EP1294501B1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von pressfittings aus stahl, insbesondere edelstahl - Google Patents

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EP1294501B1
EP1294501B1 EP01933971A EP01933971A EP1294501B1 EP 1294501 B1 EP1294501 B1 EP 1294501B1 EP 01933971 A EP01933971 A EP 01933971A EP 01933971 A EP01933971 A EP 01933971A EP 1294501 B1 EP1294501 B1 EP 1294501B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
pipe end
tool
pipe
expanding mandrel
blank
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP01933971A
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English (en)
French (fr)
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EP1294501A1 (de
Inventor
Walter Bauer
Jürgen NÄGELER
Walter Viegener
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Witzig and Frank GmbH
Original Assignee
Witzig and Frank GmbH
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Publication date
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Publication of EP1294501A1 publication Critical patent/EP1294501A1/de
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Publication of EP1294501B1 publication Critical patent/EP1294501B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D41/00—Application of procedures in order to alter the diameter of tube ends
    • B21D41/02—Enlarging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/28—Making tube fittings for connecting pipes, e.g. U-pieces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D17/00—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles
    • B21D17/02—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles by pressing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D17/00—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles
    • B21D17/04—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles by rolling

Definitions

  • connection technology pressfittings came into use, the connection to Pipe ends together and for the production of pipe branches serve.
  • Press fittings are used for production pushed the pipe connection to the respective pipe ends, one in an annular bead of the press fitting held O-ring establishes a fluid-tight connection.
  • the pressfitting will then work on one accordingly provided pressing area radially inward plastically deformed, whereby it mechanically secured to the pipe end becomes.
  • the compounds thus obtained are reliable producible and long-term stable.
  • Copper pipes use copper press fittings.
  • the production is concerned with EP 0649689 B1.
  • to Production of these copper press fittings serve longitudinal or transversely divided matrices into which a correspondingly preformed Blank with flared pipe end is insert.
  • the female mold has an annular groove in its inner shape, which form the outer shape of a press fitting to be formed Ringsicke sets.
  • To form this annular bead serves a compression device with a mandrel, the Support in the open tube end of the lying in the die Blanks is introduced.
  • This process is specially for the production of Copper press fittings designed and suitable. It requires a blank, the outer dimensions of the recording room the die is adjusted so that he is fed up the die rests. The blank must therefore before the Upsetting to form the annular bead first the corresponding Coarse form. For this he has to be at his end be widened. This step is before perform. After inserting the pre-expanded blank he is cut to size in the matrix. In the mold is then calibrated on the pre-expanded and calibrated to length (cut to length) blank an upsetting and rolling step performed to produce the desired ring thickness. It will get copper pressfittings, which are against the Pipe mouth recessed annular bead have.
  • a Pressing the press fitting is with appropriate Pressing tools or pressing tongs possible at the same time the existing on both sides of the O-ring parts of the Capture fittings, thereby also when using copper as a fitting material a very good mechanical connection between the pipe end and the press fitting is obtained.
  • the tools for pressing the press fittings are specifically designed for the special shape of the pressfittings. When using otherwise shaped press fittings the installer concerned needs new tools purchase.
  • Stainless steel pressfittings for stainless steel pipe installation are usually constructed in such a way that immediately at its free end an O-ring seat is formed.
  • a typical representative of such press fittings is the EP 0361630 B1.
  • This press fitting has a Connection portion, the inner diameter of the Outer diameter of a pipe to be connected expanded is.
  • At the end of the press fitting is the wall of the same initially bent radially outward and then under Forming an annular bead crimped inwards.
  • Pressfittings can not handle the same tools be pressed, as they are already for copper press fittings in use, one on each side of the O-ring Pressing area exhibit.
  • press fittings require machines and methods that press fittings in very large Quantities are reliable to produce. To be reliable To achieve pipe connections, the press fittings be manufactured with low tolerances. This must be be possible as low as possible production costs. Corresponding intended to manufacture the machine or device the press fittings are simple and robust yet reliable pressfittings in the desired Quality can produce.
  • DE-A-2110758 discloses a method of preparation a coupling sleeve of a single copper pipe section.
  • the copper pipe section in a the Tube section outside comprehensive die inserted and by means of a step mandrel widened by this means a hydraulic drive in the copper pipe section is introduced.
  • the step mandrel points to his from the penetrating section at the far end of an inclined Ring shoulder on, towards the end of the expansion process with the end face of the copper pipe section comes into contact.
  • the annular shoulder is conical.
  • the opposite lying surface of the die comprising the pipe section is mirror-inverted conical.
  • the conical Sections of the expansion punch and die take one outward arching section of the copper tube on.
  • the cut to length Pipe sections expanded and with an annular Beading provided, which serves as an O-ring seat.
  • the expansion and the beading i.e., the formation of the bead
  • the pressfitting neither to transported by another tool, still being worked on, e.g. recalibrated or cut to length.
  • the sequence of steps is therefore cut to length, expansion, Corrugations.
  • the diameter of the pipe end the blank preferably by more than a double wall thickness widened.
  • This creates the possibility of emanating from the tube material of the Type has been cut to length in the later installation to connect with the press fittings.
  • the press fitting is therefore not a particularly pipe material required, which in turn lowers costs and simplifies the production.
  • the widening of the pipe ends also has the effect of being produced on the Pressfitting is formed a spigot that the axial insertion depth of the pipe to be connected limited. This creates defined conditions, so that the produced Crimp the required axial tensile strength receives.
  • a Mandrel for expanding the tube end of the blank in the same pushed axially under pressure.
  • Process step that coincides with the expansion step may overlap, i.
  • the pipe end is with a compressive axial force acted upon, for example by a provided on the mandrel Ring shoulder or a separate pressure sleeve.
  • the material bulges the wall of the Pipe end despite radially inward-pointing bias by the axial compression force in a ring area after outside in a provided in the form of annular groove, wherein
  • the stainless steel material in the circumferential direction even further stretches as already done in the widening step.
  • the method is suitable for the pressfittings starting from a welded pipe material.
  • Weld may have a surface finish be present for the tight fit of an o-ring not suitable. This may be the case in particular be when the pipe material has been welded from the outside is.
  • a post-processing in particular the weld, he follows. This can, for example, in a rolling process done by from the inside, in particular the weld area, is rolled several times. As a rolling process can be carried out, for example, a so-called rolling, in which one carried by a finger and rotatably mounted Roll introduced into the pipe end and on an orbital track rolled along in the formed bead.
  • the roller is pressed radially outward.
  • the weld area is smoothed here.
  • the ring groove can be ground. It can it may be sufficient, just the weld area to grind. While the rolling the preference has to close pores and craters by squeezing them be, can be in the grinding process especially short clock cycles and particularly good bead geometries receive.
  • the press fittings to be produced can be one, two, have three or more pipe ends - depending on the application.
  • the simplest application is a straight pipe connector with two pipe ends. End caps only show a pipe end.
  • Branch pieces can be three or more Have pipe ends, wherein the blanks of such branches thus prepared in a preparatory step be that appropriate straight pipe ends in the desired number are available. Should bow fittings are produced, a cut piece of pipe in a corresponding shape first bent, after which then performed the method steps discussed above become.
  • the device suitable for producing the press fittings has a combined expansion and compression station on, to the at least one multi-part tool, an expansion mandrel and a compression member belong.
  • the Expansion mandrel and the compression element can in one Part combined or formed separately. Both elements, the expansion mandrel and the compression element, arrive at the same tool (shape) used simultaneously or successively.
  • the combined Expansion and compression station is thus a single Processing station, in which both the expansion as also the beading without intermediate step is performed.
  • the upsetting and beading in just one processing station enables a particularly cost-effective yet precise Manufacture of press fittings, i. the production the pressfittings mass-produced in a quality that a reliable production of long-term tight press connections allowed.
  • the tool can be parallel to the longitudinal direction of the Pipe end or be divided across this.
  • the parallel Division becomes the tool (the form) by two Form halves formed, the dividing line substantially at a height with the center line of the blank lies.
  • the formed in the mold halves annular groove for Determining the outer shape of the trainee bead is in both mold halves present and in their axial extent unchangeable.
  • the transverse division allows the half of the form creating a dividing line centered to the annular groove, leaving the annular groove in its axial extension is changeable.
  • the mandrel and the upsetting element unite by an annular shoulder on the expanding mandrel is trained.
  • the upsetting element and the expanding mandrel always in sync with each other, giving a high process reliability and a simple tool results.
  • the compression element can be a separate driven, slidably mounted on the mandrel pressure sleeve being on the pipe end and this one upsets after the pipe end is fully expanded has been.
  • the pressure sleeve eg. remotely controlled or force-controlled to optimum To achieve production results.
  • This is preferably done by Path control of the pressure element achieved.
  • the Aufweitdorn for example, with the interposition of a relative hard spring connected to its drive device be so that he bouncy against the annular shoulder between the first section and the second section of the tool starts.
  • the device can additionally with a roller burnishing station be provided. This can be done in a separate processing station be arranged when a very fast Working cycle is desired. However, it is preferred the burnishing station also in the expansion and compression station to integrate.
  • a roller burnishing station is provided to the rolling station.
  • the rolling station belongs one rotatably mounted on a finger roller and a drive device, with the finger in the widened and sucked tube end retracted and moved there in a circle until the formed bead, especially in the Area of a possibly existing weld seam of the pipe wall has the desired shape.
  • the rolling station can also be provided a grinding device.
  • the method and the device can be Press fittings made of stainless steel, which is a widened Pipe end and in this an annular bead for receiving having an O-ring as a sealing element.
  • the peculiarity this stainless steel press fitting is that on both sides of the O-ring, i. the ring bead, tubular pinch areas of the same diameter and approximately the same axial length are present as Can serve pinch area.
  • This is the stainless steel pressfitting on both sides of the O-ring with one to be connected Pressed pipe end. This not only increases actually the mounting safety and the strength of the Connection, but also acceptance in the market and allowed in addition, the use of squeezing tools, as used to date for copper pressfittings have found.
  • FIG. 1 shows a device 1 for the production illustrated by pressfittings, as for example.
  • a straighter Press fitting 2 of Figure 10 can be seen.
  • the Device 1 according to Figure 1 is used to produce arcuate Press fittings, including pre-bent, cut to length and tubular blanks 3 with constant Inner and outer diameter is assumed.
  • the device 1 has a held on a base 4 and divisible mold or die 5, which has a receiving space 6 with a first section 7 and a second Section 8 encloses.
  • the first section 7 of Receiving space 6 has an inner diameter, which with the outer diameter of the blank 3 matches.
  • Of the second section 8 serves to receive a pipe end 9 of the blank 3, which is the later crushing area of the trainee Press fittings will form.
  • the inner diameter the substantially cylindrical second portion 8 of the receiving space 7 is larger than the outer diameter of the non-deformed pipe end 9.
  • the inner diameter of the second section 8 is about the double wall thickness of the pipe end 9 greater than that Outer diameter of the undeformed pipe end 9.
  • a conical annular shoulder 11 is provided in the transition between the two sections 7, 8 of the interior 6 .
  • annular groove 14 is formed in the tool 5, the outer contour of a press fitting on the second trainees annular bead 15 determines.
  • the annular groove 14 forms a closed ring consistent, approximately semicircular, Section.
  • the illustrated in Figure 1 tool 5 is parallel divided to a longitudinal direction 16 of the receiving space 6.
  • the longitudinal direction 16 agrees with the two axial directions the open tube ends of the blank 3 match.
  • To the tool 5 includes a widening mandrel 18, a Upset element 19 and a drive device 21 for this.
  • the expansion mandrel 18, the compression element 19, the Drive device 21 and the tool 5 form a combines expansion and compression station 22 of the device 1.
  • the Aufweitdorn 18 is rigid and, if necessary, in one piece connected to the compression member 19, which in the embodiment the device 1 of Figure 1 by a Cylinder body is formed, which with a step or annular shoulder 25 in the cylindrical expansion mandrel 18 passes.
  • the cylinder body has a Outer diameter, which is the inner diameter of the widened Pipe end 9 exceeds.
  • the Outer diameter of the cylinder body lower than that Inner diameter of the second portion 8 of the interior 6, so that from the expansion mandrel 18 and the cylinder body formed thorn or body in the second section 8 of the receiving space 6 of the tool 5 retract can.
  • this combined Expansion and compression mandrel serves the drive device 21, in the present embodiment by a hydraulic drive is formed. Belongs to this a piston 26 in a cylinder chamber 27 a working space 28a and another working space 28b divides.
  • the piston 26 is, for example.
  • Not further illustrated fluid channels are the optional loading of the working spaces 28a, 28b with pressurized hydraulic fluid. This allows the Piston rod 29 targeted in both axial directions respectively in the direction of arrows 31, 32 are moved.
  • the device 1 described so far works like follows:
  • the expansion spike 18 sets with his chamfer 23 at the preferably deburred and, if necessary, with a small Inside andiliafase provided end face of the pipe end 9 on. Due to the continued axial movement of the expansion mandrel 18 penetrates this under expansion of the pipe end 9 in this one, without this much together. Due to the now occurring strain of the wall the pipe end 9 in the circumferential direction can have a certain Shortening of the pipe end 9 occur. The widened pipe end 9 is under tension on the lateral surface of the expansion mandrel 18 at. This slides ever further into the Interior of the pipe end inside and expands ever longer Sections of the pipe end. Even before the bevel 23 the Ring shoulder 11 reaches, sets the compression member 19, i.e.
  • the length of the hub can be through appropriate design the drive device 21 are dimensioned, for example. by the piston stroke is limited accordingly.
  • the Go through the working stroke i. the pipe end 9 expanded and compressed, as illustrated in Figure 2, the Working space 28b relieved of pressure and the working space 28a pressurized so that the piston 26 and with it the Compression member 19 and the expansion mandrel 18 in the direction of the arrow 32 extend from the tool 5 and the manufactured Release pressfitting.
  • This one can now off
  • the mold 5 are removed by these open and a new blank 3 is inserted, after which the above explained Repeated working cycle.
  • Pressfittings is thus only a single piston stroke of the piston 26 required. The production is effective and precise.
  • the carrier is moved, that the roller 36 to move into the interior of the pipe end 9 and then moving in the radial direction so that the roller 36 in the formed annular bead 15 a Circulating movement.
  • the rolling process becomes 2 up to 4 seconds at a speed of more than 5,000 RPM performed. This results in more than 10,000 Circulations that provide sufficient smoothing of the ring bead their inside, especially in the area of a possible Weld effect.
  • a driven grinding wheel are provided the entire annular bead 15 or only the area of Welded over.
  • FIG. 1 A modified embodiment of the device 1 is illustrated in FIG. As far as the device 1 coincides with the device 1 of Figure 1, is recourse to the same reference numerals and to the referenced above.
  • the device 1 according to FIG. 4 has a drive device 21 with separate drives 21a, 21b for the Expansion mandrel 18 and the upsetting element 19 on.
  • the expansion spike 18 is at its far from the chamfer 23 Side provided with a blind bore 40, one of which Compression spring 41 is added. This is based on the Bottom of the blind bore 40 from.
  • In the blind hole 40 dives a piston rod 42 of a hydraulic piston 43. This is disposed in a hydraulic cylinder 44 and divides there two workrooms 45a, 45b from. By targeted admission the working spaces 45a, 45b with pressure can the Expansion mandrel 18 in both directions 31, 32 moves become.
  • the stroke of the piston 43 is so great that start the expansion mandrel 18 against the annular shoulder 11 can. This serves as a stroke limiter for the piston 18th
  • the spring 41 is so hard that it retracts when retracting Expansion mandrel 8 in the pipe end 9 is not or not essential is compressed. This causes a precise Shape of the diameter transition of the blank 3 from expanded pipe connection region 9 to the unexpanded Area.
  • the device 1 is insensitive against positioning tolerances between the Tool 5 and the drive device 21.
  • FIG. 4 Another feature of the illustrated in Figure 4 Embodiment of the device 1 is located in the Compression element 19.
  • This is designed as a sleeve, the slidably mounted on the expansion mandrel 18.
  • the Sleeve is provided with its own drive device 21a, to a piston 46 mounted in a cylinder 47 heard.
  • This divides two working spaces 48a, 48b, selectively and selectively pressurized with hydraulic fluid can be.
  • Both drive devices 21a, 21b are independently controllable, whereby the expansion and compression of the pipe end. 9 can be optimized.
  • this embodiment has their meaning when on a machine frequently the tools 5 are to switch to different To produce press fittings.
  • FIG. 5 shows the state of the device 1 after the end of the compression step.
  • the expansion mandrel 18 has the pipe wall firmly against the inner shoulder eleventh pressed.
  • the pipe end 9 is fully expanded and the sleeve is so far immersed in the tool 5 and has the pipe end 9 compressed so far that the Pipe wall, the annular groove 14 just fills and thus the desired bead 15 is formed.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the device 1 illustrates. As far as conformity with above embodiments, is based on the same reference numerals to the above Description referenced.
  • the tool 5 of the device 1 is not only two parts, but three parts. In addition to his Division parallel to the longitudinal central axis 16 is in a plane shared, which lies in the annular groove 14.
  • a tool part 5a is present before, during or be applied to the rest of the tool 5 after upsetting can.
  • For centering serves a corresponding cylindrical Seat 50.
  • the tool part 5a by means of a corresponding positioning device in Direction of the arrow 31 to the tool 5 moves.
  • the Positioning device also carries the drive device 21 for actuating the expansion mandrel 18 and of the compression element 19. Are both processing steps, i.e.
  • the widening and upsetting has done the Device 1 the illustrated in Figure 7 state. It is now the piston 26 by pressurizing the Working chamber 28 a withdrawn from the pipe end 9. After that the tool part 5a is moved away from the tool 5 and Although in the direction of arrow 32. This will be the pipe end 9 partially released. After opening the rest of the tool 5, the press fitting 3 can now be removed.
  • the Tool part 5a the two other parts of the tool. 5 on the seat 50 holds together and here in particular in Area of the annular groove 14 in a simple way a precise working Tool can build.
  • FIGS and FIG. 9 A modified embodiment of the in Figure 6 and 7 illustrated device 1 is shown in FIGS and FIG. 9. While in the above-described embodiment ( Figures 6 and 7) of the expansion mandrel 18 and the upsetting element 19 is movable relative to the tool part 5 guided and driven, is the expansion mandrel 18 in the embodiment of the device 1 according to the figures 8 and 9 rigidly on the tool part 5a held and the upsetting element 19 is as annular Pressure surface 25 'formed on the tool part 5a. This is altogether with a not further illustrated Drive device connected and in the direction of Arrows 31, 32 selectively movable.
  • the tool part 5a has following its Half 14b of the annular groove 14, the other half 14a in the rest of the tool 5 is housed, a bore 52nd on, which is at a certain distance to the ring half 14b to the diameter of the expansion mandrel 18th reduced. This penetrates the rest of the bore 52. An his end he is provided with an end plate 18 ', the clamped by the tool part 5a against an abutment 53 is. The thus formed unit of abutment 53, Tool part 5a and expansion mandrel 18 is by means of Drive device as a whole on the tool 5 back and moving away from it.
  • the distance between the ring surface 25 'and the annular groove 14 is in turn dimensioned that the widened pipe end 9 when closing the mold 5, 5a is compressed so far that the bulging Pipe wall just filling the closing annular groove 14. This is illustrated in FIG. It will be here with you a total of three-part form and a single drive device both for the expansion mandrel 18 as also the compression element 25 'worked.
  • Such a stainless steel press fitting is made of a welded Pipe piece manufactured, the weld 60th is illustrated schematically in Figure 10. He points one, two or more pipe connection portions 61, 62, the are formed in total hollow cylindrical. Each pipe connection area 61, 62 has two hollow cylindrical sections 61a, 61b; 62a, 62b on, between each one the annular bead 15 is arranged. The two cylindrical ones Sections 61a, 61b; 62a, 62b have the same inner diameter on. They form pinch areas for connection of pipes. The pipes to be connected are then on both sides of the respective O-ring 63 mechanically with connected to the press fitting 2.
  • the presented method allows the production of stainless steel pressfittings virtually in one Operation involving two process steps, the at the same time or in succession.
  • the cut to length Blank is widened in a tool and compressed to the desired pipe connection areas 61, 62 train.
  • the process has been designed for stainless steel pressfittings proved to be reliable. It can Other pressure-resistant and tough metals for use come.
  • the method is particularly suitable in connection with a downstream Rollier Murphy or Grinding step for the production of press fittings from welded Stainless steel tube.

Landscapes

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Description

Zur Rohrleitungsinstallation, sowohl für Heizungsrohre als auch für die Trinkwasserinstallation oder für Gasrohre, sind als Verbindungstechnik zunehmend Pressfittings in Gebrauch gekommen, die zur Verbindung von Rohrenden miteinander und zur Herstellung von Rohrverzweigungen dienen. Pressfittings werden zur Herstellung der Rohrverbindung auf die jeweiligen Rohrenden aufgeschoben, wobei ein in einer Ringsicke des Pressfittings gehaltener O-Ring eine fluiddichte Verbindung herstellt. Das Pressfitting wird dann an einem entsprechend dafür vorgesehenen Pressbereich radial nach innen plastisch verformt, wodurch es an dem Rohrende mechanisch gesichert wird. Die so erhaltenen Verbindungen sind zuverlässig herstellbar und langzeitstabil.
Entsprechend dem Rohrleitungsmaterial werden Pressfittings aus gleichem Material benötigt. Zur Installation von Kupferrohren sind Kupferpressfittings in Gebrauch. Mit der Herstellung befasst sich die EP 0649689 B1. Zur Herstellung dieser Kupferpressfittings dienen längs- oder quergeteilte Matrizen, in die ein entsprechend vorgeformter Rohling mit aufgeweitetem Rohrende einzulegen ist. Die Matrize weist in ihrer Innenform eine Ringnut auf, die die Außenform einer an dem Pressfitting auszubildenden Ringsicke festlegt. Zur Ausbildung dieser Ringsicke dient eine Staucheinrichtung mit einem Stützdorn, der zur Abstützung in das offene Rohrende des in der Matrize liegenden Rohlings eingeführt wird. Um das Wandmaterial des Rohlings zum Einfließen in die Ringnut zu bringen, weist die Staucheinrichtung eine Nachlauf- oder Stauchhülse auf, mit der das Rohrende in der Matrize axial gestaucht wird. Dabei fließt das Wandmaterial des Pressfittings plastisch in die Ringnut. Um dann den Sitz für den O-Ring in der erforderlichen Präzision zuverlässig auszubilden, werden der Stützdorn und die Nachlaufhülse aus dem Werkzeug entfernt und es wird ein Rolliervorgang durchgeführt. Dazu dient eine drehbar gelagerte, an einem Finger gehaltene Rolle, die in das Rohrende eingeführt und radial nach außen gegen die auszubildende Ringsicke gedrückt wird. Die Rolle führt nun einige Umläufe aus, wobei sie die entsprechende Ringsicke walzt.
Dieses Verfahren ist speziell zur Herstellung von Kupferpressfittings gestaltet und geeignet. Es erfordert einen Rohling, der in seinen Außenabmessungen dem Aufnahmeraum der Matrize angepasst ist, so dass er satt in der Matrize anliegt. Der Rohling muss deshalb vor dem Stauchen zum Ausbilden der Ringsicke zunächst die entsprechende Grobform erhalten. Dazu muss er an seinen Endbereichen aufgeweitet werden. Dieser Schritt ist vorher auszuführen. Nach dem Einlegen des vorgeweiteten Rohlings in die Matrize wird er auf Maß abgelängt. In der Matrize wird dann an dem vorgeweiteten und auf Länge kalibrierten (abgelängten) Rohling ein Stauch- und Rollierschritt durchgeführt, um die gewünschte Ringsicke zu erzeugen. Es werden Kupfer-Pressfittings erhalten, die eine gegen die Rohrmündung zurückversetzte Ringsicke aufweisen. Eine Verpressung der Pressfittings ist mit entsprechenden Presswerkzeugen oder Presszangen möglich, die zugleich die zu beiden Seiten des O-Rings vorhandenen Teile des Fittings erfassen, wodurch auch bei Verwendung von Kupfer als Fittingmaterial eine sehr gute mechanische Verbindung zwischen dem Rohrende und dem Pressfitting erhalten wird.
Die Werkzeuge zum Verpressen der Pressfittings sind spezifisch auf die spezielle Form der Pressfittings eingerichtet. Bei Einsatz anderweitig geformter Pressfittings muss der betreffende Installateur neue Werkzeuge anschaffen.
Pressfittings aus Edelstahl zur Edelstahl-Rohrinstallation sind in der Regel so aufgebaut, dass unmittelbar an ihrem freien Ende ein O-Ringsitz ausgebildet ist. Ein typischer Vertreter solcher Pressfittings ist der EP 0361630 B1 zu entnehmen. Dieses Pressfitting weist einen Anschlussabschnitt auf, dessen Innendurchmesser auf den Außendurchmesser eines anzuschließenden Rohrs aufgeweitet ist. An dem Ende des Pressfittings ist die Wandung desselben zunächst radial nach außen gebogen und dann unter Ausbildung einer Ringsicke nach innen gebördelt. Derartige Pressfittings können nicht mit den gleichen Werkzeugen verpresst werden, wie sie für Kupferpressfittings bereits in Gebrauch sind, die zu beiden Seiten des O-Rings einen Pressbereich aufweisen.
Die Herstellung von Pressfittings erfordert Maschinen und Verfahren, mit denen Pressfittings in sehr großen Stückzahlen zuverlässig herzustellen sind. Um zuverlässige Rohrverbindungen zu erzielen, müssen die Pressfittings mit geringen Toleranzen hergestellt werden. Dies muss zu möglichst geringen Herstellungskosten möglich sein. Entsprechend soll die Maschine oder Vorrichtung zur Herstellung der Pressfittings einfach und robust aufgebaut sein und dennoch zuverlässig Pressfittings in der gewünschten Qualität herstellen können.
Die DE-A-2110758 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Kupplungshülse aus einem einzigen Kupferrohrabschnitt. Dazu wird der Kupferrohrabschnitt in eine den Rohrabschnitt außen umfassende Matrize eingelegt und mittels eines Stufendorns aufgeweitet, indem dieser mittels eines hydraulischen Antriebs in den Kupferrohrabschnitt eingeführt wird. Der Stufendorn weist an seinem von dem eindringenden Abschnitt abliegenden Ende eine geneigte Ringschulter auf, die gegen Ende des Aufweitvorgangs mit der Stirnfläche des Kupferrohrabschnitts in Anlage kommt. Die Ringschulter ist konisch ausgebildet. Die gegenüber liegende Fläche der den Rohrabschnitt umfassenden Matrize ist spiegelbildlich konisch ausgebildet. Die konischen Abschnitte des Aufweitstempels und der Matrize nehmen einen sich nach außen wölbenden Abschnitt des Kupferrohrs auf.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Pressfittings aus Edelstahl zu schaffen, mit dem sich auf einfache Weise Pressfittings der gewünschten Qualität und mit der geforderten Prozesssicherheit herstellen lassen. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, Pressfittings aus Edelstahl zu schaffen, die sich kostengünstig herstellen und in der Praxis einsetzen lassen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Pressfittings nach Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Pressfittings nach Anspruch 6 gelöst.
Zur Herstellung der Pressfittings wird von Stahlrohr ausgegangen, von dem Stücke abgelängt werden. Die abgelängten Rohrstücke werden in einem integrierten Verfahrensschritt mit zwei Teilschritten zu einem Pressfitting umgeformt, wobei die beiden Verfahrens-Teilschrritte so gestaltet sind, dass sie ohne Zwischenschritt unmittelbar aufeinanderfolgend in einem Werkzeug ausführbar sind.
Zum Herstellen der Pressfittings werden die abgelängten Rohrstücke aufgeweitet und mit einer ringförmigen Sicke versehen, die als O-Ringsitz dient. Das Aufweiten und das Sicken (d.h. die Ausbildung der Sicke) erfolgt somit gewissermaßen in einem Zug. Zwischen beiden Verfahrens-Teilschritten muss das Pressfitting weder zu einem anderen Werkzeug transportiert werden, noch zwischenbearbeitet, z.B. nachkalibriert oder abgelängt werden. Die Schrittfolge ist demnach Ablängen, Aufweiten, Sicken. Durch die mögliche Zusammenfassung des Aufweitens und des Sickens zu einer in einer einzigen Bearbeitungsstation durchführbaren Umformstufe kommt die Bearbeitungsmaschine mit einer reduzierten Anzahl von Bearbeitungsstufen aus. Die Zusammenfassung des Aufweitens und des Sickens gestattet an der Maschine zur Herstellung der Pressfittings eine ganz erhebliche Reduzierung des Konstruktions- und Bauaufwands, der sich letztendlich in einer erheblichen Verbilligung der Edelstahl-Pressfittings niederschlägt. Andererseits hat sich gezeigt, dass trotz Wegfalls einer Zwischenkalibrierung zwischen dem Aufweiten und dem Sicken, d.h. trotz der Zusammenfassung beider Einzelschritte zu einem integrierten Verfahrensschritt, die gewünschten Pressfittings in der erforderlichen Maßhaltigkeit und Qualität herstellen lassen, so dass mit den in Massenfertigung hergestellten Pressfittings fehlerfreie Rohrverbindungen herzustellen sind.
Bei dem Verfahren wird der Durchmesser des Rohrendes des Rohlings vorzugsweise um mehr als eine doppelte Wandstärke aufgeweitet. Dies schafft die Möglichkeit, von einem Rohling auszugehen, der von dem Rohrmaterial des Typs abgelängt worden ist, das in der späteren Installation mit den Pressfittings zu verbinden ist. Für die Herstellung der Pressfittings ist somit kein besonders Rohrmaterial erforderlich, was wiederum die Kosten senkt und die Herstellung vereinfacht. Die Aufweitung der Rohrenden hat außerdem die Wirkung, dass an dem herzustellenden Pressfitting ein Einsteckende ausgebildet wird, das die axiale Einstecktiefe des anzuschließenden Rohrs begrenzt. Dies schafft definierte Verhältnisse, so dass die herzustellende Quetschverbindung die erforderliche axiale Zugfestigkeit erhält.
Zur Durchführung des Verfahrens wird zunächst ein Dorn zum Aufweiten des Rohrendes des Rohlings in den selben axial unter Druck eingeschoben. Das konische stirnseitige Ende des Dorns weitet dabei das Rohrende auf, das in Umfangsrichtung gedehnt wird und somit mit einer radial nach innen weisenden Kraft an der äußeren zylindrischen Mantelfläche des Dorns anliegt. Der Außendurchmesser des Dorns und der Innendurchmesser eines entsprechenden Abschnitts einer den Rohling aufnehmenden Form sind so aufeinander abgestimmt, dass die Wandung des geweiteten Rohlings nun auch, zumindest fast, an der Innenwandung der Form anliegt. In dem sich nun anschließenden Verfahrensschritt, der zeitlich mit dem Aufweit-Schritt überlappen kann, d.h. beginnen kann, noch bevor dieser zu Ende ist, wird das Rohrende mit einer stauchenden Axialkraft beaufschlagt, bspw. durch eine an dem Dorn vorgesehene Ringschulter oder eine gesonderte Druckhülse. Überraschenderweise beult sich das Material der Wandung des Rohrendes trotz radial nach innen weisender Vorspannung durch die axiale Stauchkraft in einem Ringbereich nach außen in eine in der Form vorgesehene Ringnut aus, wobei sich das Edelstahl-Material in Umfangsrichtung noch weiter dehnt als im Aufweit-Schritt bereits geschehen. Um dies in der veranschaulichten Form durchführen zu können, ist ein Edelstahlmaterial mit hoher Druckfestigkeit und Zähigkeit erforderlich. Das in der Wasserleitungsinstallation häufig verwendete Edelstahlmaterial erfüllt diese Forderungen.
Das Verfahren ist dazu geeignet, die Pressfittings ausgehend von einem geschweißten Rohrmaterial herzustellen. Im Bereich der bspw. im Laserschweißverfahren hergestellten Schweißnaht kann eine Oberflächenbeschaffenheit vorhanden sein, die für den dichten Sitz eines O-Rings nicht geeignet ist. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn das Rohrmaterial von außen geschweißt worden ist. Hier kann abgeholfen werden, indem an den Stauchschritt eine Nachbearbeitung, insbesondere der Schweißnaht, erfolgt. Dies kann bspw. in einem Walzverfahren geschehen, indem von innen her, insbesondere der Schweißnahtbereich, mehrfach überwalzt wird. Als Walzverfahren kann bspw. ein sogenanntes Rollieren durchgeführt werden, bei dem eine von einem Finger getragene und drehbar gelagerte Rolle in das Rohrende eingeführt und auf einer Orbitalbahn in der ausgebildeten Sicke entlanggerollt wird. Vorzugsweise werden hier mehrere tausend, vorzugsweise mehr als zehntausend Wiederholungen durchgeführt, bei denen die Rolle radial nach außen gedrückt wird. Insbesondere der Schweißnahtbereich wird hier geglättet. Alternativ kann die Ringnut geschliffen werden. Dabei kann es unter Umständen genügen, lediglich den Schweißnahtbereich zu überschleifen. Während das Rollieren den Vorzug hat, Poren und Krater zu schließen, indem diese zugedrückt werden, lassen sich im Schleifverfahren besonders kurze Taktzyklen und besonders gute Sickengeometrien erhalten.
Die zu erzeugenden Pressfittings können ein, zwei, drei oder mehr Rohrenden aufweisen - je nach Anwendungsfall. Der einfachste Anwendungsfall ist ein gerader Rohrverbinder mit zwei Rohrenden. Abschlusskappen weisen nur ein Rohrende auf. Abzweigstücke können drei oder mehr Rohrenden aufweisen, wobei die Rohlinge solcher Verzweigungen in einem vorbereitenden Arbeitsschritt so hergestellt werden, dass entsprechende gerade Rohrenden in der gewünschten Anzahl vorhanden sind. Sollen Bogenfittings hergestellt werden, wird ein abgelängtes Rohrstück in einer entsprechenden Form zunächst gebogen, wonach dann die oben diskutierten Verfahrensschritte durchgeführt werden.
Die zur Herstellung der Pressfittings geeignete Vorrichtung weist eine kombinierte Aufweitungs- und Stauchstation auf, zu der wenigstens ein mehrteiliges Werkzeug, ein Aufweitungsdorn und ein Stauchelement gehören. Der Aufweitungsdorn und das Stauchelement können in einem Teil miteinander vereinigt oder separat ausgebildet sein. Beide Elemente, der Aufweitungsdorn und das Stauchelement, kommen an ein- und demselben Werkzeug (Form) gleichzeitig oder nacheinander zum Einsatz. Die kombinierte Aufweitungs- und Stauchstation ist somit eine einzige Bearbeitungsstation, in der sowohl das Aufweiten als auch das Sicken ohne Zwischenschritt durchgeführt wird. Das Stauchen und Sicken in nur einer Bearbeitungsstation ermöglicht eine besonders kostengünstige und dennoch präzise Herstellung von Pressfittings, d.h. die Herstellung der Pressfittings als Massenware in einer Qualität, die eine zuverlässige Herstellung langzeitdichter Pressverbindungen gestattet.
Das Werkzeug weist vorzugsweise einen Aufnahmeraum auf, der mehrere Abschnitte, d.h. wenigstens einen ersten und einen zweiten Abschnitt aufweist, die einen unterschiedlichen Durchmesser haben und an einer Ringschulter ineinander übergehen. Der Durchmesser des ersten Abschnitts stimmt vorzugsweise mit dem Außendurchmesser des nicht aufgeweiteten Rohlings überein, während der Rohling des zweiten Abschnitts etwa dem Außendurchmesser des Rohlings nach Durchführung des Aufweit-Schritts entsprechen soll. Die zwischen dem ersten und dem zweiten Ausschnitt ausgebildete Ringschulter dient der Festlegung der Außenform des Pressfittings im Übergang von seinem nicht aufgeweiteten zu seinem aufgeweiteten Bereich. Zusätzlich kann die Ringschulter als Hubbegrenzung für den Aufweitungsdorn dienen, insbesondere wenn dessen Antriebseinrichtung die Hubtiefe nicht festlegt.
Das Werkzeug kann parallel zur Längsrichtung des Rohrendes oder quer zu dieser geteilt sein. Bei der parallelen Teilung wird das Werkzeug (die Form) durch zwei Formhälften gebildet, deren Trennungslinie im Wesentlichen auf einer Höhe mit der Mittellinie des Rohlings liegt. Die in den Formhälften ausgebildete Ringnut zur Festlegung der Außenform der auszubildenden Sicke ist in beiden Formhälften vorhanden und in ihrer axialen Ausdehnung unveränderlich. Dagegen gestattet die Querteilung der Formhälfte das Anlegen einer Trennungslinie mittig zu der Ringnut, so dass die Ringnut in ihrer axialen Ausdehnung veränderlich ist. Hier ist es insbesondere vorteilhaft, die Form während des Aufweit- und/oder Stauchvorgangs so zu bewegen, dass sich die Ringnut allmählich schließt, d.h. ihre axiale Ausdehnung von einem größeren Maß auf das Sollmaß reduziert. Damit gelingt es, zunächst einen größeren Bereich der Rohrwandung nach außen auszubeulen, wodurch die sich ausbeulende Wandung evtl. besser an die Form der Ringnut anschmiegt. Wesentlich aber ist, dass die Ringnut geschlossen ist, bevor Wandungsmaterial zu weit nach außen, d.h. in den Spalt zwischen den Formhälften eingedrungen ist.
Es ist möglich, den Aufweitdorn und das Stauchelement zu vereinen, indem an dem Aufweitdorn eine Ringschulter ausgebildet wird. Hier laufen das Stauchelement und der Aufweitdorn immer synchron zueinander, was eine hohe Prozesssicherheit und ein einfaches Werkzeug ergibt. Bedarfsweise kann das Stauchelement jedoch eine separat angetriebene, auf dem Dorn verschiebbar gelagerte Druckhülse sein, die auf dem Rohrende aufsetzt und dieses staucht, nachdem das Rohrende vollständig aufgeweitet worden ist. Hier ist es möglich, die Druckhülse, bspw. weggesteuert oder kraftgesteuert zu betätigen, um optimale Produktionsergebnisse zu erzielen. Jedenfalls wird der Hub des Druckelements so bemessen, dass das Material des Rohrendes im Bereich der Ringnut zwar nach außen ausgebeult, jedoch aber nicht zu einem flachen Scheibenflansch zusammengeschoben wird. Dies wird vorzugsweise durch Wegsteuerung des Druckelements erreicht. Dagegen kann der Aufweitdorn, bspw. unter Zwischenschaltung einer relativ harten Feder an seiner Antriebseinrichtung angeschlossen sein, so dass er federnd gegen die Ringschulter zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Werkzeugs anläuft.
Die Vorrichtung kann zusätzlich mit einer Rollierstation versehen sein. Diese kann in einer separaten Bearbeitungsstation angeordnet sein, wenn ein sehr schneller Arbeitstakt gewünscht wird. Es wird jedoch bevorzugt, die Rollierstation ebenfalls in die Aufweit- und Stauchstation zu integrieren. Zu der Rollierstation gehört eine an einem Finger drehbar gelagerte Rolle sowie eine Antriebseinrichtung, mit der der Finger in das aufgeweitete und gesickte Rohrende eingefahren und dort kreisend bewegt wird, bis die ausgebildete Sicke, insbesondere im Bereich einer evtl. vorhandenen Schweißnaht der Rohrwand die gewünschte Form hat. Anstelle der Rollierstation kann auch eine Schleifeinrichtung vorgesehen sein.
Mit dem Verfahren und der Vorrichtung lassen sich Pressfittings aus Edelstahl herstellen, die ein aufgeweitetes Rohrende und in diesem eine Ringsicke zur Aufnahme eines O-Rings als Dichtelement aufweisen. Die Besonderheit dieser Edelstahl-Pressfittings besteht darin, dass zu beiden Seiten des O-Rings, d.h. der Ringsicke, rohrförmige Quetschbereiche gleichen Durchmessers und ungefähr gleicher axialer Länge vorhanden sind, die als Quetschbereich dienen können. Damit wird der Edelstahl-pressfitting zu beiden Seiten des O-Rings mit einem anzuschließenden Rohrende verpresst. Dies erhöht nicht nur tatsächlich die Montagesicherheit und die Festigkeit der Verbindung, sondern auch die Akzeptanz im Markt und gestattet darüber hinaus die Verwendung von Quetschwerkzeugen, wie sie bislang für Kupfer-Pressfittings Anwendung gefunden haben.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Zeichnung, der Beschreibung oder von Unteransprüchen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine Vorrichtung zur Herstellung von Pressfittings, mit einem Werkzeug, einem Dorn und einem Stauchelement, während des Aufweitschritts, vor dem Stauchen, in einer schematisierten Schnittdarstellung,
  • Fig. 2 das Werkzeug nach Figur 1, nach Abschluss des Aufweitschritts und des Stauchschritts, in einer schematisierten Schnittdarstellung,
  • Fig. 3 das Werkzeug nach Figur 1, während eines Rolliervorgangs,
  • Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Herstellen von Pressfittings während des Aufweitschritts, in einer schematisierten Schnittdarstellung,
  • Fig. 5 die Vorrichtung nach Figur 4, nach Abschluss des Aufweit- und Stauchschritts, in einer vereinfachten und schematisierten Schnittdarstellung,
  • Fig. 6 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung von Pressfittings, während des Aufweitschritts, in einer schematisierten Schnittdarstellung,
  • Fig. 7 die Vorrichtung nach Figur 6, nach dem Aufweiten und Stauchen, in einer schematisierten Schnittdarstellung,
  • Fig. 8 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit beweglicher Matrize, während des Stauchvorgangs, in einer schematisierten Schnittdarstellung,
  • Fig. 9 die Vorrichtung nach Figur 8, zu Ende der beiden Bearbeitungsvorgänge (Aufweiten und Stauchen) in schematisierter Schnittdarstellung, und
  • Fig. 10 einen fertigen Edelstahl-Pressfitting zum Verbinden zweier Edelstahlrohre, in einer schematisierten Schnittdarstellung.
    • In Figur 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Herstellung von Pressfittings veranschaulicht, wie sie bspw. als gerader Pressfitting 2 der Figur 10 zu entnehmen sind. Die Vorrichtung 1 nach Figur 1 dient der Herstellung von bogenförmigen Pressfittings, wozu von vorgebogenen, abgelängten und rohrförmigen Rohlingen 3 mit konstantem Innen- und Außendurchmesser ausgegangen wird.
    Die Vorrichtung 1 weist eine an einer Basis 4 gehaltene und teilbare Form oder Matrize 5 auf, die einen Aufnahmeraum 6 mit einem ersten Abschnitt 7 und einem zweiten Abschnitt 8 umschließt. Der erste Abschnitt 7 des Aufnahmeraums 6 weist einen Innendurchmesser auf, der mit dem Außendurchmesser des Rohlings 3 übereinstimmt. Der zweite Abschnitt 8 dient zur Aufnahme eines Rohrendes 9 des Rohlings 3, das den späteren Quetschbereich des auszubildenden Pressfittings bilden wird. Der Innendurchmesser des im Wesentlichen zylindrischen zweiten Abschnitts 8 des Aufnahmeraums 7 ist größer als der Außendurchmesser des nichtverformten Rohrendes 9. Vorzugsweise ist der Innendurchmesser des zweiten Abschnitts 8 etwa um die doppelte Wandstärke des Rohrendes 9 größer als der Außendurchmesser des unverformten Rohrendes 9. Im Übergang zwischen beiden Abschnitten 7, 8 des Innenraums 6 ist eine konische Ringschulter 11 vorgesehen. In einigem Abstand zu der Ringschulter 11 und in einem vorzugsweise noch größeren Abstand zu dem offenen Ende 12 des Aufnahmeraums 7 ist in dem Werkzeug 5 eine Ringnut 14 ausgebildet, die die Außenkontur einer an dem Pressfitting 2 auszubildenden Ringsicke 15 festlegt. Die Ringnut 14 bildet einen geschlossenen Ring gleichbleibenden, etwa halbkreisförmigen, Querschnitts.
    Das in Figur 1 veranschaulichte Werkzeug 5 ist parallel zu einer Längsrichtung 16 des Aufnahmeraums 6 geteilt. Die Längsrichtung 16 stimmt mit den beiden Axialrichtungen der offenen Rohrenden des Rohlings 3 überein.
    Zu dem Werkzeug 5 gehört ein Aufweitungsdorn 18, ein Stauchelement 19 und eine Antriebseinrichtung 21 für diese. Der Aufweitungsdorn 18, das Stauchelement 19, die Antriebseinrichtung 21 und das Werkzeug 5 bilden eine kombiniert Aufweitungs- und Stauchstation 22 der Vorrichtung 1.
    Der Aufweitdorn 18 ist ein zylindrisches, an seiner Stirnseite mit einer Fase 23 versehenes Element, dessen Außendurchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des noch nicht aufgeweiteten Rohrendes 9. Die Fase 23 legt eine konische Ringfläche fest, deren Durchmesser unmittelbar im Anschluss an die Stirnseite des Aufweitungsdorns 18 geringer ist als der Innendurchmesser des ungeweiteten Rohrendes 9. Die Fase 23 schließt einen spitzen Kegelwinkel ein, der so bemessen ist, dass der Aufweitdorn 18 unter Aufweitung des Rohrendes 9 in dieses eingeschoben werden kann, ohne das Rohrende 9 vor sich zusammenzuschieben. Die Länge des Aufweitdorns 18 ist größer als der Abstand zwischen der Ringschulter 11 und der Ringnut 14.
    Der Aufweitdorn 18 ist starr und ggfs. einstückig mit dem Stauchelement 19 verbunden, das bei der Ausführungsform der Vorrichtung 1 nach Figur 1 durch einen Zylinderkörper gebildet ist, der mit einem stufen- oder ringschulterartigen Übergang 25 in den zylindrischen Aufweitungsdorn 18 übergeht. Der Zylinderkörper weist einen Außendurchmesser auf, der den Innendurchmesser des aufgeweiteten Rohrendes 9 übersteigt. Vorzugsweise ist der Außendurchmesser des Zylinderkörpers geringer als der Innendurchmesser des zweiten Abschnitts 8 des Innenraums 6, so dass der aus dem Aufweitungsdorn 18 und dem Zylinderkörper gebildete Dorn oder Körper in den zweiten Abschnitt 8 des Aufnahmeraums 6 des Werkzeugs 5 einfahren kann.
    Zur Betätigung und Bewegung dieses kombinierten Aufweitungs- und Stauchdorns dient die Antriebseinrichtung 21, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch einen Hydraulikantrieb gebildet wird. Zu diesem gehört ein Kolben 26, der in einem Zylinderraum 27 einen Arbeitsraum 28a und einen weiteren Arbeitsraum 28b abteilt. Der Kolben 26 ist bspw. über eine Kolbenstange 29 mit dem Aufweitungsdorn 18 und dem Stauchelement 19 verbunden. Nicht weiter veranschaulichte Fluidkanäle dienen der wahlweisen Beaufschlagung der Arbeitsräume 28a, 28b mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid. Dadurch kann die Kolbenstange 29 gezielt in beiden Axialrichtungen jeweils in Richtung der Pfeile 31, 32 bewegt werden.
    Die insoweit beschriebene Vorrichtung 1 arbeitet wie folgt:
    Es wird von abgelängten und vorgebogenen rohrförmigen Rohlingen 3 mit konstantem Durchmesser ausgegangen. Dieser wird in das Werkzeug 5 eingelegt, wonach das Werkzeug geschlossen wird. Der Rohling 3 ragt mit seinem Rohrende 9 in den Abschnitt 8 des Aufnahmeraums 6, wobei er hier nicht an dem Werkzeug 5 anliegt. Durch die Krümmung des Rohlings 3 ist dieser in dem Werkzeug 5 axial fixiert. Der Dorn 18 ist in seiner in Figur 1 weitestmöglich rechten Position und noch nicht in Berührung mit dem Rohrende 9. Es wird nun der Arbeitsraum 28b mit Fluid beaufschlagt, wodurch der Kolben 26 und mit diesem die Kolbenstange 29, das Stauchelement 19 und der Aufweitungsdorn 18 auf das Werkzeug 5 zubewegt werden, wie durch die Richtung des Pfeils 31 angedeutet ist. Der Aufweitungsdorn 18 setzt dabei mit seiner Fase 23 an der vorzugsweise entgrateten und ggfs. mit einer geringen Innen- und Außenfase versehenen Stirnfläche des Rohrendes 9 auf. Durch die fortgesetzte Axialbewegung des Aufweitungsdorns 18 dringt dieser unter Aufweitung des Rohrendes 9 in dieses ein, ohne dieses wesentlich zusammenzuschieben. Aufgrund der nun eintretenden Dehnung der Wandung des Rohrendes 9 in Umfangsrichtung kann eine gewisse Verkürzung des Rohrendes 9 eintreten. Das geweitete Rohrende 9 liegt unter Spannung an der Mantelfläche des Aufweitungsdorns 18 an. Dieser gleitet immer weiter in den Innenraum des Rohrendes hinein und weitet immer längere Abschnitte des Rohrendes auf. Noch bevor die Fase 23 die Ringschulter 11 erreicht, setzt das Stauchelement 19, d.h. die entsprechende Stufe 25 (Ringschulter)auf der Stirnfläche 9a des Rohrendes 9 auf. Bei der weiteren Bewegung des Kolbens 26 wird nun das Rohrende 9 gestaucht, wodurch die Wandung des Rohrendes 9 gegen seine eigene radial nach innen gerichtete Vorspannung im Bereich der Ringnut 14 spontan nach außen ausbeult. Dies erfolgt auf dem gesamten Umfang. Die Länge des Stauchhubs ist dabei so bemessen, dass der Stauchvorgang beendet wird, wenn die Wandung des Rohrendes 9 vollständig in der Ringnut 14 anliegt. Dies ist in Figur 2 veranschaulicht. Der Stauchhub ist etwa so lang wie die Differenz zwischen Wandungslänge der Ringsicke und axialer Länge derselben.
    Die Länge des Hubs kann durch entsprechende Gestaltung der Antriebseinrichtung 21 bemessen werden, bspw. indem der Kolbenhub entsprechend begrenzt wird. Ist der Arbeitshub durchlaufen, d.h. das Rohrende 9 aufgeweitet und gestaucht, wie in Figur 2 veranschaulicht, wird der Arbeitsraum 28b druckentlastet und der Arbeitsraum 28a druckbeaufschlagt, so dass der Kolben 26 und mit ihm das Stauchelement 19 und der Aufweitungsdorn 18 in Richtung des Pfeils 32 aus dem Werkzeug 5 ausfahren und den hergestellten Pressfitting freigeben. Dieser kann nun aus der Form 5 entnommen werden, indem diese geöffnet und ein neuer Rohling 3 eingelegt wird, wonach sich das oben erläuterte Arbeitsspiel wiederholt. Zur Herstellung des Pressfittings ist somit lediglich ein einziger Kolbenhub des Kolbens 26 erforderlich. Die Herstellung ist effektiv und präzise.
    Insbesondere für den Fall, dass der Rohling 3 von einem geschweißten Rohr abgelängt worden ist, empfiehlt sich, einen weiteren Arbeitsschritt anzuschließen, der in dem gleichen Werkzeug 5 oder in einem separaten Werkzeug durchgeführt werden kann. In dem in Figur 3 veranschaulichten Beispiel wird von der erstgenannten Möglichkeit Gebrauch gemacht. Der Rohling 3 ist bereits fertig gestaucht und verbleibt für den Rollierschritt noch in der Form 5. Zur Durchführung des Rollierschritts dient eine Rolliereinrichtung 34. Zu dieser gehört ein fingerartiger Träger, an dessen freien Ende eine Rolle 36 drehbar gelagert ist, deren Durchmesser deutlich geringer ist als der Innendurchmesser des aufgeweiteten Rohrendes 9. Der Träger 35 ist mit einer Antriebs- und Positioniereinrichtung 37 verbunden, die dazu eingerichtet ist, die Rolle 36 an der Wandung anliegt. Sodann wird der Träger so bewegt, dass die Rolle 36 in den Innenraum des Rohrendes 9 hineinzufahren und dann in Radialrichtung so zu bewegen, dass die Rolle 36 in der ausgebildeten Ringsicke 15 eine Umlaufbewegung ausführt. Bspw. wird der Rolliervorgang 2 bis 4 Sekunden lang mit einer Drehzahl von mehr als 5000 U/min durchgeführt. Es ergeben sich somit mehr als 10000 Umläufe, die eine ausreichende Glättung der Ringsicke an ihrer Innenseite, insbesondere im Bereich einer etwaigen Schweißnaht bewirken. Alternativ kann anstelle der Rolle 36 eine angetriebene Schleifscheibe vorgesehen werden, die die gesamte Ringsicke 15 oder nur den Bereich der Schweißnaht überschleift.
    Eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung 1 ist in Figur 4 veranschaulicht. Soweit die Vorrichtung 1 mit der Vorrichtung 1 nach Figur 1 übereinstimmt, wird auf gleiche Bezugszeichen zurückgegriffen und auf die obige Beschreibung verwiesen.
    Im Unterschied zu der vorbeschriebenen Vorrichtung 1 weist die Vorrichtung 1 nach Figur 4 eine Antriebseinrichtung 21 mit getrennten Antrieben 21a, 21b für den Aufweitungsdorn 18 und das Stauchelement 19 auf. Der Aufweitungsdorn 18 ist an seiner von der Fase 23 abliegenden Seite mit einer Sackbohrung 40 versehen, von der eine Druckfeder 41 aufgenommen ist. Diese stützt sich an dem Boden der Sackbohrung 40 ab. In die Sackbohrung 40 taucht eine Kolbenstange 42 eines Hydraulikkolbens 43. Dieser ist in einem Hydraulikzylinder 44 angeordnet und teilt dort zwei Arbeitsräume 45a, 45b ab. Durch gezielte Beaufschlagung der Arbeitsräume 45a, 45b mit Druck kann der Aufweitungsdorn 18 in beiden Richtungen 31, 32 bewegt werden. Der Hub des Kolbens 43 ist dabei so groß, dass der Aufweitungsdorn 18 gegen die Ringschulter 11 anlaufen kann. Diese dient als Hubbegrenzung für den Kolben 18. Die Feder 41 ist so hart, dass sie beim Einfahren des Aufweitungsdorn 8 in das Rohrende 9 nicht oder nicht wesentlich zusammengedrückt wird. Dies bewirkt eine präzise Ausformung des Durchmesserübergangs des Rohlings 3 vom aufgeweiteten Rohranschlussbereich 9 zu dem nicht aufgeweiteten Bereich. Außerdem wird die Vorrichtung 1 unempfindlich gegen Positionierungstoleranzen zwischen dem Werkzeug 5 und der Antriebseinrichtung 21.
    Eine weitere Besonderheit der in Figur 4 veranschaulichten Ausführungsform der Vorrichtung 1 liegt in dem Stauchelement 19. Dieses ist als Hülse ausgebildet, die verschiebbar auf dem Aufweitungsdorn 18 gelagert ist. Die Hülse ist mit ihrer eigenen Antriebseinrichtung 21a versehen, zu der ein in einem Zylinder 46 gelagerter Kolben 47 gehört. Dieser teilt zwei Arbeitsräume 48a, 48b ab, die wahlweise und gezielt mit Hydraulikfluid beaufschlagt werden können. Auf diese Weise kann die Hülse in Richtung der Pfeile 31, 32 gezielt bewegt werden, um mit ihrer Stirnfläche an der Stirnfläche 9a des Rohrendes 9 anzusetzen und das Rohrende 9 zu stauchen. Beide Antriebseinrichtungen 21a, 21b sind unabhängig voneinander steuerbar, wodurch das Aufweiten und Stauchen des Rohrendes 9 optimiert werden kann. Insbesondere hat diese Ausführungsform ihre Bedeutung, wenn auf einer Maschine häufig die Werkzeuge 5 zu wechseln sind, um unterschiedliche Pressfittings herstellen zu können.
    Während Figur 4 das Aufweiten des Rohrendes 9 veranschaulicht, stellt Figur 5 den Zustand der Vorrichtung 1 nach Ende des Stauchschritts dar. Der Aufweitungsdorn 18 hat die Rohrwandung fest gegen die Innenschulter 11 gedrückt. Das Rohrende 9 ist vollständig aufgeweitet und die Hülse ist so weit in das Werkzeug 5 eingetaucht und hat das Rohrende 9 soweit zusammengestaucht, dass die Rohrwandung die Ringnut 14 gerade ausfüllt und somit die gewünschte Sicke 15 ausgebildet ist.
    In Figur 6 ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 1 veranschaulicht. Soweit Übereinstimmung mit vorstehenden Ausführungsformen besteht, wird unter Zugrundelegung gleicher Bezugszeichen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen.
    Im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist das Werkzeug 5 der Vorrichtung 1 nicht nur zweigeteilt, sondern dreigeteilt. Zusätzlich zu seiner Teilung parallel zu der Längsmittelachse 16 ist es in einer Ebene geteilt, die in der Ringnut 14 liegt. Damit ist ein Werkzeugteil 5a vorhanden, der vor, während oder nach dem Stauchen an das übrige Werkzeug 5 angesetzt werden kann. Zur Zentrierung dient ein entsprechender zylindrischer Sitz 50. Vorzugsweise wird der Werkzeugteil 5a an dem Sitz 50 an das Werkzeug 5 angesetzt, bevor der Stauchschritt beginnt. Dazu wird der Werkzeugteil 5a mittels einer entsprechenden Positionierungsvorrichtung in Richtung des Pfeils 31 auf das Werkzeug 5 zu bewegt. Die Positionierungseinrichtung trägt außerdem die Antriebseinrichtung 21 zur Betätigung des Aufweitungsdorns 18 und des Stauchelements 19. Sind beide Bearbeitungsschritte, d.h. das Aufweiten und das Stauchen durchgeführt, hat die Vorrichtung 1 den in Figur 7 veranschaulichten Zustand. Es wird nun der Kolben 26 durch Druckbeaufschlagung des Arbeitsraums 28a aus dem Rohrende 9 zurückgezogen. Danach wird der Werkzeugteil 5a von dem Werkzeug 5 wegbewegt und zwar in Richtung des Pfeils 32. Dadurch wird das Rohrende 9 teilweise freigegeben. Nach Öffnen des übrigen Werkzeugs 5 kann der Pressfitting 3 nun entnommen werden. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass der Werkzeugteil 5a die beiden anderen Teile des Werkzeugs 5 an dem Sitz 50 zusammenhält und sich hier insbesondere im Bereich der Ringnut 14 auf einfache Weise ein präzis arbeitendes Werkzeug aufbauen lässt.
    Eine abgewandelte Ausführungsform der in Figur 6 und 7 veranschaulichten Vorrichtung 1 ist in den Figuren 8 und 9 dargestellt. Während bei der vorbeschriebenen Ausführungsform (Figuren 6 und 7) der Aufweitungsdorn 18 und das Stauchelement 19 relativ zu dem Werkzeugteil 5 beweglich geführt und angetrieben waren, ist der Aufweitungsdorn 18 bei der Ausführungsform der Vorrichtung 1 nach den Figuren 8 und 9 starr an dem Werkzeugteil 5a gehalten und das Stauchelement 19 ist als ringförmige Druckfläche 25' an dem Werkzeugteil 5a ausgebildet. Dieser ist insgesamt mit einer nicht weiter veranschaulichten Antriebseinrichtung verbunden und in Richtung der Pfeile 31, 32 gezielt bewegbar.
    Der Werkzeugteil 5a weist im Anschluss an seine Hälfte 14b der Ringnut 14, deren andere Hälfte 14a in dem übrigen Werkzeug 5 untergebracht ist, eine Bohrung 52 auf, die sich in einem gewissen Abstand zu der Ringnuthälfte 14b auf den Durchmesser des Aufweitungsdorns 18 reduziert. Dieser durchsetzt den Rest der Bohrung 52. An seinem Ende ist er mit einer Endplatte 18' versehen, die von dem Werkzeugteil 5a gegen ein Widerlager 53 festgeklemmt ist. Die so gebildete Einheit aus Widerlager 53, Werkzeugteil 5a und Aufweitungsdorn 18 ist mittels der Antriebseinrichtung im Ganzen auf das Werkzeug 5 hin- und von diesem weg bewegbar. Der Abstand zwischen der Ringfläche 25' und der Ringnut 14 ist wiederum so bemessen, dass das geweitete Rohrende 9 beim Schließen der Form 5, 5a so weit gestaucht wird, dass die sich ausbeulende Rohrwand gerade die sich schließende Ringnut 14 füllt. Dies ist in Figur 9 veranschaulicht. Es wird hier mit einer insgesamt dreiteiligen Form und einer einzigen Antriebseinrichtung sowohl für den Aufweitungsdorn 18 als auch das Stauchelement 25' gearbeitet.
    Mit den vorbeschriebenen Vorrichtungen und dem entsprechenden Verfahren lassen sich Pressfittings 2 herstellen, wie beispielhaft in Figur 10 veranschaulicht. Ein solcher Edelstahl-Pressfitting ist aus einem geschweißten Rohrstück hergestellt, dessen Schweißnaht 60 in Figur 10 schematisiert veranschaulicht ist. Er weist ein, zwei oder mehr Rohranschlussbereiche 61, 62 auf, die insgesamt hohlzylindrisch ausgebildet sind. Jeder Rohranschlussbereich 61, 62 weist zwei hohlzylindrische Abschnitte 61a, 61b; 62a, 62b auf, zwischen denen jeweils die Ringsicke 15 angeordnet ist. Die beiden zylindrischen Abschnitte 61a, 61b; 62a, 62b weisen den gleichen Innendurchmesser auf. Sie bilden Quetschbereiche für den Anschluss von Rohren. Die anzuschließenden Rohre sind dann zu beiden Seiten des jeweiligen O-Rings 63 mechanisch mit dem Pressfitting 2 verbunden.
    Das vorgestellte Verfahren gestattet die Herstellung von Edelstahl-Pressfittings praktisch in einem einzigen Arbeitsgang, der zwei Verfahrensschritte umfasst, die zugleich oder auch nacheinander ablaufen können. Der abgelängte Rohling wird in einem Werkzeug aufgeweitet und gestaucht, um die gewünschten Rohranschlussbereiche 61, 62 auszubilden. Das Verfahren hat sich für Edelstahl-Pressfittings als prozesssicher herausgestellt. Es können auch andere druckfeste und zähe Metalle zur Anwendung kommen. Das Verfahren eignet sich insbesondere in Verbindung mit einem nachgeordneten Rollierschritt oder Schleifschritt zur Herstellung von Pressfittings aus geschweißtem Edelstahlrohr.

    Claims (16)

    1. Verfahren zur Herstellung von Pressfittings aus Metall ausgehend von Rohlingen (3) mit jeweils wenigstens einem Rohrende (9),
         mit einem ersten Verfahrensschritt, bei dem wenigstens das Rohrende (9) von einem Werkzeug (5) aufgenommen ist und mit einem Aufweitungsdorn (18), dessen Außendurchmesser den Innendurchmesser des Rohrendes (9) übersteigt, aufgeweitet wird, indem der Aufweitungsdorn (18) in Axialrichtung in das Rohrende (9) eingeschoben wird, und
         mit einem zweiten Verfahrensschritt, bei dem das Rohrende (9) in dem gleichen Werkzeug (5) unmittelbar im Anschluss an den ersten Verfahrensschritt zur Ausbildung einer Ringnut deformiert wird,
      dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (9) aus Edelstahl besteht und
      dass das aufgeweitete Rohrende (9) in einem in dem Werkzeug (5) liegenden Abschnitt axial gestaucht wird, um einen ringförmigen Bereich des Rohrendes (9) in eine in dem Werkzeug (5) ausgebildete Ringnut (14) radial nach außen auszubiegen.
    2. Verfahren zur Herstellung von Pressfittings, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Verfahrensschritt der Durchmesser des Rohrendes (9) um mehr als die doppelte Wandstärke des Rohrendes (9) aufgeweitet wird.
    3. Verfahren zur Herstellung von Pressfittings, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem ersten Schritt in das Rohrende (9) eingefahrene Aufweitdorn (18) während der Durchführung des zweiten Schritts in dem Rohrende (9) verbleibt.
    4. Verfahren zur Herstellung von Pressfittings, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (3) aus einem geschweißten Edelstahlrohr hergestellt ist.
    5. Verfahren zur Herstellung von Pressfittings, dadurch gekennzeichnet, dass als Rohling (3) ein abgelängtes Stück geschweißtes Edelstahlrohr verwendet wird.
    6. Vorrichtung (1) zur Herstellung von Pressfittings aus Edelstahl nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
         mit einer kombinierten Aufweitungs- und Stauchstation (22), zu der wenigstens die folgenden Elemente gehören:
      ein mehrteiliges Werkzeug (5), das einen Aufnahmeraum (6) für den Rohling (3) aufweist, wobei der Aufnahmeraum (5) zur Aufnahme des Rohrendes (9) des Rohlings (3) wenigstens einen ersten Abschnitt (7) mit gleichem Durchmesser wie der Rohling (3) und einen zweiten Abschnitt (8) mit einem Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der Außendurchmesser des Rohrendes (9), wobei der zweite Abschnitt (8) an seiner Innenfläche eine Ringnut (14) aufweist, um die äußere Form einer an dem Rohrende (9) auszubildenden Ringsicke festzulegen,
      ein Aufweitungsdorn (18), der axial in den Abschnitt (8) des Aufnahmeraums (6) hinein und aus diesem heraus beweglich geführt und mit einer Antriebseinrichtung (21) verbunden ist und dessen Außendurchmesser den Innendurchmesser des Rohrendes (9) übersteigt sowie geringer ist als der Innendurchmesser des Abschnitts (8), in den der Aufweitungsdorn (18) einzufahren ist, so dass zwischen dem Aufweitungsdorn (18) und der Innenfläche des Abschnitts (8) ein Ringraum festgelegt ist, dessen radiale Dicke etwa der Wandstärke des Pressfittings (3) entspricht, und
      ein Stauchelement (19), das axial auf die Ringnut (14) des Werkzeugs (5) zu und von diesem weg bewegbar geführt und mit einer Antriebseinrichtung (21) verbunden ist und das eine ringförmige Druckfläche (25) aufweist, die dazu eingerichtet ist, mit dem Rohrende (9) in Anlage überführt zu werden und das Rohrende (9) zu stauchen.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (6) des Werkzeugs (5) zwischen dem ersten Abschnitt (7) und dem zweiten Abschnitt (8) eine Ringschulter (11) aufweist.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (5) zweiteilig ausgebildet und längs einer Fläche geteilt ist, die parallel zu der Rohrlängsrichtung (16) des Pressfittings (9) angeordnet ist.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (5) quer zu der Rohrlängsrichtung (16) des Rohlings (3) geteilt ist.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufweitungsdorn (18) über ein Federmittel (41) mit seiner Antriebseinrichtung (21b) verbunden ist.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufweitungsdorn (18) über mit seiner Antriebseinrichtung (21) starr verbunden ist.
    12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufweitungsdorn (18) starr mit dem Stauchelement (19) verbunden ist und die Antriebseinrichtung (21) für den Aufweitungsdorn (18) zugleich die Antriebseinrichtung (21) für das Stauchelement (19) bildet.
    13. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stauchelement (19) und der Aufweitungsdorn (18) voneinander unabhängige Antriebseinrichtungen (21a, 21b) aufweisen.
    14. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil (5a) des Werkzeugs (5) starr sowohl mit dem Aufweitungdorn (18) als auch mit dem Stauchelement (19) verbunden ist.
    15. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zusätzlich eine Rolliereinrichtung (34) aufweist.
    16. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zusätzlich eine Schleifstation mit einer Schleifscheibe aufweist, die in das Rohrende (9) einfahrbar und in einer Radialbewegung in die Ringsicke (15) zu überführen ist, um in dieser eine Schleifoperation durchzuführen.
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