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Verfahren und Vorrichtung zur Befestigung eines Schlauches mit Verstärkungseinlage
an einem Kupplungsteil Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Befestigen
eines mit mindestens einer Verstärkungseinlage versehenen Schlauches an einem Kupplungsteil
und Kupplungsvorrichtungen zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
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Mit Verstärkungseinlage versehene Schläuche bestehen gewöhnlich aus
einer Innen- und einer Außenlage aus elastischem Werkstoff, z. B. natürlichem oder
künstlichem Kautschuk, und besitzen zwischen diesen beiden Lagen eine dritte, biegsame,
schlauchförmige Verstärkungseinlage. Die Verstärkungseinlage des Schlauches kann
beispielsweise aus bandartig verlaufenden Gruppen feiner Drähte aus hochzugfestem
Stahl bestehen, die in Schlauchform geflochten sind, besteht also gewöhmlich, soweit
keine anderweitigen Hinweise gemacht werden, aus Metall, obwohl sie auch noch durch
eine Gewebelage bedeckt sein kann.
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Die Erfindung besteht darin, daß die äußere Schlauchlage 8 gegenüber
der inneren Schlauchlage 1q. um einen gewissen Betrag verkürzt, daß das Ende 15
der Verstärkungseinlage 16 über die Außenseite eines Ringes 9 gelegt wird, der über
das vorstehende Ende 13 der inneren Schlauchlage geschoben wird und daß, nachdem
zweckmäßigerweise das über diesen Ring hinausragende Ende 13 der freigelegten inneren
Schlauchlage abgeschnitten ist, schließlich ein hülsenförmiges Stück des Kupplungsteiles
über den Ring 9 geschoben und mit Ihm zusammen, bzw. nachdem der Ring bereits vorher
zusammengestaucht
war,, auf .das Schlauchende gedrückt wird.
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Eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung besteht .darin, .daß
in das freigelegte Ende der inneren .Schlaucheinlage r3 c eine Büchse mit Ansatz
26a eingeschoben wird und daß das freigelegte Ende 1511- der Verstärkungseinlage
16 über .das Außenteil des hülsenförmigen Stückes 911 gezogen wird, worauf ein gesonderter
Ring über das hülsenförinige Stück 911 und das Ende der gekürzten äußeren Schlauchlage
8 geschoben und zusammen mit Teilga, bzw. nachdem dieses Teil zuvor zusammengedrückt
ist, auf das Schlauchende gedrückt wird, wobei die Büchse mit Ansatz 26a und Teil
9a so ausgebildet sind, daß sie sich im Betrieb in axialer Richtung nicht voneinander
lösen können.
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Die Erfindung ermöglicht die Herstellung von Kupplungen, bei welchen
nicht nur der Anschluß des Schlauches an das zugehörige Kupplungsteil genügend abgedichtet
ist, um das Entweichen des Druckmediums zu verhindern, sondern der Schlauch auch
genügend fest erfaßt wird, um jede Gefahr zu vermeiden, daß er in axialer Richtung
durch den Innendruck des Arbeitsmediums oder mechanische Zugkräfte, die auf die
Kupplung bei der Benutzung wirken, abrutscht -oder abgeblasen wird. Die Erfindung
ist von besonderem Vorteil für den Anschluß von Hochdruckschläuchen,, d. h. Schläuchen,
.die Drücke in der Größenordnung von 35 kg/cm2 auszuhalten haben.
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In derbritischen Patentschrift 550891 wird ein Schlauchkupplungsteil
beschrieben, bei dem ein Teil des Schlauches, der aus der innenliegenden Gummilage
und der diese umgebenden Verstärkungseinlage besteht, durch Zusammendrücken oder
-stauchen der Hülse so gefaßt wird, daß eine Zone geschaffen wird, in deren Bereich
der Schlauch druckdicht gegen das eingeschobene Nippelteil abgedichtet ist. Bei
dieser Anordnung wird ein Teil der Verstärkungseinlage, der zwischen dieser Ab-.dichtungszone
und dem Schlauchende liegt, sowohl an seiner Innen- wie auch an seiner Außenseite
von dem Gummi der Schlauchlagen vollständig entblößt, bevor .die Hülse zusammengepreßt
wird, und durch die folgende Zusammenpressung fest zwischen der Hülse und dem eingeschobenen
Ni.ppelteil eingespannt, so daß hier eine Verankerungsstreeke entsteht.
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Solche Kupplungen haben sich bewährt. Da bei ihnen. jedoch die Zone
der Abdichtung und die Zone der mechanischen Verankerung an verschiedenen Stellen
in Längsrichtung >der Hülse hintereinander liegen, müssen die Schlauchkupplungsteile
eine ziemliche Länge besitzen.
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Hauptziel der Erfindung ist die Schaffung einer Kupplung, .deren Länge
kleiner gehalten werden kann,. indem man sie so ausbildet, däß die Abdichtung des
Schlauches innerhalb des Bereiches stattfindet, in welchem auch die Verstärkungseinlage
festgeklemmt wird.
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Wo in dieser Beschreibung gesagt wird, daß die Veristärkungsei.nlage
frei liegen soll, so sollen hierlanteZ natürlich auch Anordnungen verstanden wer-'den,
bei denen die Verstärkungseinlage mit einer anschließenden Stofflage oder so dünnen
Gummilagt bedeckt ist, daß der Werkstoff dieser Umhüllung bei der Festklemmung im
wesentlichen vollständig in die Zwischenräume der Verstärkungseinlage hineingepreßt
werden kann und darin verschwindet.
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Wenn ferner festgestellt wurde, daß Hülse und Ring zusammengedrückt
werden, so ist klar, daß sie aus einem solchen Metall bestehen und einem solchen
Druck unterworfen werden müssen; daß eine bleibende Verformung hervorgerufen wird.
Geeignete Metalle für diesen Zweck sind: Messing, Aluminiumlegierungen, Stahl mit
niedrigem Kohlenstoffgehalt und Phosphorbronze.
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Vorzugsweise wird die Querschnittsverringerugg des Ringes im gleichen
Arbeitsgang mit der Zusämmendrückung der Hülse durchgeführt.
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Der Ring, über den die Verstärkungseinlage zurückgefaltet und auf
dem sie festgeklemmt wird, ist zweckmäßig abgesetzt und mit einer Verlängerung versehen,
die um die äußere Schlauchlage zusammengedrückt werden kann, derart z. B., daß der
Außendurchmesser von Hülse und Ringverlängerung untereinander und zweckmäßig auch
mit dem Außendurchmesser des Schlauches gleich werden.
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Vorzugsweise greift die Hülse nicht mehr über die Außenschicht des
Schlauches weg und paßt in den Absatz des Ringteiles.
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Eine abgeänderte Ausführungsform einer Schlauchkupplung nach der Erfindung
benutzt einen zusätzlichen Ring, der zwischen der Hülse und der frei liegenden Verstärkungseinlage
mit zusammengedrückt wird.
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Jeder der beiden Ringe und auch die Hülse können aus einem weichen
#Metall hergestellt werden. Die Verstärkungseinlage kann dann aus einem nichtmetallischen
Werkstoff bestehen, weil dieser dann bei .seiner Festklemmung nicht beschädigt werden
würde.-An ihrer Außenseite kann die Hülse einen Stauchring trägen, der als- Qüerschnittsverstärkung
aus einem Stück mit der Hülse bestehen oder besonders aufgesetzt sein kann.
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Die Verbindung der Hülse oder des Ringes mit dem in den Schlauch einzuschiebenden
Nippelteil kann auf verschiedene Weise herbeigeführt werden. Das eingeschobene Teil
kann in einer Endwand der Hülse oder des Ringes gelagert oder mit der Hülse oder
dem Ring fest verbünden sein. Das einzuschiebende Nippelteil kann auch einen Kragen
besitzen, der sich in eine Ringnut am inneren Umfang einer Öffnung in der Endwand
der Hülse oder des Ringes legt. Man kann auch einen Teil der Hülse oder des Ringes
in eine Ringnut des Nippelteiles hineindrücken (vgl. britische Patentschrift 54o49
z). Endlich kann man auch Hülse oder Ring und Nippel in einam Stück herstellen.
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Zur Herbeiführung des neuen Kupplungsanschlusses wird,die äußere Schlauchlage
am Ende über eine gewisse Länge entfernt, dieVerstärkungseinlage über ein entsprechendes
Stück von der
inneren Schlauchlage abgehoben, das abgehobene Ende
der Verstärkungseinlage energisch erweitert und zurückgebogen und das nun frei vorstehende
Ende der inneren Schlauchlage albgeschnitten.
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Mit dem Ring in richtiger Lage für seine Zusammendrückung und gegen
einen feststehenden Anschlag wird die Hülse in axialer Richtung verschoben, um dadurch
die aufgeweitete Verstärkungseinlage nach innen dicht um den Ring herum umzufalzen,
wobei gleichzeitig der Nippel in den Schlauch eingeführt wird. Schließlich werden
Hülse und Ring in einem Arbeitsgang gleichzeitig zusammengestaucht. Die Verstärkungseinlage
kann auch mit Hilfe eines besonderen, ringartigen Werkzeuges nach hinten über den
Ring gelegt werden. Das Werkzeug wird dann entfernt. Die Verstärkungseinlage hebt
sich dann zwar wieder etwas vom Ring ab, bleibt aber in einer kegelartig aufgeweitetzn
Lage, aus der sie leicht mit Hilfe der Hülse fest auf und um den Ring gelegt werden
kann. Die Axialverschiebung der Hülse kann mit Hilfe eines Preßkolbens bewirkt werden.
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In den vergangenen Jahren ist die Durchbildung biegsamer Hochdruckschläuche
mit Verstärkungseinlage beträchtlich gefördert worden. Oft hat es sich als vorteilhaft
gezeigt, die äußere Schlauchlage aus weicheren Materialien herzustellen als die
innenliegende Lage.
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Bei Verwendung einer weicheren Außenlage ergeben sich Schwierigkeiten
für die Ausbildung der Kupplungsteile, da der durch die Zusammenpressung der Hülse
ausgeübte Druck über die weichere Außenschicht auf .die Innenschicht übertragen
«-erden muß. In solchen Fällen ist es notwendig, daß der Fließwiderstand, der unter
dem Stauchdruck von der außenliegenden Schlauchlage ausgeübt wird, sich nicht sehr
wesentlich von dem der inneren Schicht unterscheidet. Dieses Erfordernis ist nicht
erfüllt bei den in jüngster Zeit entwickelten Schläuchen, auf die oben Bezug genommen
wurde; eine Schlauchkupplung nach der vorliegenden Erfindung ist aber für solche
Schläuche ganz besonders geeignet, da der Stauchdruck nicht durch Vermittlung .der
äußeren Schlauchlage übertragen, sondern diese vorher an der Stelle, wo der Schlauch
in der Hauptsache eingespannt wird, entfernt wird.
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Bauliche Ausführungsbeispiele von Schlauchkupplungen nach der Erfindung
sollen im nachfolgenden an Hand der Zeichnung beschrieben werden.
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Fig. i ist eine zum Teil geschnittene Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform
des neuen Kupplungsteiles; die Fig. 2 bis 7 zeigen .di-e verschiedenen Stufen bei
der Vorbereitung der Schlauchkupplung für den abschließenden Stauchvorgang; die
Fig. 8, 9 und io zeigen zur Hälfte im Schnitt und zur Hälfte in Ansicht drei abgeänderte
Ausführungsformen von Kupplungsteilen nach der Erfindung; Fig. i i zeigt eine weitere
Ausführungsform eine Kupplungsteiles nach der Erfindung. und veranschaulicht in
der oberen Hälfte im Schnitt die Teile vor der Zusammendrückung und in der unteren
Hälfte nach ihrer Zusammendrückung ; Fig. 12 endlich zeigt eine abgeänderte Ausführungsform
in gleicher Darstellungsweise wie Fig. i i, d. 1i. in der obern Hälfte in fertiger
Vorbereitung für den Stauchvorgang und in der unteren Hälfte nach erfolgter Stauchung.
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Die :Metallhülse i besitzt bei der in den Fig. i !biis 7 dargestellten
Ausführungsform eine mit Öffnung v:rsehene Abschlußwand 2, in deren Öffnung der
rohrförmige Schlauchnippel 3 durch Silberweichlötung, Ku.pferhartlötung oder andere
geeignete Mittel befestigt ist, um die beiden Teile zu verbinden.
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Auf der Außenwandung d. der Hülse, die um den Schlauch zusammengepreßt
werden soll, befindet sich zweckmäßigerweise ein Stauchring 5, der nach außen vorsteht
und mit der Hülse, wie gezeichnet, aus einem Stück bestehen oder gesondert aufgesetzt
sein kann.
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Das Nippelteil soll die Kupplung mit dem äußern Teil der Kupplung
bewirken und trägt zu diesem Zweck eine Verlängerung 6 an seinem vom Schlauch abgewandten
Ende. Diese Verlängerung oder Ansatz kann die Form eines selbstdichtenden Nipp:i#,
besitzen, auf welchem drehbar eine Anschlußmutter 7 sitzt (vgl. z. B. britische
Patentschrift 54od9o). Der Ansatz kann statt dessen auch mit einem Außen- oder Innengewinde
versehen sein.
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Das Ende der äußeren Gummilage 8 des Schlauches wird entfernt und
ein zusammenstauchbarer Metallring 9 über das entsprechende Teil des Schlauches
geschoben. Der Querschnitt des Ringes 9 ist bei i i abgesetzt und erweitert. Der
Ring besitzt an dieser Stelle einen Ansatz io, dessen Durchmesser so groß ist, ,daß
der Ansatz auf das Ende der Außenschicht 8 des Schlauches paßt (die Außenschicht
kann an dieser Stelle durch Abschleifen in ihrem Durchmesser verringert sein). Die
Absetzung i i des Ringes dient als Anschlagflächfür die äußere .Schlauchschicht
und für die Hülse. Das Ende 13 der inneren Schlauchlage 14 und das Ende 15 der Drahtgeflechteinlage
16 werden voneinander vom Ende des Schlauches her um einen genügenden Betrag getrennt
und die metallen; Verstärkungseinlage nach außen aufgebogen (Fig.3). Jetzt wird
ein -Ringwerkzeug 17 an der erweiterten Verstärkungseinlage angesetzt und axial
verschoben, so daß das Metallgeflecht um die abgerundete Kante 18 des Ringes 9 nach
außen herum gefaltet und das Metallgeflecht in eine Lage gezwungen wird, in der
es den Ring 18 in einem Abstand umgibt, wie Fig.4 zeigt. Durch diese Maßnahme ragt
das Ende 13a der inneren Schlauchlage über das Ende des Geflechtes frei heraus und
wird etwa bündig mit der Falzstelle der Gewebeeinlage längs der Linie A-A in Fig.
d. abgeschnitten. Das Ringwerkzeug wird nun entfernt, wobei das Draht -geflecht
in eine Lage etwa entsprechend Fig. 5 zurückgebt.
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Nunmehr werden die Hülse und das mit ihr verbundene Niphelteil in
eine Stellung gegenüber dein
Schlauch gebracht, wie sie in Fig.
6 angedeutet ist. Die ganze Anordnung wird in eine Presse gesetzt, .deren Widerlagerplatte
r9 auf dem Schlauch sitzt und die Kante 2ö der Ringverlängerung to abstützt. Der
Preßkolben 2-r greift an einem geeigneten Teil d#.s Nippels, beispielsweise an seinem
anderen Ende 6 an. Der nun ausgeübte Preßdruck zieht die Metallgeflechteinlage über
den Ring 9 und bringt die ganze Anordnung in eine Lage (Fig: 7), in -der sie fertig
für die Zusämmendrückung der Hülse durch den Stauchvorgang ist.
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Durch den Stauch vorgang wird das nach hinten umgelegte Ende des Drahtgeflechtes,
welches über dem Ring 9 liegt, zwischen der Hülse und. diesem Ring fest eingeklemmt.
Gleichzeitig wird der Ring nach innen um den Endteil 13 der inneren Schlauchlage
zusammengedrückt, der über das Ende der äußeren Schlauchlage hinausreicht. Dadurch
wird gleichzeitig die innere Schlauchlage an den Nippel 3 fest und dicht angedrückt
(Fig. z).
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Der Gummi der inneren Schlauchlage, der nach dem Ende der Hülse zu
gedrückt wird, wird um das umgefalzte Ende der Verstärkungseinlage herumgepreßt
und füllt alle Hohlräume aus, die. am inneren Ende der Hülse verblieben sein sollten.
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Der Ansatz zo des Ringes kann gleichzeitig um den gleichen Betrag
zusammengepreßt werden wie ,die Hülse, und. zwar um das Ende der äußeren Schlauchlage
herum. In der fertigen Kupplung haben nie Hülse und der Ringansatz dann den gleichen
Außendurchmesser, der gemäß Fig. z dem Außendurchmesser des uriverformten Schlauches
entsprechen kann: Wenn der Schlauch eine oder mehrere Schichten einer geflochtenen
oder sonstigen Verstärkungseinlage aus Stoff besitzt, wird diese zweckmäßig 11n
den Stellen entfernt, wo das Drahtgeflecht entweder unmittelbar zwischen Hülse und
Ring oder, wenn ein zusätzlicher Ring zwischen Hülse und Verstärkungseinlage vorgesehen
ist, zwischen beiden Ringen eingeklemmt wird; doch kann eine solche ,zusätzliche
Stoffeinlage auch belassen und zusammen mit dem Drahtgeflecht festgeklemmt werden.
Ähnlich kann auch eine dünne Schicht des elastischen Werkstoffes auf dem Drahtgeflecht
belassen werden, vorausgesetzt, daß sie so dünn ist, daß sie im wesentlichen vollständig
in die Zwischenräume der Verstärkungseinlage hineingedrückt wird und darin verschwindet.
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Bei ",der Ausführungsform der Fig: 8 wird die Verbindung zwischen
Hülse und Nippelteil mit Hilfe eines- Stauchringes 112 an :der Abschlußwand 2 ,der
Hülse erreicht, welcher in eine Ringnut z3 des Nippels hineingepreßt wird
und .diese ausfüllt.
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In Fig.9 besorgt den Zusammenhalt zwischen Hülse und Nippelteil ein
Ansatz 2.4 ahn letzteren, der in eine Ringausnehmung 25 an der Innenseite .der Abschlußwand
2 der Hülse eingreift. In diesem Fall ist keine Löt- öder Stauchverbindung notwendig.
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Bei jedem der beschriebenen Ausführungsbeispiele tritt das Nippelteil
durch die Abschlußivand der Hülse hindurch und ist so ausgebildet, daß es, das Kupplungsteil
mit einer zugehörigen Kupplungskomponente verbinden kann.
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Beider Ausführungsform der Fig. zo sind Hülse und Nippelteil in einem
Stück hergestellt.
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Bei der Ausführungsform nach Fig: z I ist das Nippelteil mit der Abschlußwand
der Hülse durch Kupferhartlötung oder Silberweichlötung dauernd fest verbunden.
Die Hülse trägt einen Ansatz 26, der die Kupplung dieses Kupplungsteiles mit einem
zugehörigen Kupplungsteil, beispielsweise mit Hilfe einer Mutter 711 ermöglicht,
die auf dem Ansatz der Hülse gelagert ist. Natürlich kann auch ein besonderer Nippel,
eine Schraube oder sonstiges Kupplungsteil an der Abschlußwand der Hülse z. B. in
einer Öffnung dieser Wand vorgesehen werden; und die Wand kann von halbkugeliger
oder sonstiger teilkugeliger Form sein, um ein oder mehrere solcher Verbindungselemente
aufzunehmen (vgl. britische Patentschrift 6o6 &io).
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Fig. i2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kupplungsteiles, die
zwar auch praktisch ausführbar, aber weniger empfehlenswert ist als Anordnungen,
bei denen das Ende der Verstärkungseinlage über den Ring herüber ,zurück -gebogen
wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 12 ist das Ende 1511 der Verstärkungseinlage
16 über die Außenseite des Ringes 911 hinweggeführt, unter dem ,das Endteil r311
,der inneren Schlauchlage liegt, die axial über .die äußere- Schlauchlage 8 hinausragt.
Beim Zusammenstauchen .der Hülse wird das Endteil der Verstärkungseinlage zwischen
der Hülse und dem Ringfestgeklemmt, während sich der Ring um das Endteil 13,1 der
inneren Schlauchlage zusammenzieht und unter sich die Abdichtungszone bildet. Die
Verbindung zwischen Ring und Nippelteil besorgt ein ringförmiger Ansatz 26a, der
an der Abschlußwand27 des Ringes anliegt oder an ihr befestigt ist; so daß sich
die Teile in Arbeitslage in .axialer Richtung nicht trennen können. Eine Verlängerung
611 des Ringes trägt drehbar eine Verbindungsmutter 711.
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Wenn der Schlauch zwei oder mehr Einlagen aus Drahtgeflecht besitzt,
die durch zwischenliegende Lagen aus Gummigetrennt sind, so kann die außenliegende
Gummilage entfernt und die zu äußerst liegende Schlauchlage aus Drahtgeflecht urinmittelbar
zwischen Ring und Hülse bzw. zusätzlichem Ring eingespannt werden. Es wäre aber
auch möglich, die zu äußerst liegende Verstärkungseinlage bzw: Verstärkungseinlagen
aus Drahtgeflecht zusammen mit der außenliegenden Gummilage und etwaiger Zwischenlagen
zu entfernen und nur -die schließlich verbleibende Drahbgeflechteinlage einzuklemmen.
Schließlich können natürlich auch zwei oder mehrere Verstärkungseinlagen übereinander
erfindungsgemäß eingeklemmt werden.