EP1700648A1 - Expansion device for hollow bodies - Google Patents

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Publication number
EP1700648A1
EP1700648A1 EP06001479A EP06001479A EP1700648A1 EP 1700648 A1 EP1700648 A1 EP 1700648A1 EP 06001479 A EP06001479 A EP 06001479A EP 06001479 A EP06001479 A EP 06001479A EP 1700648 A1 EP1700648 A1 EP 1700648A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
expansion
expansion device
jaws
hard material
expanding mandrel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06001479A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Helmut Rothenberger Dr.
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rothenberger AG
Original Assignee
Rothenberger AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rothenberger AG filed Critical Rothenberger AG
Publication of EP1700648A1 publication Critical patent/EP1700648A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • B21D41/021—Enlarging by means of tube-flaring hand tools

Definitions

  • the invention relates to an expansion device for hollow bodies according to the preamble of patent claim 1.
  • the pressure distribution block can be provided with a hard surface coating of, for example, titanium nitride.
  • a transition from surface pressure to edge or line pressing does not take place at the contact surfaces, and the surfaces touching in the area of the titanium nitride coating are not involved in the expansion process, but form only a pressure-tight seal.
  • a hand tool is such a device neither intended nor suitable.
  • the invention is therefore based on the object to provide an expansion device of the type described above, by the despite the very complex Kunststoffform- and friction conditions, which are explained in detail in the detailed description, the life or life expectancy the expansion device and in particular the expanding mandrel of the system is significantly extended.
  • a base body 1 which forms a guide housing and on which in a radial plane projecting a first hand lever 2 is rigidly fixed.
  • the parts 1 and 2 can also be made in one piece.
  • the main body 1 has formed two protruding fork parts 3, of which only the rear is shown.
  • the fork parts 3 are penetrated by a pivot pin 4 whose axis intersects the system axis A-A perpendicular.
  • a second hand lever 5 is pivotally mounted between the fork parts 3, which has its own gap-shaped recess 5a between the fork parts 3.
  • a stop 6 is arranged, which consists of a threaded pin 6a and a cap nut 6b with a knurling 6c.
  • the attachment of the stop 6 can be done alternatively in the hand lever 2 or in the main body 1 instead of in the hand lever 5.
  • the recess 5a is in turn penetrated by an axle 7, which is pivotable about the axle 4 when the hand lever 5 moves.
  • the axle pin 7 carries within the recess 5a a toggle lever 8, which acts on a further, the system axis AA perpendicular cutting, axle pin 9 on an expanding mandrel 10.
  • the axle bolts 4, 7 and 9 are parallel to each other.
  • the expanding mandrel 10 contains three sections, namely a bifurcated portion 10a, in the leg of the axle 9 is mounted, a cylindrical portion 10b and a conical portion 10c, which causes the spreading described below.
  • the expanding mandrel 10 is guided in a coaxial with the system axis AA bore 11 of the base body 1.
  • the knee lever is used both for expanding and for forced retraction of the expanding mandrel, which follow the expansion jaws in the transverse direction thereto.
  • the main body 1 carries on its own external thread 1a (Figure 2) coaxially with the system axis A-A an adapter ring 12 with an external thread 12a and a knurling 12b. From the main body 1 and the adapter 12, the conical portion 10c of the expanding mandrel 10 projects - under the action of the toggle lever 8 axially movable - out.
  • the stop 6 prevents the axle bolts 4, 7 and 9 can reach an extended position in which the forces are known to go to infinity.
  • An expansion head 13 which has a cap 14 and a set of identical sector-shaped spreader jaws 15 that are radially guided in the cap 14, can be replaceably screwed to the main body 1.
  • This diameter "D” determines the inner diameter of a flared or expanded tube end 17a of a tube 17 (FIG. 3).
  • the adapter 12 can be dispensed with when it comes to equipping the main body with a smaller expansion head 13. Then, the expansion head 13 is screwed directly onto the thread of the base body 1.
  • the expansion jaws 15 have inside sector-shaped conical surfaces, which lie only in a single and very specific position to each other in a common conical surface or envelope surface. The reason lies in the manufacturing processes of the blank; eg by machining or by precision casting. The blank is later sawn diametrically and axially parallel under intentional material loss, whereby the mentioned radial gap 16 arise. Furthermore, the expansion heads 13 and the depth of the Screwing onto the body 1 tolerances.
  • the expanding mandrel 10 has only a single conical surface. During expansion, this leads to the fact that 10 positions with line and edge pressings with infinite values must be passed through on the surface of the expanding mandrel. In addition, during the expansion of the tube 17, additional sliding movements occur, which occur under increasing forces, because the expanded material solidifies during flow due to the material. This has a correspondingly high wear on the expanding mandrel 10 result.
  • the conical portion 10c of the expanding mandrel 10 is provided on its surface with a highlighted by thick lines coating 18 made of a hard material, preferably titanium nitride (TiN).
  • TiN titanium nitride
  • the figure 2 shows now - with continuation of the previous numbering further details of the device.
  • the coating of the expanding mandrel also on the cylindrical portion 10 b of Expanding mandrel 10 may extend.
  • This has the further advantage that the wear-causing influence of the transverse forces exerted by the toggle lever 8 on the expanding mandrel guide can also be counteracted.
  • the spreading jaws are guided by rivets 19 in the cap.
  • the implementation of the axial movement of the expanding mandrel 10 in radial movements of the expanding jaws is indicated by arrows.
  • FIG. 3 shows an axial section through a tube end 17a that has been widened or expanded with the device according to FIG.
  • a non-expanded tube 17 is inserted and soldered there.
  • the inner surface of the tube 17 slides due to the increase in the circumference of the outer surfaces of the expansion jaws 15. It is therefore of additional advantage to provide these outer surfaces and possibly also the inner surfaces of the expansion jaws with the said hard material covering.
  • Figure 4 shows an axial section similar to Figure 2, but with the difference that the expanding mandrel 20 consists of a correspondingly wear-resistant coated cone part, which is screwed interchangeable by means of a threaded connection 21 in a housing-side drive rod 22.
  • a transition piece 23 is still screwed by means of a threaded connection 24 with a cylindrical recess 23 a, in which the end of the expanding mandrel 20 can be pulled back.
  • This embodiment has the additional advantage that, with a corresponding design of the drive rod 22, an uncoated expanding mandrel can be exchanged for an expanding mandrel 20 which is coated according to the invention, which also makes retrofitting possible.
  • the expanding mandrel 20 can be driven in an analogous manner as in Figures 1 and 2 by a toggle not shown here or by a combination of pinion and rack or by a cam. However, it is also possible to provide an electromechanical or electro-hydraulic drive device.

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Abstract

An expansion device for hollow bodies, comprises basic body (1) in which a bore (11) is disposed for axial guidance of a displaceable, tapering spreading mechanism (10); and expansion head (13) which contains a thimble ring (14) with sector-shaped spreading jaws (15). The spreading jaws are guided for radial displacement in the thimble ring by the axial movement of the spreading mechanism. Slide surfaces are provided with an attrition reducing coating of a hard material, where portion(s) of the spreading mechanism acting on the spreading jaws is provided with the coating of the hard material. An expansion device for hollow bodies, comprises basic body in which a bore is disposed for the axial guidance of a displaceable, tapering spreading mechanism; and expansion head which contains a thimble ring with sector-shaped spreading jaws and is releasably fastened to the basic body. The spreading jaws are guided for radial displacement in the thimble ring by the axial movement of the spreading mechanism. Slide surfaces are provided with an attrition reducing coating of a hard material, where portion(s) of the spreading mechanism acting on the spreading jaws is provided with the coating of the hard material.

Description

Die Erfindung betrifft eine Expansionsvorrichtung für Hohlkörper nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an expansion device for hollow bodies according to the preamble of patent claim 1.

Aufgrund sehr komplexer Raumform- und Reibungsverhältnisse, die in der Detailbeschreibung ausführlich erläutert sind, unterliegt dabei insbesondere der Spreizdorn des Systems hohen und ungleichförmig verteilten Belastungen, die eine an sich erwünschte hohe Standzeit der Vorrichtung deutlich verkürzen.Due to very complex Raumform- and friction conditions, which are explained in detail in the detailed description, in particular, the expanding mandrel of the system is subject to high and non-uniformly distributed loads that significantly shorten a desired long service life of the device itself.

Eine gattungsgemässe Expansionsvorrichtung in Zangenform ist seit 1970 durch die US-A 3 550 424 bekannt. Die Schrift befasst sich mit dem Problem, dass in dem Handgerät enorme innere Kräfte auftreten und dass zu deren überwindung ein Stufenantrieb für die Handhebel eingesetzt werden soll, um die manuellen Kräfte zu verringern. Damit werden aber nicht die systemimmanenten Kräfte und die Verschleissfolgen verringert, die zum allergrössten Teil durch die Reibungen Stahl-auf-Stahl bedingt sind. Seit etwa der gleichen Zeit sind solche Geräte auch in grosser Stückzahl weltweit auf den Markt gelangt.A generic expansion device in forceps form is since 1970 by the US Pat. No. 3,550,424 known. The book deals with the problem that in the handset tremendous internal forces occur and that overcoming them a step drive for the hand lever is to be used to reduce the manual forces. However, this does not reduce the system-inherent forces and the wear sequences, which for the most part are due to the steel-on-steel friction. Since about the same time such devices are also in large quantities worldwide on the market.

Durch die DE 38 26 187 A1 ist seit 1990 im Zuge der Weiterentwicklung solcher Expansionsvorrichtungen ein gleichfalls gattungsgemässes Aufweitewerkzeug mit einem Kniehebelantrieb und einem verstellbaren Adapterring bekannt. Durch den Adapterring ist es zwar möglich, den Einfluss axialer Toleranzfehler auszugleichen, auf den Kräfteverlauf im Bereich zwischen dem Spreizdorn und den Spreizbacken und den damit verbundenen Verschleiss hat dies jedoch keinen Einfluss und eine verschleissmindernde Oberflächenbeschichtung ist nicht offenbart.By the DE 38 26 187 A1 Since 1990, in the course of further development of such expansion devices, a likewise generic expansion tool with a toggle lever drive and an adjustable adapter ring is known. Through the adapter ring, it is possible to compensate for the influence of axial tolerance errors on the force distribution in the However, this area has no influence between the expanding mandrel and the expanding jaws and the associated wear and a wear-reducing surface coating is not disclosed.

Durch das RÖMPP CHEMIE LEXIKON, Georg Thieme Verlag Stuttgart NewYork, 1995, Band T-Z, Seiten 4631/4632 , Stichwort "Titannitrid", ist es bekannt, dieses Material für dünne Schichten zu verwenden, und zwar als Hartstoff zum Schutz gegen Verschleiss auf Feinmaschinenlagern, Wälzlagern, Schneidwerkzeugen u. dgl. und zur Auskleidung von Reaktionsbehältern für flüssige Metalle und zur Beschichtung von Uhrengehäusen und Schmuckwaren. Für die zuletzt genannten Fälle dürfte der Goldglanz der Beschichtung eine entscheidende Rolle spielen. Auf die Anwendung bei den komplexen Kräfte- und Reibungsverhältnissen zwischen den kritischen Teilen von Expansionsvorrichtungen wird nicht eingegangen.By the RÖMPP CHEMIE LEXIKON, Georg Thieme Verlag Stuttgart New York, 1995, volume TZ, pages 4631/4632 , Keyword "titanium nitride", it is known to use this material for thin layers, as a hard material to protect against wear on fine machinery bearings, bearings, cutting tools u. Like. And for lining of reaction containers for liquid metals and for coating watch cases and jewelry. For the latter cases, the gold gloss of the coating should play a decisive role. Application at complex forces and friction conditions between critical parts of expansion devices is not entered.

Durch die DE 103 43 869 B3 ist eine Standvorrichtung für eine Aufweitlanze unbestimmter Länge für rohrförmige Hohlprofile bekannt, wobei eine Hydraulikflüssigkeit, ein sogenanntes Fluid, die Aufweitlanze expandiert. Diese ist senkrecht in einer Spann- und Klemmvorichtung gehalten, die - vorzugsweise einteilig - über einem Druckverteilerblock mit einem Einführaufsatz angeordnet ist. Der Einführaufsatz besitzt eine Durchgangsbohrung, deren oberes Ende durch eine erste Kegelfläche erweitert ist, die eine Einfädelhilfe bildet. Am unteren Ende der Aufweitlanze ist ein Doppelkegel mittels einer überwurfmutter gehalten, wobei das untere Kegelteil mit einer zweiten Kegelfläche zusammenwirkt, der gleichfalls im Druckverteilerblock angeordnet ist, der somit zwei hohle Kegelflächen besitzt. Die gesamte Kombination von konvexen und konkaven Kegelflächen bildet nichts weiter als eine flüssigkeitsdichte Hochdruckverbindung innerhalb des stationären Geräts. Zur Schaffung einer hohen Druck- und Verschleissfestigkeit ist angegeben, dass der Druckverteilerblock mit einer harten Oberflächenbeschichtung aus beispielsweise Titannitrid versehen sein kann. Ein übergang von Flächenpressung auf Kanten- oder Linienpressungen findet jedoch an den Berührungsflächen nicht statt, auch sind die sich im Bereich der Titannitridbeschichtung berührenden Flächen nicht am Expansionsvorgang beteilig, sondern bilden nur eine druckfeste Abdichtung. Für ein Handwerkzeug ist eine solche Vorrichtung weder vorgesehen, noch geeignet.By the DE 103 43 869 B3 is a stand device for a Aufweitlanze indefinite length for tubular hollow sections known, wherein a hydraulic fluid, a so-called fluid expands the Aufweitlanze. This is held vertically in a clamping and Klemmvorichtung, which - preferably in one piece - is arranged above a pressure distribution block with an insertion attachment. The introducer has a through hole whose upper end is flared by a first conical surface forming a threading aid. At the lower end of the expansion lance a double cone is held by means of a union nut, wherein the lower cone portion cooperates with a second conical surface, which is also arranged in the pressure distribution block, which thus has two hollow conical surfaces. The entire combination of convex and concave conical surfaces forms nothing more than a liquid-tight high-pressure connection within the stationary device. To provide a high level of pressure and wear resistance, it is stated that the pressure distribution block can be provided with a hard surface coating of, for example, titanium nitride. However, a transition from surface pressure to edge or line pressing does not take place at the contact surfaces, and the surfaces touching in the area of the titanium nitride coating are not involved in the expansion process, but form only a pressure-tight seal. For a hand tool is such a device neither intended nor suitable.

Durch die DE 26 54 102 C2 ist es bekannt, bei einem auswechselbaren Expansionskopf dessen Hülse, eine Schraubkappe, und die Expansionsbacken an den Stellen, an denen Reibung auftritt, mit einer den Verschleiss mindernden, gleitfähigen Beschichtung wie beispielsweise Hartchrom zu versehen. Diese Empfehlung lässt jedoch ausser acht, dass bei dem vielfach teureren Grundgerät, das für mehrere unterschiedliche und auch mitgelieferte Expansionsköpfe vorgesehen ist, auch ein vielfach höherer Verschleiss auftritt, insbesondere dann, wenn entsprechend beschichtete Expansionsbacken mit dem ungeschützten Spreizdorn des Grundgeräts in gleitender Wirkverbindung stehen. Der Schutzbelag eines Bauteils einer Reibungspaarung geht immer zu Lasten eines ungeschützten Bauteils, insbesondere dann wenn dieses aufgrund seiner schlanken Geometrie besonders gefährdet ist.By the DE 26 54 102 C2 It is known in a replaceable expansion head whose sleeve, a screw cap, and the expansion jaws at the locations where friction occurs to provide a wear-reducing, lubricious coating such as hard chrome. However, this recommendation does not take into account that in the often more expensive basic unit, which is intended for several different and also supplied expansion heads, also a much higher wear occurs, especially when appropriately coated expansion jaws are in operative connection with the unprotected expansion mandrel of the base unit. The protective covering of a component of a friction pairing is always at the expense of an unprotected component, in particular if this is particularly endangered due to its slim geometry.

Hierbei ist zu beachten, dass solche Geräte schon seit Mitte der 60-er Jahre, also seit rund 40 Jahren, auf dem Markt sind. Dabei waren die sichtbaren Teile, darunter die Schraubkappe bzw. Hülse, die von aussen sichtbar ist und beansprucht wird, schon immer verchromt, und zwar vornehmlich aus optischen Gründen in Verbindung mit einem Schutz gegen Berührung von Hand und mit anderen Werkzeugen in Werkzeugtaschen oder Werkzeugkisten von Handwerkern. Damals wurden Rohrverbindungen noch überwiegend durch Schraubmuffen und Gewindeschneiden hergestellt. Die Expansionstechnik hat sich jedoch in den letzten Jahren sehr viel stärker verbreitet. Die nicht oder selten sichtbaren Teile wie der Spreizdorn und seine absolut verdeckte Innenführung blieben hiervon unbeeinflusst. Es ist das Verdienst des Erfinders gefunden zu haben, dass dies ein Hindernis ist, das der zunehmenden Verbreitung der Expansionstechnik im Wege steht. Der wirtschaftliche Erfolg der neuen Lösung hat dem Erfinder recht gegeben.It should be noted that such devices have been on the market since the mid-sixties, ie for around 40 years. The visible parts, including the screw cap or sleeve, which is visible from the outside and is claimed, have always been chrome-plated, primarily for optical reasons, in conjunction with protection against contact by hand and with other tools in tool bags or tool boxes craftsmen. At that time, pipe connections were still predominantly made by screw joints and thread cutting. However, the expansion technique has become much more prevalent in recent years. The not or rarely visible parts such as the expanding mandrel and its absolutely concealed inner guide remained unaffected. It is the merit of the inventor to have found that this is an obstacle to the increasing spread of the expansion technique in the way. The economic success of the new solution has given the inventor right.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Expansionsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, durch die trotz der sehr komplexen Raumform- und Reibungsverhältnisse, die in der Detailbeschreibung ausführlich erläutert sind, die Standzeit bzw. Lebenserwartung der Expansionsvorrichtung und insbesondere des Spreizdorns des Systems deutlich verlängert wird.The invention is therefore based on the object to provide an expansion device of the type described above, by the despite the very complex Raumform- and friction conditions, which are explained in detail in the detailed description, the life or life expectancy the expansion device and in particular the expanding mandrel of the system is significantly extended.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt dabei erfindungsgemäss durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1.The solution of the task is carried out according to the invention by the features in the characterizing part of patent claim 1.

Dadurch wird die gestellte Aufgabe in vollem Umfange gelöst, insbesondere wird eine Expansionsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art geschaffen, durch die trotz der sehr komplexen Raumform- und Reibungsverhältnisse, die in der Detailbeschreibung ausführlich erläutert sind, die Standzeit bzw. Lebenserwartung der Expansionsvorrichtung und insbesondere des Spreizdorns des Systems deutlich verlängert wird.Thus, the object is achieved to the full extent, in particular an expansion device of the type described above is provided by the despite the very complex Raumform- and friction conditions, which are explained in detail in the detailed description, the life or life expectancy of the expansion device and in particular of the expanding mandrel of the system is significantly extended.

Es ist dabei im Zuge weiterer Ausgestaltungen der Erfindung besonders vorteilhaft, wenn - entweder einzeln, oder in Kombination - :

  • * der Hartwerkstoff aus Titannitrid (TiN) besteht,
  • * die beschichtete Oberfläche des Spreizdorns eine Kegelfläche ist,
  • * der Spreizdorn auswechselbar an einer Antriebsstange befestigt ist, die in der Bohrung des Grundkörpers gelagert ist,
  • * die inneren Oberflächen der Spreizbacken als Sektoren einer Kegelfläche ausgeführt und gleichfalls mit dem Hartwerkstoff beschichtet sind,
  • * der Belag durch ein Verfahren aus der Gruppe der physikalischen (PVD), chemischen (CVD) und der physikalisch-chemischen (PCVD) Gasphasenabscheidung hergestellt ist.
It is in the course of further embodiments of the invention particularly advantageous if - either individually, or in combination -:
  • * the hard material consists of titanium nitride (TiN),
  • the coated surface of the expanding mandrel is a conical surface,
  • * the expanding mandrel is interchangeably fixed to a drive rod which is mounted in the bore of the base body,
  • the inner surfaces of the spreader jaws are designed as sectors of a conical surface and are likewise coated with the hard material,
  • the pavement is made by a process of the group of physical (PVD), chemical (CVD) and physicochemical (PCVD) vapor deposition.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, deren Wirkungsweisen und weitere Vorteile werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert.Embodiments of the subject invention, their modes of action and other advantages will be explained in more detail with reference to Figures 1 to 4.

Es zeigen:

Figur 1
einen teilweisen Axialschnitt und eine Explosionsdarstellung des antriebsseitigen Endes eines ersten Ausführungsbeispiels einer Expanderzange,
Figur 2
einen Ausschnitt aus Figur 1 in vergrössertem Massstab und in vollständiger axialer Schnittdarstellung,
Figur 3
einen Axialschnitt durch ein mit der Vorrichtung nach Figur 2 aufgeweitetes bzw. expandiertes Rohrende und
Figur 4
einen Schnitt analog Figur 2, durch ein zweites Ausführungsbeispiel, jedoch mit einem gegenüber einer gehäuseseitigen Antriebsstange auswechselbaren beschichteten Spreizdorn.
Show it:
FIG. 1
a partial axial section and an exploded view of the drive-side end of a first embodiment of an Expanderzange,
FIG. 2
a detail of Figure 1 in an enlarged scale and in a complete axial sectional view,
FIG. 3
an axial section through a with the apparatus of Figure 2 expanded or expanded pipe end and
FIG. 4
a section analogous to Figure 2, by a second embodiment, but with a respect to a housing-side drive rod replaceable coated expanding mandrel.

In Figur 1 ist ein Grundkörper 1 gezeigt, der ein Führungsgehäuse bildet und an dem in einer radialen Ebene abstehend ein erster Handhebel 2 starr befestigt ist. Die Teile 1 und 2 können auch einteilig ausgeführt sein. Der Grundkörper 1 besitzt angeformt zwei abstehende Gabelteile 3, von denen nur das hintere gezeigt ist. Die Gabelteile 3 sind von einem Achsbolzen 4 durchsetzt, dessen Achse die Systemachse A-A senkrecht schneidet. Auf dem Achsbolzen 4 ist zwischen den Gabelteilen 3 ein zweiter Handhebel 5 schwenkbar gelagert, der zwischen den Gabelteilen 3 eine eigene spaltförmige Ausnehmung 5a besitzt. Zwischen den Handhebeln 2 und 5 ist ein Anschlag 6 angeordnet, der aus einem Gewindestift 6a und einer überwurfmutter 6b mit einer Rändelung 6c besteht. Die Befestigung des Anschlags 6 kann wahlweise statt im Handhebel 5 auch im Handhebel 2 oder im Grundkörper 1 erfolgen.In Figure 1, a base body 1 is shown, which forms a guide housing and on which in a radial plane projecting a first hand lever 2 is rigidly fixed. The parts 1 and 2 can also be made in one piece. The main body 1 has formed two protruding fork parts 3, of which only the rear is shown. The fork parts 3 are penetrated by a pivot pin 4 whose axis intersects the system axis A-A perpendicular. On the axle 4, a second hand lever 5 is pivotally mounted between the fork parts 3, which has its own gap-shaped recess 5a between the fork parts 3. Between the hand levers 2 and 5, a stop 6 is arranged, which consists of a threaded pin 6a and a cap nut 6b with a knurling 6c. The attachment of the stop 6 can be done alternatively in the hand lever 2 or in the main body 1 instead of in the hand lever 5.

Die Ausnehmung 5a ist ihrerseits von einem Achsbolzen 7 durchsetzt, der bei Bewegung des Handhebels 5 um den Achsbolzen 4 schwenkbar ist. Der Achsbolzen 7 trägt innerhalb der Ausnehmung 5a einen Kniehebel 8, der über einen weiteren, die Systemachse A-A senkrecht schneidenden, Achsbolzen 9 auf einen Spreizdorn 10 einwirkt. Die Achsbolzen 4, 7 und 9 verlaufen parallel zueinander. Der Spreizdorn 10 enthält drei Abschnitte, nämlich einen wiederum gabelförmigen Abschnitt 10a, in dessen Schenkel der Achsbolzen 9 gelagert ist, einen zylindrischen Abschnitt 10b und einen kegelförmigen Abschnitt 10c, der die nachfolgend beschriebene Spreizbewegung verursacht. Der Spreizdorn 10 ist in einer zur Systemachse A-A koaxialen Bohrung 11 des Grundkörpers 1 geführt. Der Kniehebel dient sowohl zum Expandieren als auch zum Zwangsrückzug des Spreizdorns, dem die Spreizbacken in Querrichtung hierzu folgen.The recess 5a is in turn penetrated by an axle 7, which is pivotable about the axle 4 when the hand lever 5 moves. The axle pin 7 carries within the recess 5a a toggle lever 8, which acts on a further, the system axis AA perpendicular cutting, axle pin 9 on an expanding mandrel 10. The axle bolts 4, 7 and 9 are parallel to each other. The expanding mandrel 10 contains three sections, namely a bifurcated portion 10a, in the leg of the axle 9 is mounted, a cylindrical portion 10b and a conical portion 10c, which causes the spreading described below. The expanding mandrel 10 is guided in a coaxial with the system axis AA bore 11 of the base body 1. The knee lever is used both for expanding and for forced retraction of the expanding mandrel, which follow the expansion jaws in the transverse direction thereto.

Der Grundkörper 1 trägt auf einem eigenen Aussengewinde 1a (Figur 2) koaxial zur Systemachse A-A einen Adapterring 12 mit einem Aussengewinde 12a und einer Rändelung 12b. Aus dem Grundkörper 1 bzw. dem Adapter 12 ragt der kegelförmige Abschnitt 10c des Spreizdorns 10 - unter der Wirkung des Kniehebels 8 axial beweglich - hervor. Der Anschlag 6 verhindert, dass die Achsbolzen 4, 7 und 9 in eine gestreckte Lage gelangen können, in der die Kräfte bekanntlich gegen unendlich gehen.The main body 1 carries on its own external thread 1a (Figure 2) coaxially with the system axis A-A an adapter ring 12 with an external thread 12a and a knurling 12b. From the main body 1 and the adapter 12, the conical portion 10c of the expanding mandrel 10 projects - under the action of the toggle lever 8 axially movable - out. The stop 6 prevents the axle bolts 4, 7 and 9 can reach an extended position in which the forces are known to go to infinity.

Mit dem Grundkörper 1 kann auswechselbar ein Expansionskopf 13 verschraubt werden, der eine überwurfkappe 14 und einen Satz identischer sektorförmiger Spreizbacken 15 besitzt, die in der überwurfkappe 14 radial geführt sind. Beispielhaft sind es sechs Spreizbacken 15, deren Aussenflächen in ihrer gespreizten Stellung eine Zylinderfläche mit einem Durchmesser "D" einnehmen, wobei zwischen den Spreizbacken radiale Spalte 16 geöffnet werden. Dieser Durchmesser "D" bestimmt den Innendurchmesser eines aufgeweiteten bzw. expandierten Rohrendes 17a eines Rohres 17 (Figur 3). Auf den Adapter 12 kann verzichtet werden, wenn es darum geht, den Grundkörper mit einem kleineren Expansionskopf 13 zu bestücken. Alsdann wird der Expansionskopf 13 unmittelbar auf das Gewinde des Grundkörpers 1 aufgeschraubt.An expansion head 13, which has a cap 14 and a set of identical sector-shaped spreader jaws 15 that are radially guided in the cap 14, can be replaceably screwed to the main body 1. By way of example, there are six expanding jaws 15, whose outer surfaces occupy a cylindrical surface with a diameter "D" in their spread position, wherein radial gaps 16 are opened between the spreading jaws. This diameter "D" determines the inner diameter of a flared or expanded tube end 17a of a tube 17 (FIG. 3). The adapter 12 can be dispensed with when it comes to equipping the main body with a smaller expansion head 13. Then, the expansion head 13 is screwed directly onto the thread of the base body 1.

Die Spreizbacken 15 haben innen sektorförmige Kegelflächen, die nur in einer einzigen und ganz bestimmten Stellung zueinander in einer gemeinsamen Kegelfläche bzw. Hüllfläche liegen. Der Grund liegt in den Herstellungsprozessen des Rohlings; z.B. spanabhebend oder durch Präzisionsguss. Der Rohling wird später unter gewolltem Materialverlust diametral und achsparallel durchsägt, wodurch die erwähnten radialen Spalte 16 entstehen. Ferner unterliegen die Expansionsköpfe 13 und die Tiefe des Aufschraubens auf den Grundkörper 1 Toleranzen.The expansion jaws 15 have inside sector-shaped conical surfaces, which lie only in a single and very specific position to each other in a common conical surface or envelope surface. The reason lies in the manufacturing processes of the blank; eg by machining or by precision casting. The blank is later sawn diametrically and axially parallel under intentional material loss, whereby the mentioned radial gap 16 arise. Furthermore, the expansion heads 13 and the depth of the Screwing onto the body 1 tolerances.

Der Spreizdorn 10 hat aber nur eine einzige Kegelfläche. Dies führt beim Expandieren dazu, dass auf der Oberfläche des Spreizdorns 10 Stellungen mit Linien- und Kantenpressungen mit unendlichen Werten durchlaufen werden müssen. Ausserdem treten beim Expandieren des Rohres 17 zusätzlich Gleitbewegungen auf, die unter wachsenden Kräften erfolgen, weil sich der expandierte Werkstoff beim Fliessen materialbedingt verfestigt. Dies hat einen entsprechend hohen Verschleiss am Spreizdorn 10 zur Folge.However, the expanding mandrel 10 has only a single conical surface. During expansion, this leads to the fact that 10 positions with line and edge pressings with infinite values must be passed through on the surface of the expanding mandrel. In addition, during the expansion of the tube 17, additional sliding movements occur, which occur under increasing forces, because the expanded material solidifies during flow due to the material. This has a correspondingly high wear on the expanding mandrel 10 result.

Wie aus einer Zusammenschau der Figuren 2 und 3 hervorgeht, sind hierbei die Kräfte- und Reibungsverhältnisse an den freien Enden des Spreizdorns 10 und der Spreizbacken besonders kritisch. Dort treten die grössten Kräfte bei kleinsten Kontaktflächen oder -linien auf. Hier addieren sich ausserdem diejenigen Verformungskräfte aus dem übergangsbereich 17b zwischen dem Rohr 17 und dem Rohrende 17a an einer Stelle, die von der Spreizbacken nicht abgestützt wird.As can be seen from a combination of Figures 2 and 3, in this case the forces and friction conditions at the free ends of the expanding mandrel 10 and the expansion jaws are particularly critical. There, the greatest forces occur at the smallest contact surfaces or lines. Here, moreover, those deformation forces from the transition region 17b between the pipe 17 and the pipe end 17a add at a location which is not supported by the expansion jaws.

Das aber führt dazu, dass der bekannte Spreizdorn häufiger ausgetauscht werden muss, was bei einem einteiligen Spreizdorn 10 eine komplizierte Zerlegung und Wiedermontage des Geräts zur Folge hat.However, this means that the known expanding mandrel must be replaced more frequently, which has a complicated disassembly and reassembly of the device results in a one-piece expanding mandrel 10.

Der vorstehende Teil der Detailbeschreibung deckt sich mit dem Stande der Technik. Hier setzt nun die Erfindung ein:The preceding part of the detailed description coincides with the state of the art. This is where the invention begins:

Der kegelförmige Abschnitt 10c des Spreizdorns 10 ist auf seiner Oberfläche mit einem durch dicke Linien hervorgehobenen Belag 18 aus einem Hartwerkstoff versehen, vorzugsweise aus Titannitrid (TiN). Dadurch wird die Standzeit der Expansionsvorrichtung auf ein Mehrfaches verlängert, was insofern von besonderer Bedeutung ist, als eine Reparatur am Einsatzort in der Regel nicht möglich ist.The conical portion 10c of the expanding mandrel 10 is provided on its surface with a highlighted by thick lines coating 18 made of a hard material, preferably titanium nitride (TiN). As a result, the service life of the expansion device is extended to a multiple, which is of particular importance insofar as a repair on site usually is not possible.

Die Figur 2 zeigt nun - unter Fortschreibung der bisherigen Bezifferung weitere Einzelheiten des Geräts. So ist gezeigt, dass die Beschichtung des Spreizdorns sich auch auf den zylindrischen Abschnitt 10b des Spreizdorns 10 erstrecken kann. Dies hat den weiteren Vorteil, dass auch dem verschleissenden Einfluss der durch den Kniehebel 8 auf die Spreizdornführung ausgeübten Querkräfte entgegen gewirkt werden kann. Weiterhin ist dargestellt, dass die Spreizbacken durch Niete 19 in der überwurfkappe geführt sind. Die Umsetzung der Axialbewegung des Spreizdorns 10 in Radialbewegungen der Spreizbacken ist durch Pfeile angedeutet.The figure 2 shows now - with continuation of the previous numbering further details of the device. Thus, it is shown that the coating of the expanding mandrel also on the cylindrical portion 10 b of Expanding mandrel 10 may extend. This has the further advantage that the wear-causing influence of the transverse forces exerted by the toggle lever 8 on the expanding mandrel guide can also be counteracted. Furthermore, it is shown that the spreading jaws are guided by rivets 19 in the cap. The implementation of the axial movement of the expanding mandrel 10 in radial movements of the expanding jaws is indicated by arrows.

Die Figur 3 zeigt, wie bereits weiter oben angedeutet, einen Axialschnitt durch ein mit der Vorrichtung nach Figur 2 aufgeweitetes bzw. expandiertes Rohrende 17a. In dieses Rohrende soll ein nicht aufgeweitetes Rohr 17 eingeschoben und dort verlötet werden. Bei der Durchmesservergrösserung gleitet die Innenfläche des Rohres 17 wegen der Vergrösserung des Umfangs auf den Aussenflächen der Spreizbacken 15. Es ist daher von zusätzlichem Vorteil, auch diese Aussenflächen und ggf. auch die Innenflächen der Spreizbacken mit dem besagten Hartstoffbelag zu versehen.As already indicated above, FIG. 3 shows an axial section through a tube end 17a that has been widened or expanded with the device according to FIG. In this pipe end a non-expanded tube 17 is inserted and soldered there. In the diameter enlargement, the inner surface of the tube 17 slides due to the increase in the circumference of the outer surfaces of the expansion jaws 15. It is therefore of additional advantage to provide these outer surfaces and possibly also the inner surfaces of the expansion jaws with the said hard material covering.

Die Figur 4 zeigt einen Axialschnitt analog Figur 2, jedoch mit dem Unterschied, dass der Spreizdorn 20 aus einem entsprechend verschleissfest beschichteten Kegelteil besteht, das mittels einer Gewindeverbindung 21 in eine gehäuseseitige Antriebsstange 22 auswechselbar eingeschraubt ist. In den Grundkörper 1 ist noch mittels einer Gewindeverbindung 24 ein übergangsstück 23 mit einer zylindrischen Ausnehmung 23a eingeschraubt, in die das Ende des Spreizdorns 20 zurück gezogen werden kann. Diese Ausführungsform hat den zusätzlichen Vorteil, dass bei einer entsprechenden Ausbildung der Antriebsstange 22 ein nicht beschichteter Spreizdorn gegen einen erfindungsgemäss beschichteten Spreizdorn 20 ausgetauscht werden kann, was auch eine nachträgliche Umrüstung ermöglicht.Figure 4 shows an axial section similar to Figure 2, but with the difference that the expanding mandrel 20 consists of a correspondingly wear-resistant coated cone part, which is screwed interchangeable by means of a threaded connection 21 in a housing-side drive rod 22. In the main body 1, a transition piece 23 is still screwed by means of a threaded connection 24 with a cylindrical recess 23 a, in which the end of the expanding mandrel 20 can be pulled back. This embodiment has the additional advantage that, with a corresponding design of the drive rod 22, an uncoated expanding mandrel can be exchanged for an expanding mandrel 20 which is coated according to the invention, which also makes retrofitting possible.

Der Spreizdorn 20 kann in analoger Weise wie bei den Figuren 1 und 2 durch einen hier nicht gezeigten Kniehebel oder durch eine Kombination von Ritzel und Zahnstange oder durch einen Nocken angetrieben werden. Es ist jedoch auch möglich, eine elektromechanische oder elektrohydraulische Antriebsvorrichtung vorzusehen.The expanding mandrel 20 can be driven in an analogous manner as in Figures 1 and 2 by a toggle not shown here or by a combination of pinion and rack or by a cam. However, it is also possible to provide an electromechanical or electro-hydraulic drive device.

Bezuaszeichenliste:Bezuaszeichenliste:

11
Grundkörperbody
1 a1 a
Aussengewindeexternal thread
22
Handhebelhand lever
33
Gabelteilefork parts
44
Achsbolzenaxle
55
Handhebelhand lever
5a5a
Ausnehmungrecess
66
Anschlagattack
6a6a
GewindestiftSet screw
6b6b
überwurfmutterunion nut
6c6c
Rändelungknurling
77
Achsbolzenaxle
88th
Kniehebeltoggle
99
Achsbolzenaxle
1010
Spreizdornexpanding mandrel
10a10a
Abschnittsection
10b10b
Abschnittsection
10c10c
Abschnittsection
1111
Bohrungdrilling
1212
Adapterringadapter ring
12a12a
Aussengewindeexternal thread
12b12b
Rändelungknurling
1313
Expansionskopfexpansion head
1414
überwurfkappeunion cap
1515
SpreizbackenMoveable
1616
Spaltecolumn
1717
Rohrpipe
17a17a
Rohrendepipe end
17b17b
übergangsbereichtransition area
1818
Belagcovering
1919
Nieterivet
2020
Spreizdornexpanding mandrel
2121
Gewindeverbindungthreaded connection
2222
Antriebsstangedrive rod
2323
übergangsstücktransition piece
2424
Gewindeverbindungthreaded connection
A-AA-A
Systemachsesystem axis
"D""D"
Durchmesserdiameter

Claims (9)

Expansionsvorrichtung für Hohlkörper einschliesslich von Rohrenden (17a) mit einem Grundkörper (1), in dem eine Bohrung (11) für die axiale Führung eines verschiebbaren, sich verjüngenden Spreizdorns (10, 20) angeordnet ist, und mit einem Expansionskopf (13), der eine überwurfkappe (14) mit sektorförmigen Spreizbacken (15) enthält und mit dem Grundkörper (1) lösbar verbunden ist, wobei die Spreizbacken (15) in der überwurfkappe (14) durch die Axialbewegung des Spreizdorns (10, 20) radial verschiebbar geführt und Gleitflächen mit einem den Verschleiss mindernden Belag aus einem Hartwerkstoff versehen sind. dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der auf die Spreizbacken (15) einwirkende Teil des Spreizdorns (10, 20) mit dem Belag (18) aus dem Hartwerkstoff versehen ist.Hollow body expansion device including pipe ends (17a) having a base body (1) in which a bore (11) for the axial guidance of a displaceable, tapered expanding mandrel (10, 20) is arranged, and with an expansion head (13) a cap (14) with sector-shaped expansion jaws (15) and releasably connected to the base body (1), wherein the expansion jaws (15) in the cap (14) by the axial movement of the expanding mandrel (10, 20) guided radially displaceable and sliding surfaces are provided with a wear-reducing coating of a hard material. characterized in that at least the part of the expanding mandrel (10, 20) acting on the spreading jaws (15) is provided with the covering (18) of the hard material. Expansionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hartwerkstoff aus Titannitrid (TiN) besteht.Expansion device according to claim 1, characterized in that the hard material consists of titanium nitride (TiN). Expansionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Oberfläche des Spreizdorns (10, 20) eine Kegelfläche ist.Expansion device according to claim 1, characterized in that the coated surface of the expanding mandrel (10, 20) is a conical surface. Expansionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spreizdorn (20) auswechselbar an einer Antriebsstange (22) befestigt ist, die in der Bohrung (11) des Grundkörpers (1) gelagert ist.Expansion device according to claim 1, characterized in that the expanding mandrel (20) is removably attached to a drive rod (22) which is mounted in the bore (11) of the base body (1). Expansionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Oberflächen der Spreizbacken (15) als Sektoren einer Kegelfläche ausgeführt und gleichfalls mit dem Hartwerkstoff beschichtet sind.Expansion device according to claim 1, characterized in that the inner surfaces of the expanding jaws (15) are designed as sectors of a conical surface, and also coated with the hard material. Expansionsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hartwerkstoff aus Titannitrid (TiN) besteht.Expansion device according to claim 5, characterized in that the hard material consists of titanium nitride (TiN). Expansionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äusseren Oberflächen der Spreizbacken (15) als Sektoren einer Zylinderfläche ausgeführt und gleichfalls mit dem Hartwerkstoff überzogen sind.Expansion device according to claim 1, characterized in that the outer surfaces of the expansion jaws (15) are designed as sectors of a cylindrical surface and are also coated with the hard material. Expansionsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hartwerkstoff aus Titannitrid (TiN) besteht.Expansion device according to claim 7, characterized in that the hard material consists of titanium nitride (TiN). Expansionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Belag (18) durch ein Verfahren aus der Gruppe der physikalischen (PVD), chemischen (CVD) und der physikalischchemischen (PCVD) Gasphasenabscheidung hergestellt ist.An expansion device according to claim 1, characterized in that the lining (18) is made by a method of the group of physical (PVD), chemical (CVD) and physico-chemical (PCVD) vapor deposition.
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