DE8105497U1 - Rohrverbindung eines Metallrohres in einer Bohrung einer Wandung aus Metall - Google Patents
Rohrverbindung eines Metallrohres in einer Bohrung einer Wandung aus MetallInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Befestigung eines Metallrohres in einer Bohrung einer Wandung aus Metall oder dergleichen
insbesondere an Rohrwärmetauschern, bei denen Rohre Bohrungen in Metallplatten durchdringen und starr mit diesen
verbunden sind.
Bei Rohrwärmetauschern ist es bekannt- von einem Strömungsmittel durchflossene Rohre in Bohrungen in Blechen
bzw. Metallplatten anzuordnen und kraftschlüssig mit diesen zu verbinden, wobei die Bleche bzw. Metallplatten die
Aufgabe haben, die der Wärmeabgabe dienende Oberfläche zu vergrößern. In solchen Fällen hat man bislang die Rohre
durch Löten oder Schweißen mit den Metailplatten verbunden. Diese Art der Verbindung ist jedoch sehr zeitaufwendig
und dementsprechend mit hohen Herstellungskosten verbunden.
Bei Behältern für flüssige oder gasförmige Medien besteht häufig das Problem, ein Rohrende an der Wandung oder am
Boden desselben druckdicht zu befestigen. Hierzu benutzt man vielfach einen Rohrstutzen, der am Behälter in geeigneter
Weise unlösbar befestigt ist. An diesem Rohrstutzen wird ciann das zu verbindende Rohr mit Hilfe einer üblichen
Rohrverschraubung befestigt. Zu einer solchen Rohrverschraubung gehören in der Regel ein Rohrverbindungsstück
und zwei Keilringe, die von entgegengesetzten Seiten mit Hilfe von Überwurfmuttern in einen Ringspalt zwischen
Rohrverbindungsstück und dem zu befestigenden Rohr eingepreßt werden. Derartige Rohrverschraubungen sind für beengte
PlatζVerhältnisse ungeeignet und überdies auch verhältnismäßig
zeit- und kostenaufwendig.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, für das Befestigen eines Metallrohres in einer Bohrung einer Wandung
eine Befestigungsart zu schaffen bzw. zu entwickeln, die
einfach und kostengünstig ausführbar ist und dennoch eine
zuverlässige kraftschlüssige und sicher dichtende Verbindung
zwischen Rohr und Metallwandung ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen Bohrungswandung und Rohr ein Ringspalt besteht,
in den ein das Rohr verformender, durch Axialdruck eingetriebener Verspannungsring sitzt, der in Achsrichtung aufeinanderfolgende
keilförmige Verspannungsabschnitte aufweist.
Hierbei kann es vorteilhaft sein, am rückwärtigen Ende einen nach außen gerichteten Flansch anzubringen, der als
Anschlag wirkt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung enthält der Verspannungsring am vorderen Ende einen Einführungsabschnitt mit einer gegenüber dem Ringspalt kleineren
Wandstärke und daran anschließend zwei Verspannungsabschnitte mit zunehmender Wandstärke, die jeweils aus einem
Kegelstumpf und einem Zylinderabschnitt gebildet sind. Von Vorteil ist es, die Verspannungsabschnitte etwa gleich
lang auszubilden und ihre Gesamtlänge der axialen Länge der Bohrungswandung anzupassen.
Nach einer anderen zweckmäßigen Weiterbildung sind die Wandstärken der zylindrischen Abschnitte so bemessen, daß
der erste Verspannungsabschnitt eine Verformung des Rohres im elastischen Bereich des Rohrwerkstoffes und der zweite
Verspannungsabschnitt eine die Streckgrenze überschreitende Verformung bewirkt.
Für den Verspannungsring wird zweckmäßigerweise ein Werkstoff gewählt, dessen Festigkeit höher ist als die Festigkeit
des Rohrwerkstoffes. Durch eine geeignete Bemessung der Wandstärken des Verspannungsringes im Vergleich zum
Ringspalt, der vor der Montage zwischen Bohrungswandung
und Rohr besteht, werden durch das axiale Eintreiben des Verspannungsringes Verformungen des Rohres teils im elastischen
und teils über den elastischen Bereich hinaus hervorgerufen und damit bleibende elastische radial nach
außen wirkende Anpreßkräfte erzeugt/ die eine kraftschlüssige und druckdichte Befestigung des Rohres innerhalb der
Bohrung bewirken. Durch den Reibungsschluß entstehen hierbei zugleich starke Rückhaltekxäfte, die eine Axisilverschiebung
des Verspannungsringes und damit ein unerwünschtes Lockern der miteinander verbundenen Teile verhindern.
Soweit durch den rückwärtigen Verspannungsabschnitt das Rohr eine gewisse plastische Verformung erfährt, wird
hierdurch die Haltekraft zusätzlich gesteigert.
Es kann auch zweckmäßig sein, den Verspannungsring in seiner Lage durch eine zusätzliche mechanische Rücklaufsperre
zu sichern. Für solche Fälle wird der Verspannungsring in der Weise ausgestaltet, daß er einen inneren Verspannungsabschnitt
in gleicher Länge wie die axiale Länge der Bohrung und am vorderen Ende einen äußeren Verspannungsabschnitt
mit größerer Wandstärke aufweist, der aus einem Kegelstumpf und einem Zylinderabschnitt gebildet
ist. Die Wandstärke des äußeren Verspannungsabschnittes wird vorteilhafterweise so bemessen, daß durch diesen während
des Eintreibens des Verspannungsringes das Rohr etwa bis zur Hälfte der Elastizitätsgrenze des Rohrwerkstoffes
verformt wird. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Oberfläche des inneren Verspannungsabschnittes eine zum rückwärtigen
Ende ansteigende Keilfläche darstellt und die größte Wandstärke des Ringes in diesem Abschnitt so bemessen
wird, daß die Verformung des Rohres die Elastizitätsgrenze nicht überschreitet.
Bei einem in dieser Weise ausgebildeten Verspannungsring bildet der äußere Verspannungsabschnitt einen Ringansatz,
der sich nach dem Eintreiben des Verspannungsringes mit
•einer Anschlagfläche an die Wandung der Metallplatte anlegt.
Ein Verspannungsring mit einem vorderen Ringansatz •ls mechanische Rücklaufsperre eignet sich besonders gut
für die Befestigung von Rohren mit geringerer Elastizität, wie beispielsweise Rohre aus Aluminium oder dergleichen.
Bei einem solchen Verspannungsring ist überdies die Anwendung eines rückwärtigen Anschlagflansches besonders
vorteilhaft.
Eine zusätzliche Arretierung des Verspannungsringes kann auch dadurch bewirkt werden, daß an der Innenwandung des
Verspannungsringes durch in Achsrichtung aufeinanderfolgende umlaufende Vertiefungen Vorsprünge mit sägezahnartigen
Profilen gebildet sind, deren Zahnspitzen der Einschubrichtung entgegengerichtet sind.
Bei einem solchen Verspannungsring drücken sich die Zahnspitzen nach dem Eintreiben in die Oberfläche des Rohres
ein und bewirken somit eine Verhakung des Verspannungsringes gegen eine Axialverschiebung im Lösungssinne. Die Anwendung
einer sägezahnartigen Profilierung der Innenfläche des Verspannungsringes kann auch zu einer Verbesserung
der Dichtwirkung bei der Befestigung von Rohren beitragen, die auf der Oberfläche Längsriefen aufweisen, wie sie beim
Ziehvorgang entstehen können. Das erwähnte Eindringen der Zahnspitzen in die Rohroberfläche bewirkt eine Unterbrechung
eventueller Längsriefen und verhindert damit die Gefahr von Undichtigkeiten.
Das Befestigen von Rohren kann auch in der Weise erfolgen, daß Verspannungsring und Rohr gleichzeitig in die Bohrung
eingepreßt werden. In diesem Fall entsteht zwischen Verspannungsring
und Rohr keine Relatiwerschiebung, was für bestimmte Anwendungsfälle von Vorteil sein kann.
Es hat sich gezeigt, daß die Anwendung von Verspannungsringen
in der erfindungsgemäßen Art, eine zuverlässige
und dauerhafte dichte Befestigung von Metallrohren in einer Bohrung aus Metall oder dergleichen ermöglicht. Gegen
über den herkömmlichen Befestigungsarten durch Schweißen oder Löten ist die Erfindung insofern wesentlich vorteilhafter,
als das Befestigen von Rohren einfacher, weitaus schneller und erheblich kostengünstiger durchgeführt werden
kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert.
Es zeigt:
Figur 1 eine Seitenansicht und einen halben Axialschnitt eines Rohrstückes mit einem aufgeschobenen Verspannungsring
mit zwei Verspannungsabschnitten,
Figur 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung des Rohrabschnittes und des Verspannungsringes in de
Befestigungsstellung,
Figur 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung mit einem Verspannungsring, der eine vordere Anschlagnase
enthält,
Figur 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung des Rohrabschnittes und des Versspannungsringes in
der Befestigungsstellung,
Figuren
5 und 6
5 und 6
den Fig. 1 und 2 entsprechende Darstellungen mit einem Verspannungsring, der an der Innenwandung
eine sägezahnartige Profilierung aufweist und
Figuren
7 und 8
7 und 8
den Fig. 3 und 4 entsprechende Darstellungen m
einem Verspannungsring, der an der Innenfläche eine sägezahnartige Profilierung aufweist.
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Fig. 1 zeigt einen Rohrabschnitt 1 mit einem spielfrei, aber leicht bewegbar aufgeschobenen Verspannungsring 2
vor der Montage. Der Verspannungsring 2 enthält am vorderen Ende einen zylindrischen Einführungsabschnitt 3 und
daran anschließend zwei Verspannungsabschnitte 4, 5, die jeweils aus einem Kegelstumpf 4a, 5a und einem Zylinderabschnitt
4b, 5b gebildet sind.
Die in einer Metallplatte 7 befindliche Bohrung 8 zur Aufnahme und starren Befestigung des Rohres 1 ist so bemessen,
daß zwischen Rohr 1 und Wandung der Bohrung 8 ein Ringspalt vorhanden ist. Die Wandstärke des Einführungsabschnittes 3 des Verspannungsrings 2 ist so gewählt,
daß dieser mit geringem Radialspiel in den Ringspalt einsetzbar ist. Das weitere Eintreiben des Verspannungsringes
wird mit einer geeigneten Vorrichtung bewirkt, die als handbetätigte oder maschinell betriebene Vorrichtung
ausgebildet sein kann.
Mit dem Eintreiben des VerSpannungsringes 2 wird das Rohr,
wie es in Fig. 2 dargestellt ist, nach innen eingedrückt.
Je nach der Bemessung der Wandstärke der beiden Verspannungsabschnitte
4, 5 entsteht hierbei eine elastische und teilweise geringfügige plastische Verformung der Rohrwandung.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den rückwärtigen Verspannungsabschnitt 5 in seiner Wandstärke so
zu bemessen, daß das Rohr nur in diesem Bereich eine über
die Streckgrenze hinausgehende Verformung erleidet. Insgesamt werden durch das radiale Eindrücken des Rohres im
Verspannungsbereich nach außen gerichtete Radialkräfte erzeugt, die eine dauerhafte elastische Verspannung des
Rohres innerhalb der Bohrung bewirken. Hierdurch entsteht «ine feste und druckdichte Verbindung des Rohres 1 mit
der Metallplatte 7, die möglichen axial gerichteten Kräften einen hohen Widerstand entgegensetzt.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 enthält der Verspannungsring 10 einen inneren Verspannungsabschnitt 11
in gleicher Länge wie die axiale Länge der Bohrung 8. Vorgelagert ist ein äußerer Verspannungsabschnitt 12, dessen
Wandstärke größer ist als die Wandstärke am Anfang des inneren keilförmigen Verspannungsabschnittes 11. Den rückwärtigen
Abschluß bildet ein nach außen gerichteter Anschlagflansch 6. Der äußere Verspannungsabschnitt 12 ist
aus einem Kegelstumpf und einem Zylinderabschnitt gebildet. Der Kegelstumpf dient zum Einführen des Verspannungsringes
10 in den Ringspalt, dessen Spaltstärke kleiner ist als-die Wandstärke des äußeren Verspannungsabschnittes 12.
Beim Eintreiben dieses Verspannungsringes bewirkt der äußere Verspannungsabschnitt 12 eine Vorverformung des
Rohres 1, vorzugsweise in einem Bereich bis zu etwa 50 % der elastischen Verformbarkeit des Rohrwerkstoffes. Mit
dem Erreichen der Endstellung wird der äußere Verspannungsabschnitt 12 durch die radialen Rückstellkräfte des Rohres
1 wieder etwas zurückgedrückt bis der innere Verspannungsabschnitt 11 auch im vorderen Bereich an der Wandung der
Bohrung 8 anliegt. Dieser Vorgang kann als Einrasten des Verspannungsringes bezeichnet werden. In der Endstellung
bildet der in Form eines Bundes überstehende äußere Verspannungsabschnitt eine mechanische Rücklaufsperre.
Die Ausführungsbeispiele der Fig. 5, 6 und 7, 8 unterscheiden
sich von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen dadurch, daß an der Innenwandung der Verspannungsringe 13
bzw. 14 durch in Achsrichtung aufeinanderfolgende umlaufende Vertiefungen 15 Vorsprünge 16 mit sägezahnartigen
Profilen gebildet sind, deren Zahnspitzen der Bewegung des Verspannungsrings beim Eintreiben entgegengerichtet
sind. Die so gebildeten Zahnspitzen 16 dringen gering-' fügig in die Oberfläche des Rohres 1 ein und bewirken damit
ein Verkrallen des Befestigungsringes in der
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Gebrauchssteilung. Diese Maßnahme kann dazu dienen, bei
einem Verspannungsring in der Ausführung nach den Fig. 1, 2 bzw.5, 6 die Rückhaltekraft zu vergrößern und/oder den
Dichteffekt zu steigern, soweit damit zu rechnen ist, daß auf der Rohroberfläche Längsriefen vorhanden sind.
Claims (7)
1. Rohrverbindung eines Metallrohres in einer Bohrung einer
Wandung aus Metall oder dergleichen, insbesondere bei Rohrwänne tauschern, bei denen Rohre Bohrungen in Metallplatten
durchdringen und starr mit diesen verbunden sind, d a durch gekennzeichnet, daß zwischen
Bohrungswandung und Rohr (1) ein Ringspalt besteht, in den ein das Rohr (1) verformender, durch Axialdruck eingetriebener
Verspannungsring (2, IO, 13 bzw. 14) sitzt, der in Achsrichtung aufeinanderfolgende keilförmige Verspannungsabschnitte
(4, 5 bzw. 12, 11) aufweist.
2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am rückwärtigen Ende des Verspannungsringes ein nach
außen gerichteter Anschlagflansch angeordnet ist.
3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verspannungsring (2 bzw. 13) einen Einführungsabschnitt
(3) mit einer gegenüber dem Ringspalt kleineren Wandstärke und daran anschließend zwei Verspannungsabachnitte
(4, 5) mit zunehmender Wandstärke aufweist, die jeweils aus einem Kegelstumpf (4a, 5a) und einem Zylinderabschnitt
(4b, 5b) gebildet sind.
4. Rohrverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verspannungsabschnitte (4, 5) etwa gleich lang sind
und ihre Gesamtlänge etwa der axialen Länge der Bohrung (8) entspricht.
5. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verspannungsring (10 bzw. 14) einen
inneren Verspannungsabschnitt (11) in gleicher Länge wie die axiale Länge der Bohrung (8) und am vorderen Ende einen
äußeren Verspannungsabschnitt (12) aufweist, der eine größere Wandstärke hat als der innere Verspannungsabschnitt
(13) am Anfang und aus einem Kegelstumpf und einem Zylinderabschnitt gebildet ist.
6. Rohrverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberfläche des inneren Verspannungsabschnittes (11) als zum rückwärtigen Ende ansteigende Kegelfläche ausgebildet
ist.
7. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwandung des Verspannungsringes
(2, 10, 13 bzw. 14) durch in Achsrichtung aufeinanderfolgende
umlaufende Vertiefungen (15) Vorsprünge (16) mit sägezahnartigen Profilen gebildet sind, deren Zahnspitzen
der Einschubrichtung entgegengerichtet sind.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3107370 | 1981-02-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE8105497U1 true DE8105497U1 (de) | 1984-09-06 |
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ID=1327995
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE8105497U Expired DE8105497U1 (de) | 1981-02-27 | Rohrverbindung eines Metallrohres in einer Bohrung einer Wandung aus Metall |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE8105497U1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3815492A1 (de) * | 1988-05-06 | 1989-11-16 | Hackforth Gmbh & Co Kg | Verbindungssystem fuer ein zylindrisches metallisches rohr |
-
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- DE DE8105497U patent/DE8105497U1/de not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3815492A1 (de) * | 1988-05-06 | 1989-11-16 | Hackforth Gmbh & Co Kg | Verbindungssystem fuer ein zylindrisches metallisches rohr |
DE3815492C2 (de) * | 1988-05-06 | 1998-07-02 | Hackforth Gmbh & Co Kg | Verbindungssystem für ein zylindrisches metallisches Rohr |
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