preßverbindungsanordnung,
umfassend die Schritte der Bereitstellung eines Rohrs, einer Muffe
und eines Dichtungselements, wobei das Rohr im wesentlichen zylindrisch mit
einem Rohr-Außendurchmesser
d7 ist, die Muffe einen ersten im wesentlichen
zylindrischen Abschnitt mit einem Muffen-Innendurchmesser d0 aufweist, einen ringförmigen Randwulst für die Aufnahme
des Dichtungselements mit einem Randwulst-Innendurchmesser d2 und einen zweiten im wesentlichen zylindrischen
Abschnitt an einem Ende der Muffe mit einem Muffenmündungs-Innendurchmesser
d3 und einem Muffenmündungs-Außendurchmesser d9 und wobei
das Dichtungselement einen Dichtungselement-Innendurchmesser d4 und einen Dichtungsstrangabschnitt-Durchmesser
d5 aufweist, wobei d7 < d0 und
(d7 + 2 × d5) < d2 ist;
Einführen eines
Endes des Rohrs in die Muffe dergestalt, daß das Dichtungselement zwischen
der Muffe und dem Rohr innerhalb des ringförmigen Randwulstes angeordnet
ist;
und Preßverbinden
der Muffe auf das Rohr, um eine Preßverbindungsanordnung mit dem
Dichtungselement zu erhalten, das zumindest zum Teil komprimiert
ist, um einen Dichtungselementstrang-Querschnitt d'5 < d5 zu
erhalten.
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Ein
solches Verfahren ist insbesondere bekannt aus der
DE 101 18 955 C2 , welche
eine Preßverbindungsanordnung
betrifft, die das Feststellen eines Mangels an Komprimierung einer
Muffe auf einem Rohr mit einem Dichtungselement zwischen der Muffe
und dem Rohr ermöglicht,
aufgrund einer Leckage von Fluid aus dem Inneren des Rohrs heraus durch
eine Lücke
zwischen dem Rohr und der Muffe sowie zwischen dem Dichtungselement
und dem Rohr oder dem Dichtungselement und der Muffe. Für die Schaffung
einer Verbindung zwischen der Muffe und dem Rohr und somit einer
Preßverbindungsanordnung
ist gemäß dem Stand
der Technik ein Preßwerkzeug,
im besonderen eine Preßformbacke,
die innerhalb des Preßwerkzeuges
gehalten wird, rund um die Muffe angeordnet. Das Preßwerkzeug
wird dann betätigt,
um den Formbackendurchmesser und danach die Kontaktpunkte mit der
Muffe zu verringern, wodurch eine Dichtung und ein Zurückhalten des
Rohrs bewirkt werden.
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Die
EP 1 167 853 A2 stellt
das nächstliegende
Dokument des Standes der Technik dar und betrifft eine Preßverbindung
für eine
dauerhafte Verbindung von Rohren und ähnlichem mit einer Muffe, die einen
ringförmigen
Randwulst für
die Aufnahme eines runden Dichtungselements an ihrem hakenförmigen freien
Ende aufweist. Der Randwulst begrenzt eine Vertiefung für das Dichtungselement,
ehe es komprimiert wird, das einen trapezförmigen Querschnitt, praktisch
rechtwinklig mit einer schrägen
Seite, aufweist, dessen Winkel variiert werden kann, dem freien
Ende der Muffe zugewandt ist, und kegelstumpfartig sein kann oder
sich als ein nahezu zylindrisches Endteil erstrecken kann, mit einem
Durchmesser, der ausreicht, um es zu ermöglichen, daß das Rohr hindurchgehen kann,
wenn letzteres mit der Muffe verbunden ist. Es wird davon ausgegangen, daß die Form
des Randwulstes der Muffe eine sichere Methode des Pressens der
Muffe auf das Rohr bereitstellt, wodurch das Pressen sowohl einheitlich
ist als auch kein Risiko der Beschädigung des Dichtungselements
in sich birgt.
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Ebenfalls
aus der
EP 0 361 630
A1 sowie aus der
US
5,168,618 , die beide zur gleichen Patentfamilie gehören, ist
ein Verfahren für
das Herstellen einer Preßverbindungsanordnung
mit dem Randwulst einer Muffe, welcher die Form eines Hakens am freien
Ende der Muffe aufweist, bekannt. Für das Optimieren der Komprimierung
eines Dichtungselements, das innerhalb des Randwulstes plaziert
werden soll, muß der
Innendurchmesser der Mündung der
Muffe größer sein
als der Innendurchmesser der Muffe in ihrem zylindrischen Bereich,
welcher dem hakenförmigen
Ende benachbart ist, und das Verhältnis des Dichtungselementstrang-Querschnitts und des
Innenquerschnitts des zylindrischen Abschnitts der Muffe muß zumindest
0,1 sein.
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Die
DE 198 40 668 C1 offenbart
eine Weiterentwicklung des Gegenstandes der
EP 0 361 630 A2 durch das
Inbetrachtziehen der Fließmerkmale
des Materials der Muffe im Bereich des Randwulstes.
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Aus
der
GB 1 321 652 ist
eine Preßverbindungsanordnung
mit einer steuerbaren Dichtungselement-Komprimierung bekannt, wobei
ein Randwulst zum Einsatz kommt, der eine axiale Ausdehnung aufweist,
die größer ist
als seine radiale Tiefe.
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Die
Hersteller von Dichtungselementen, im besonderen in Form von O-Ringen,
empfehlen einen maximalen und einen minimalen Grad der Komprimierung,
der üblicherweise
als Prozentsatz des O-Ring-Strangabschnittdurchmessers ausgedrückt wird.
Der von O-Ring-Herstellern
empfohlene Mindestprozentsatz an Komprimierung wird im Allgemeinen
als ausreichend betrachtet, um eine Dichtung zu schaffen, die Drücken bei
den Bedingungen widersteht, die bei seiner Verwendung angetroffen
werden. Es besteht jedoch ebenfalls die Gefahr, daß die vorgegebene
Komprimierung eine Ursache für
den Ausfall eines O-Rings darstellt, da das Material des O-Rings
dann seine Elastizität
verliert, und jede Bewegung der Dichtung zum Ausfall der Dichtung
führt, da
das Material bei dem Versuch scheitert, zu seiner ursprünglichen
Form zurückzukehren,
da es in seinen zuvor komprimierten Zuständen verharrt. Somit wirken
sich sowohl zu niedrige als auch zu hohe Deformationen negativ auf
die Dichtungsmerkmale eines Dichtungselements innerhalb einer Preßverbindungsanordnung
aus.
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Demgemäß ist es
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das bekannte Verfahren so
weiter zu entwickeln, daß eine
Kontrolle der Komprimierung des Dichtungselements möglich ist.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
daß beim
Schritt a) die Muffe gegossen wird und danach innen sowie außen maschinell
bearbeitet wird, um die ausgewählten
Durchmesser d1, d2,
d3, d8 und d9 zu erhalten, wobei der Muffenmündungs-Innendurchmesser
d3 abhängig
von einer gewünschten
Komprimierung des Dichtungselements ausgewählt wird, nachdem das Preßverbinden
von Schritt c) abgeschlossen worden ist, dergestalt daß d3 = (d2 – (2 × d5) + ((d5/100) × 2 × Mindestdichtungselementkomprimierung))).
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Gemäß der Erfindung
wird es bevorzugt, daß der
Muffenmündungs-Außendurchmesser
d9 abhängig
von einer gewünschten
Komprimierung des Dichtungselements ausgewählt wird, nachdem das Preßverbinden
von Schritt c) abgeschlossen worden ist.
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Ausführungsformen
der Erfindung werden dadurch gekennzeichnet, daß die gewünschte Komprimierung des Dichtungselements
so ausgewählt wird,
daß sie
zumindest die Mindestdichtungselementkomprimierung ist.
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Gemäß der Erfindung
wird es bevorzugt, daß eine
weitere Komprimierung des Dichtungselements in Abhängigkeit
von der Rohrdeformation während des
Schrittes c) und/oder von dem Umfang des Eingriffs der Muffe, im
besonderen ihres zweiten im wesentlichen zylindrischen Abschnitts,
mit einem Preßwerkzeug
während
des Schrittes c) erzielt wird.
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Darüber hinaus
wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß Schritt c) die Ausbildung
einer ersten Einpressung des Rohrs und/oder der Muffe im Bereich
des ersten zylindrischen Abschnitts mit einem Rohrinnendurchmesser
d'0 und/oder
eine zweite Einpressung des Rohrs und/oder der Muffe im Bereich des
zweiten zylindrischen Abschnitts mit einem Rohrinnendurchmesser
d''0 umfaßt, mit
d'0 < d0 und
d''0 < d0.
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Es
wird ebenfalls vorgeschlagen, daß beim Schritt b) eine Lücke zwischen
der Muffe und dem Rohr mit einer Lückentiefe d6 bereitgestellt
wird, und beim Schritt c) zumindest im Bereich der ersten und/oder
der zweiten Einpressung die Lückentiefe
d'6 zwischen
der Muffe und dem Rohr im wesentlichen auf Null reduziert ist.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird diese dadurch gekennzeichnet, daß beim Schritt
a) die Muffe hergestellt wird mit einem Bereich eines reduzierten
Innendurchmessers d1 neben dem ersten zylindrischen
Abschnitt, um ein Anschlagselement für das Rohr beim Schritt b)
bereitzustellen.
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Es
wird vorgeschlagen, daß die
Muffe in eine Rohrform gegossen wird und/oder aus einer Stange, hergestellt
aus Rotguß,
gegossen wird.
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Es
ist die überraschende
Erkenntnis der Erfindung, daß die
Komprimierung eines Dichtungselements einer Preßverbindungsanordnung zwischen einer
Muffe und einem Rohr derselben über
die Dimensionierung des freien Endes der Muffe, die eine L-Form
aufweist und eben falls als eine Lippe bezeichnet wird, kontrollierbar
ist. Der sich im wesentlichen radial erstreckende Schenkel der L-Form
begrenzt einen Teil eines ringförmigen
Randwulstes für die
Aufnahme des Dichtungselements zwischen der Muffe und dem Rohr der
Preßverbindungsanordnung,
und der sich im wesentlichen axial erstreckende Schenkel der L-Form
stellt eine Muffenmündung bereit,
in welche das Rohr eingeführt
werden soll. Der Mündungsinnendurchmesser
und/oder der Mündungsaußendurchmesser
werden erfindungsgemäß genutzt,
um die Komprimierung des Dichtungselements zu bestimmen oder vielmehr
auszuwählen. Genaue
Durchmesser werden erzielt, indem entsprechend der Erfindung ein
gegossener Muffenrohling maschinell bearbeitet wird.
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Die
Erfindung kann, zusammen mit weiteren Aufgaben und Vorteilen, am
besten zum Beispiel durch Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung
von Ausführungsformen
der Erfindung, zusammen mit den beigefügten schematischen Zeichnungen,
verstanden werden. Es zeigt:
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1 eine
Explosionsdarstellung von drei Muffen, die mit einem Körper einer
gemäß der Erfindung
hergestellten Preßverbindungsanordnung
verbunden werden sollen;
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2 eine
Teilquerschnittsansicht einer Muffe, zusammengebaut mit dem Körper, der
in 1 gezeigt wird;
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3 eine
Querschnittsansicht einer Muffe, in welcher zwei Dichtungselemente
aufgenommen sind;
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4 eine
Teilquerschnittsansicht einer Muffe, in welche ein Rohr eingeführt ist,
vor der Deformation desselben;
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5 eine
vergrößerte Teilansicht
von 4;
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6 eine
Teilquerschnittsansicht eines Preßwerkzeuges, aufgebracht auf
eine Muffe, in welche ein Rohr eingeführt ist;
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7 eine
Teilquerschnittsansicht einer Muffe mit einem eingeführten Rohr
nach dem Aufbringen einer Preßkraft;
und
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8 eine
vergrößerte Teilansicht
von 7.
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Gemäß 1 umfaßt die gemäß der Erfindung
hergestellte Preßverbindungsanordnung
einen Körper 1 in
Form eines T-Elements, welches mit drei Muffen 3, 3', 3'', verbunden werden soll, wobei
eine der Muffen, nämlich
die Muffe 3, an einem ihrer Enden nach dem Anbringen eines
Dichtungselements 2 in Form eines O-Ringes mit dem Körper 1 verbindbar ist,
und an ihrem anderen Ende auf ein Rohr, nicht gezeigt, preßbar ist,
nachdem ein weiteres Dichtungselement 4 in Form eines O-Ringes
angebracht worden ist. Eine entsprechende Verbindung des Körpers 1 und
der Muffe 3 mit beiden Dichtungselementen 2, 4 wird
in 2 gezeigt.
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Jede
Muffe 3, 3', 3'', 3''' wird aus einer rohrähnlichen
Stange gegossen, hergestellt im besonderen aus Rotguß, und wird
nachfolgend sowohl innen als auch außen maschinell bearbeitet,
um einen ringförmigen
Randwulst 30 zwischen zwei im wesentlichen zylindrischen
Abschnitten 31 und 32, bereitzustellen, wobei
der am freien Ende der Muffe 3, 3''' ausgebildete
zylindrische Abschnitt Teil einer sogenannten Lippe der Muffe, siehe 3 bis 5, ist.
Die Lippe hat einen Querschnitt in Form des Buchstabens "L", wobei sich ein Schenkel im wesentlichen
radial erstreckt und zum Randwulst 30 gehört, und
der andere Schenkel sich im wesentlichen axial erstreckt und eine
sogenannte Mündung
der Muffe bereitstellt, in welche das Rohr 5 eingeführt werden soll.
Die Muffe 3, 3''' wird innen maschinell bearbeitet,
um einen Muffeninnendurchmesser d0 innerhalb des
ersten zylindrischen Abschnittes 31 zu erhalten, um einen
Bereich mit einem reduzierten Innendurchmesser d1 bereitzustellen,
um ein Anschlagselement 33 für das Rohr 5 zu erhalten,
um einen Randwulstinnendurchmesser d2 im
Bereich des Randwulstes 30 aufzuweisen, und um einen Muffenmündungs-Innendurchmesser
d3 im Bereich des zweiten zylindrischen Abschnittes 32 oder
vielmehr die Lippe bereitzustellen. Nicht nur die Muffendurchmesser
d0 bis d3 werden
präzise
durch maschinelle Bearbeitung hergestellt, sondern ebenfalls der
Muffenaußendurchmesser
d8 sowie der Muffenmündungs- Außendurchmesser
d9. Aus 4 und 5 ist
ersichtlich, daß die Muffe 3 so
dimensioniert ist, daß ein
Rohraußendurchmesser
d7 kleiner ist als der Muffenmündungs-Innendurchmesser
d3, um eine Lücke 10 mit einer Lückentiefe
d6 bereitzustellen. Darüber hinaus gewährleistet
die Auswahl der Muffenabmaße,
daß der
durch die Lücke 10 bereitgestellte
Fluidweg zur Muffenmündung
hin verlängert
wird, abhängig
von einem Durchmesser d5 eines Dichtungselement-Strangabschnitts
sowie eines Dichtungselement-Innendurchmessers d4 dergestalt,
daß Fluid
vom Inneren des Rohrs 5 zur Außenseite der Preßverbindungsanordnung
lecken kann, ehe eine Preßaktion
vorgenommen wird. Das heißt,
der Rohraußendurchmesser
d7 plus zweimal der Durchmesser d5 des Dichtungselement-Strangabschnitts ist
kleiner als der Randwulstinnendurchmesser d2.
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Von
besonderem Interesse für
die Erfindung ist die Auswahl des Muffenmündungs-Innendurchmessers d3 relativ
zum Randwulstinnendurchmesser d2 sowie zum
Durchmesser d5 des Dichtungselements-Strangabschnitts,
um zu gewährleisten,
daß die
Mindestkomprimierung des Dichtungselements, die von Herstellern
von Dichtungselementen empfohlen wird, erzielt wird, wenn eine Preßkraft aufgebracht
wird. Diese Auswahl wird durch die folgende Formel definiert: d3 = (d2 – (2 × d5 + ((d5/100) × (2 × Mindestdichtungselementkomprimierung))).
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Eine
weitere Komprimierung des Dichtungselements 4 wird durch
die Deformation des Rohrs 5 erzielt, im besonderen dadurch,
daß ein
vergrößerter Muffenmündungs-Außen-durchmesser
d9 gewählt wird.
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Es
ist unwahrscheinlich, daß das
Niveau der Genauigkeit beim Einstellen der Komprimierung des Dichtungselements 4 anders
als durch die gemäß der Erfindung
maschinell bearbeiteten Durchmesser d3 und
d9 erreicht werden kann.
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In 6 wird
ein Preßwerkzeug 100 mit
zwei Vorsprüngen 101 und 102 gezeigt,
wobei die Vorsprünge,
die die zwei zylindrischen Abschnitte 31, 32 kontaktieren,
auf beiden Seiten des ringförmigen Randwulstes 30 der
Muffe 3 angeordnet sind, um die Einpressungen 38, 51, 52 innerhalb
der Muffe 3 und des Rohrs 5 auszubilden, wenn
eine Preßaktion
angewendet wird.
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Im
Bereich der Einpressungen 51, 52 des Endes 50 des
in die Muffe 3 eingeführten
Rohrs 5 ist der Innendurchmesser des Rohrs 5 auf
d'0 bzw.
auf d''0 verringert,
und die Lücke 10 ist
verschwunden, wie aus 7 und 8 entnommen
werden kann, die eine Preßverbindungsanordnung
zeigen, welche mit einem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt worden
ist.
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Aus 7 kann
ebenfalls entnommen werden, daß beim
Endzustand der Preßverbindungsanordnung
der Erfindung das Rohr 5, welches in die Muffe 3 so
eingeführt
worden ist, daß sein
Ende 50 das Anschlagselement 33 in Eingriff nimmt,
zusammen mit der Muffe 3 deformiert wird, um eine fluiddichte
Versiegelung zwischen dem Rohr 5 und der Muffe 3 sowie
ein Zurückhalten
des Rohrs 5 innerhalb der Muffe 3, im besonderen
im Bereich der Einpressungen 38, 51, 52 zu
erzielen.
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Die
endgültige
Komprimierung des Dichtungselements 4 kann aus 8 entnommen
werden, und sie wird durch die Differenz zwischen dem Durchmesser
d5 des Dichtungselement-Strangabschnitts vor dem Aufbringen
eines Druckes und d'5 nach dem Aufbringen eines Druckes definiert.
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Der
Körper 1 wird
ausgewählt
für die
Konditionierung eines Fluidflusses innerhalb einer Rohranordnung,
wobei das Rohr 5 ein Element derselben darstellt, indem
zumindest ein Teil des genannten Fluidflusses umgeleitet, abgeriegelt
und/oder beschleunigt wird, oder für eine Anpassung von Durchmessern
verschiedener Elemente der Rohranordnung. Somit kann der Körper 1 in
Form eines T-Elements, eines Adapters, eines Verbindungsstückes, eines
Ventils und/oder einer Armatur bereitgestellt werden.