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DE19816244A1 - Housings for pipeline fittings and processes for their manufacture - Google Patents

Housings for pipeline fittings and processes for their manufacture

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Publication number
DE19816244A1
DE19816244A1 DE1998116244 DE19816244A DE19816244A1 DE 19816244 A1 DE19816244 A1 DE 19816244A1 DE 1998116244 DE1998116244 DE 1998116244 DE 19816244 A DE19816244 A DE 19816244A DE 19816244 A1 DE19816244 A1 DE 19816244A1
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DE
Germany
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housing
flow channel
housing according
branch
pipe
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DE1998116244
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German (de)
Inventor
Wolfgang Schulz
Josef Worringer
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Wilhelm Schulz GmbH
Original Assignee
Wilhelm Schulz GmbH
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Publication date
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    • 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
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
    • B21D26/037—Forming branched tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • 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
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    • B21C37/29—Making branched pieces, e.g. T-pieces
    • B21C37/294—Forming collars by compressing a fluid or a yieldable or resilient mass in the tube
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L41/00—Branching pipes; Joining pipes to walls
    • F16L41/02—Branch units, e.g. made in one piece, welded, riveted

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Fluid Mechanics (AREA)
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Abstract

The invention relates to a housing (1, 10) for pipe valves and fittings and to a method for producing a housing (1, 10) of this type. The aim of the invention is to provide a housing (1, 10) which is inexpensive to produce and which can resist very high pressures. To this end, the inventive housing (1, 10) is produced from a pipe consisting of a cold-formable material such as steel by high internal pressure forming. According to the invention, said pipe, which is longer than the flow channel of the housing (1, 10) being produced, is placed into a die block whose shape provides the final shape of the housing (1, 10). The pipe is subjected to internal pressure and after the internal pressure has reached a set limit, is subjected to an axially effective force of pressure until the material of the pipe lies fully against the die block.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für Rohrleitungsarmaturen, insbesondere für Ventile, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The invention relates to a housing for pipeline fittings, especially for valves, and a method for their Manufacturing.

Armaturengehäuse sollen vor allem beim Einsatz in Hochdruckleitungen geringe Riß- bzw. Berstneigung aufweisen. Darüber hinaus sollen die Gehäusewände möglichst glatte Innenflächen besitzen.Valve housings are primarily intended for use in High pressure lines have a low tendency to crack or burst. In addition, the housing walls should be as smooth as possible Have interior surfaces.

Durch Schmieden hergestellte Gehäuse erfordern ein mechanisches Nachbearbeiten der Innenflächen, um die geforderte Glattheit zu erreichen. Die dazu erforderlichen Arbeitsgänge sind schwierig durchführbar und führen zu erheblichen Kosten bei der Herstellung geschmiedeter Gehäuse. Ein weiterer Nachteil ist die eingeschränkte Freiheit der Formgebung zur Herstellung nahtfrei geschmiedeter Gehäuse.Housings made by forging require a mechanical one Reworking the inner surfaces to achieve the required smoothness to reach. The operations involved are difficult feasible and lead to considerable costs in the Manufacture of forged housings. Another disadvantage is the limited freedom of design for manufacture seamless forged housing.

Die gießtechnische Herstellung von Gehäusen hat den Nachteil eines aufwendigen Formenbaues und mangelnder Zähigkeit, die erforderlich ist, um hohen Druckbeanspruchungen standhalten zu können.The casting of housings has the disadvantage an elaborate mold and lack of toughness, the is required to withstand high pressure loads can.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Armaturen-Gehäuse zu schaffen, das sich kostengünstig herstellen läßt und das auch höchsten Druckbeanspruchungen standhält, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Gehäuse anzugeben. The object of the invention is a valve housing to create that can be manufactured inexpensively and that withstands even the highest pressure loads, as well as a Specify methods of manufacturing such housings.  

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein aus einem Rohrstück aus kaltumformbarem Material, wie Stahl, innenhochdruckumgeformtes Armaturen-Gehäuse.This object is achieved by using a piece of pipe cold-formable material, such as steel, hydroformed Fittings housing.

Das erfindungsgemäß aus einem Rohrstück einstückig und nahtfrei geformte Gehäuse weist nach seiner Herstellung glatte Innenflächen auf. Daher kann ein Nachbearbeiten der Innenflächen entfallen. Aus diesem Grund lassen sich erfindungsgemäße Gehäuse kostengünstiger fertigen, als in herkömmlicher Weise durch Schmieden oder Gießen hergestellte bekannte Gehäuse.The one piece and seamless according to the invention from a piece of pipe molded case exhibits smooth after its manufacture Inner surfaces. Therefore, reworking the Inner surfaces are eliminated. For this reason Manufacture housing according to the invention cheaper than in conventionally made by forging or casting well-known housing.

Darüber hinaus kann das Rohrmaterial so ausgewählt werden, daß die Wände des aus dem Rohr gefertigten Gehäuses Eigenschaften aufweisen, die den jeweiligen Anforderungen optimal angepaßt sind. So kann ein erfindungsgemäßes Gehäuse aus hochfestem und hochzähem gut kaltumformbaren Material, insbesondere Stahl, erzeugt werden.In addition, the pipe material can be selected so that the walls of the housing made from the tube properties have optimally adapted to the respective requirements are. A housing according to the invention can be made of high-strength and highly tough, good cold-formable material, especially steel, be generated.

Erfindungsgemäße Gehäuse können mit Abzweigungen versehen werden, deren Durchmesser größer sind als die des Strömungskanals.Housings according to the invention can be provided with branches whose diameter is larger than that of the Flow channel.

Die Weite der Abzweigung kann ohne weiteres bis zum 2fachen des Durchmessers des Strömungskanals sein, und ihre Höhe kann bis zum 2,5fachen größer sein, als der Strömungskanalradius.The width of the branch can easily be up to 2 times of the diameter of the flow channel, and their height can be up to 2.5 times larger than the flow channel radius.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann der Strömungskanal im Gehäuse mindestens einen aufgeweiteten Abschnitt zur Aufnahme von Steuer- oder Verschlußelementen oder dergleichen aufweisen. In a further advantageous embodiment of the invention, the Flow channel in the housing at least one expanded Section for receiving control or locking elements or the like.  

Erfindungsgemäße Gehäuse werden bevorzugt aus Rohren mit einer Wandstärke von 5 bis 60 mm gefertigt.Housing according to the invention are preferably made of pipes with a Wall thickness from 5 to 60 mm.

Eine besonders praxisgerechte Ausführung eines erfindungsgemäßen Gehäuses ist dadurch gekennzeichnet, daß in den Bereichen, in denen der Strömungskanal in die Abzweigung übergeht, durch Aufstauchungen Materialanhäufungen als Sitz für Einbauten im Gehäuse ausgebildet sind.A particularly practical execution of a Housing according to the invention is characterized in that in the areas where the flow channel enters the junction passes, by upsetting material piles as a seat for Internals are formed in the housing.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Innenflächen des Gehäuses mit einer nahtfreien Innenplattierung versehen sein. Die Innenplattierung kann schon in dem das Ausgangsmaterial bildenden Rohrstück vorhanden sein.In a further embodiment of the invention, the inner surfaces of the housing with a seamless inner plating be. The inner plating can already do that Pipe piece forming the starting material must be present.

Ein erfindungsgemäßes Gehäuse wird in der Weise hergestellt, daß ein aus einem kaltumformbaren Stahl bestehendes Rohrstück von einer größeren Länge als der des Strömungskanals im fertigen Gehäuse in ein Preßgesenk gelegt wird, danach mit Innendruck beaufschlagt wird, und nachdem der Innendruck einen bestimmten Grenzdruck erreicht hat, mit einer axial wirkenden Druckkraft beaufschlagt wird, bis sich das Material des Rohrstückes vollständig an die Wandungen des Gesenks legt.A housing according to the invention is produced in the manner that a pipe section made of cold-formable steel of a greater length than that of the flow channel in the finished housing is placed in a press die, then with Internal pressure is applied, and after the internal pressure one has reached a certain limit pressure with an axially acting Pressure force is applied until the material of the Puts the pipe piece completely against the walls of the die.

Zur Bildung von Materialanhäufungen im Bereich des Übergangs vom Strömungskanal in die Abzweigung wird nach dem Innenhochdruckumformen bei abgesenktem Innendruck über eine bestimmte Zeitspanne ein zusätzlicher axialer Druck auf das im Preßgesenk liegende Gehäuse ausgeübt.For the formation of material accumulations in the area of the transition from the flow channel into the branch after the Internal high pressure forming with a reduced internal pressure via a certain period of time an additional axial pressure on the im Press-molded housing exercised.

Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Based on the embodiment shown in the drawing the invention is explained in more detail. Show it:  

Fig. 1 ein Ventilgehäuse im Längsschnitt; FIG. 1 is a valve housing in longitudinal section;

Fig. 2 ein abgewandeltes Ventilgehäuse im Längsschnitt. Fig. 2 shows a modified valve housing in longitudinal section.

Das aus einem Rohrstück durch Innenhochdruckumformen hergestellte Gehäuse 1 bzw. 10 umschließt mit seinen nahtfrei ausgebildeten Wandungen einen Strömungskanal 2, der sich geradlinig zwischen seinen Enden 2a, 2b erstreckt. In seinem mittleren Bereich weist er jeweils einen aufgeweiteten Abschnitt 2c auf, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser D1 des Strömungskanals 2.The housing 1 or 10 , which is produced from a tube piece by internal high-pressure forming, encloses with its seamless walls a flow channel 2 which extends in a straight line between its ends 2 a, 2 b. In its central area, it each has a widened section 2 c, the diameter of which is larger than the diameter D1 of the flow channel 2 .

Im Bereich des aufgeweiteten Abschnitts 2c geht bei dem Gehäuse 1, 10 eine Abzweigung 3 vom Strömungskanal 2 ab, deren Längsachse L3 im wesentlichen senkrecht zur Längsachse L2 des Strömungskanals 2 ausgerichtet ist. Der Durchmesser D2 im Bereich des oberen freien Endes der Abzweigung 3 ist etwa doppelt so groß wie der Durchmesser D1. Gleichzeitig ist die achsparallel zur Längsachse L3 gemessene Höhe H1, mit welcher der freie Rand 3a der Abzweigung 3 über der Längsachse L2 steht, etwa 2,5-mal so groß wie der Radius H2 des Strömungskanals 2. Die Höhe H3, um die der obere Rand 3a der Abzweigung 3 zur Außenfläche das Gehäuse 1, 10 übersteht, entspricht etwa dem Dreifachen des Strömungskanalradius' H2.In the area of the widened section 2 c, in the case of the housing 1 , 10 a branch 3 branches off from the flow channel 2 , the longitudinal axis L3 of which is oriented essentially perpendicular to the longitudinal axis L2 of the flow channel 2 . The diameter D2 in the region of the upper free end of the branch 3 is approximately twice as large as the diameter D1. At the same time is the axis parallel to the longitudinal axis L3 measured height H1, with which the free edge 3 represents a the branch 3 from the longitudinal axis L2, about 2.5 times as large as the radius of the flow channel H2. 2 The height H3, by which the upper edge 3 a of the fork 3 to the outer surface of the housing 1, 10 is on, corresponding to about three times the flow channel radius H2.

Das in Fig. 2 dargestellte Gehäuse 10 mit gleichen Abmessungen wie das Gehäuse 1 besitzt im Unterschied zu diesem im Bereich der Übergänge 11a, 11b des Strömungskanals 2 in seinen aufgeweiteten Abschnitt 2c jeweils Materialanhäufungen 12a, 12b, in die ein hier nicht dargestellter Ventilkörper eingesetzt werden kann. The housing 10 shown in Fig. 2 with the same dimensions as the housing 1 has in contrast to this in the region of the transitions 11 a, 11 b of the flow channel 2 in its widened section 2 c each material accumulations 12 a, 12 b, in which a here Valve body, not shown, can be used.

Zur Herstellung der beim Gehäuse 10 vorhandenen Materialanhäufungen 12a, 12b wird der Innendruck abgesenkt, nachdem die Endform des Gehäuses erreicht ist. Durch den nach wie vor wirksamen axialen Druck wird zusätzliches Rohrmaterial in den Bereich der Übergänge 11a, 11b des Strömungskanals 2 gestaucht.To produce the material accumulations 12 a, 12 b present in the housing 10 , the internal pressure is reduced after the final shape of the housing has been reached. Due to the still effective axial pressure, additional pipe material is compressed in the area of the transitions 11 a, 11 b of the flow channel 2 .

Claims (14)

1. Gehäuse für Rohrleitungsarmaturen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Rohrstück aus kaltumformbarem Material, wie Stahl, innenhochdruckumgeformt ist.1. Housing for pipeline fittings, characterized in that it is formed from a tube of cold-formable material, such as steel, internal high pressure. 2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von seinem Strömungskanal (2) eine Abzweigung (3) abgeht, deren Durchmesser (D2) größer ist als der Durchmesser (D1) des Strömungskanals (2).2. Housing according to claim 1, characterized in that from its flow channel ( 2 ) branches off ( 3 ) whose diameter (D2) is larger than the diameter (D1) of the flow channel ( 2 ). 3. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D2) der Abzweigung (3) größer ist als der Durchmesser (D1) des Strömungskanals (2).3. Housing according to claim 2, characterized in that the diameter (D2) of the branch ( 3 ) is larger than the diameter (D1) of the flow channel ( 2 ). 4. Gehäuse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D2) der Abzweigung (3) dem 1,5- bis 2fachen des Durchmessers (D1) des Strömungskanals (2) entspricht.4. Housing according to claim 2 or 3, characterized in that the diameter (D2) of the branch ( 3 ) corresponds to 1.5 to 2 times the diameter (D1) of the flow channel ( 2 ). 5. Gehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (H3) des Randes (3a) der Abzweigung (3) über der Längsachse (L2) des Strömungskanals (2) bis zum 2,5fachen größer ist als der Außenradius (H2) des Strömungskanals (2). 5. Housing according to one of claims 2 to 4, characterized in that the height (H3) of the edge ( 3 a) of the branch ( 3 ) over the longitudinal axis (L2) of the flow channel ( 2 ) is up to 2.5 times greater than the outer radius (H2) of the flow channel ( 2 ). 6. Gehäuse nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Abstand (H3) zwischen dem Rand (3a) der Abzweigung (3) und der Außenfläche des Gehäuses (1, 10) im Bereich des aufgeweiteten Abschnitts (2c) des Strömungskanals (2) um bis zum Dreifachen größer ist als der Außenradius (H2) des Strömungskanals (2)6. Housing according to one of claims 4 to 5, characterized in that the greatest distance (H3) between the edge ( 3 a) of the branch ( 3 ) and the outer surface of the housing ( 1 , 10 ) in the region of the expanded section ( 2nd c) the flow channel ( 2 ) is up to three times larger than the outer radius (H2) of the flow channel ( 2 ) 7. Gehäuse nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bereichen (11a, 11b), in denen der Strömungskanal (2) in die Abzweigung (3) übergeht, durch Stauchungen gebildete Materialanhäufungen (12a, 12b) aufweist.7. Housing according to one of claims 2 to 6, characterized in that in the areas ( 11 a, 11 b), in which the flow channel ( 2 ) merges into the branch ( 3 ), material accumulations ( 12 a, 12 b) has. 8. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (2) in seinem Verlauf mindestens einen aufgeweiteten Abschnitt (2c) aufweist.8. Housing according to one of claims 1 or 7, characterized in that the flow channel ( 2 ) has at least one widened section ( 2 c) in its course. 9. Gehäuse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Gehäuses (1, 10) 5 bis 60 mm beträgt.9. Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the wall thickness of the housing ( 1 , 10 ) is 5 to 60 mm. 10. Gehäuse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer nahtfreien Innenplattierung versehen ist.10. Housing according to one of the preceding claims, characterized in that it with is provided with a seamless inner plating. 11. Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
  • a) daß ein aus einem kaltumformbaren Material, wie Stahl, bestehendes Rohrstück einer größeren Länge als der des Strömungskanals des herzustellenden Gehäuses, in ein Preßgesenk gelegt wird, dessen Form die Endform des herzustellenden Gehäuses vorgibt,
  • b) daß das Rohrstück mit Innendruck beaufschlagt wird, und
  • c) daß das Rohrstück, nachdem der Innendruck einen bestimmten Grenzdruck erreicht hat, mit einer axial wirkenden Druckkraft beaufschlagt wird, bis das Material des Rohrstücks vollständig an den Wandungen des Gesenks anliegt.
11. A method for producing a housing according to one of the preceding claims, characterized in that
  • a) that a piece of pipe made of a cold-formable material, such as steel, of a greater length than that of the flow channel of the housing to be produced is placed in a die, the shape of which determines the final shape of the housing to be produced,
  • b) that the pipe section is subjected to internal pressure, and
  • c) that the pipe section, after the internal pressure has reached a certain limit pressure, is subjected to an axially acting compressive force until the material of the pipe section lies completely against the walls of the die.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzdruck mindestens dem Berstdruck des Rohrstücks entspricht.12. The method according to claim 11, characterized characterized that the limit pressure corresponds at least to the burst pressure of the pipe section. 13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Schritt c) bei abgesenktem Innendruck über eine bestimmte Zeitspanne ein zur Bildung von Materialanhäufungen am Übergang des Strömungskanals in die Abzweigung ausreichender zusätzlicher axialer Druck ausgeübt wird.13. The method according to claim 11, characterized characterized in that after step c) with the internal pressure lowered for a certain period of time one for the formation of material accumulations at the transition of the Flow channel in the branch sufficient additional axial pressure is exerted. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer Innenplattierung versehenes Rohrstück verwendet wird.14. The method according to any one of claims 10 or 11, characterized in that a with an inner plating pipe piece is used.
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