DE4022722A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines rohranschlusses - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Rohranschlusses, bei dem ein Rohr mit einem Befestigungsflansch verbunden wird und das Rohr in eine Matrizenhülse eines Werkzeugs verformt wird.

Aus der US-PS 41 47 385 ist eine Rohrmuffe bekannt, die formschlüssig mit einem freien Ende eines dünnwandigen Rohres verpreßbar ist. Hierzu sind in der Rohrmuffe mehrere durch einen Ringsteg voneinander getrennte Ring­ nuten angeordnet, in die das dünnwandige Rohr einpreß­ bar ist. Dieses Einpressen eines Abschnittes des Rohres in die Ringnuten erfolgt über einen bekannten, zwischen zwei Spannringen zusammendrückbaren elastomeren Expander eines Zugstempels in einem Werkzeug. Diese Spannringe eines derartigen bekannten Expanders sind so geschlitzt ausgeführt, daß sie sich mit einem zunehmen­ den Quetschdruck radial aufweiten können. Bei einem solchen Quetschvorgang hinterläßt der sich aufweitende geschlitzte Spannring einen radialen Abdruck an der Innenfläche von harten Rohren und kratzt bei weichen Rohren die Innenumfangsfläche an, was zu Ermüdungs­ brüchen führen kann. Auch ist eine Überbrückung von relativ großen Toleranzbandbreiten von Innendurchmes­ sern verschiedener Anwendungsrohre, wie z. B. von Rohren für die Luftfahrt und von Rohren für den Kraft­ fahrzeugbau nicht möglich, da diese von den ge­ schlitzten Spannringen nicht zu überbrücken sind und es auch in kurzer Zeit zu Ermüdungserscheinungen des Werk­ stoffs und somit zu einem Bruch der Spannringe kommen würde.

Um gesickte Rohre ohne eine Verbindung mit einem weiteren Rohr oder Hülsenelement herzustellen zu kön­ nen, sind spezielle Rollwerkzeuge bekannt. Auch können die Ringsicken im Rohr mittels eines axialen Stauchvor­ gangs hergestellt werden. Bei beiden Arbeitsverfahren wird die Rohrstruktur verändert und geschwächt und es können sich Risse bilden. Um dies zu vermeiden, ist es erforderlich dickwandige Rohre zu verwenden, die aber wiederum schwerer sind und einen erhöhten Platzbedarf benötigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach herzustel­ lende Rohrverbindung zu schaffen, die neben einer ab­ soluten Dichtheit leicht sowie schwingungsresistent ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekenn­ zeichnet.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen da­ rin, daß die halbkreisförmigen Ringsicken im Rohr in einem Werkzeug über einem elastomerischen Expander hergestellt werden, über den der Rohrwerkstoff in Ring­ nuten einer Matrizenhülse des Werkzeugs gepreßt wird. Bei einer solchen Verfahrensweise wird das Rohr le­ diglich aufgeweitet, ohne daß das Fasergefüge in nach­ teiliger Weiser verändert oder gar verletzt wird.

Der Expander des Preßwerkzeugs wird im Gegensatz zum Stand der Technik zwischen zwei Spannringen gehalten, die mit kegeligen Innenaufnahmen geführt sind und in denen sich entsprechend ausgebildete Stirnflächen des Expanders abstützen. Sie weisen einen, an den Innendurch­ messer des Rohres maßlich in einem engen Toleranzbe­ reich angepaßten Durchmesser auf, so daß eine defi­ nierte radiale Aufweitung des Expanders erreicht wird. Ferner werden durch die geschlossenen Spannringe Be­ schädigungen der Rohrinnenwandung vermieden und radiale Abdrücke unterbunden. Auch wird durch die kegeligen Aufnahmen im Spannring möglich, daß der Expander beim Zusammendrücken entlang der Kegelfläche gleiten kann, ohne sich hierbei besonders abzunützen.

Der Öffnungswinkel der kegeligen Innenaufnahme sowie der Winkel des Außenkegels des Expanders können eine Größe in Abhängigkeit von der Art des Rohres der Wand­ dicke und dem Quetschdruck aufweisen, um ein optimales Gleiten und radiales Aufweiten des Expanders zu erzie­ len.

Der Rohranschluß, im wesentlichen bestehend aus dem Rohr mit Flansch wird in einem Arbeitsgang im Werkzeug hergestellt, indem der Flansch gleichzeitig mit dem Preßvorgang des Expanders auf dem Rohr festgesetzt wird. Im wesentlichen bildet sich ein Ringabsatz oder der Flansch wird durch eine entsprechende Rillenaus­ bildung an seiner Innenoberfläche am Rohr festgehalten.

Eine Dichtheit zwischen dem gestickten Rohr und einem Anschlußgehäuse oder dergleichen kann über ein zwischen den Ringsicken angeordneten Dichtring erfolgen, der dann die Dichtfunktion ausübt. Es ist aber auch mög­ lich, das Rohrende gegen einen Absatz eines Anschluß­ gehäuses axial zu verspannen, daß sich die Ringsicken radial aufweiten und gegen die Aufnahmebohrung im Ge­ häuse pressen und so eine Dichtheit erzielt wird.

Ein derartiger Rohranschluß besteht in vorteilhafter Weise aus wenigen Teilen und wird unter Vermeidung von Lötungen, Schweißungen, Klebungen oder dergleichen Ver­ bindungsverfahren in einem einzigen Arbeitsvorgang her­ gestellt, wobei in besonderen Fällen auch der Dichtring entfallen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Werkzeug mit einem elastischen Expander um Herstellen von Ringsicken in einer Matrizen­ hülse, wobei die obere Zeichnungshälfte den Ausgangszustand und die untere Zeichnungs­ hälfte den Endzustand des Rohres zeigen,

Fig. 2 gemäß dem Stand der Technik eine Einzelheit des zwischen zwei geschlitzten Spannringen abgestützten Expanders,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Einzelheit des zwischen zwei geschlossenen und kegeligen Aufnahmen aufweisenden Spannringen abgestützten Expan­ ders,

Fig. 4 ein Rohr mit zwischen zwei Ringsicken ange­ ordneten Dichtring und einem Befestigungs­ flansch im Schnitt und

Fig. 5 ein Rohr mit zwei Ringsicken und einem Befesti­ gungsflansch ohne Dichtring, wobei in der oberen Zeichnungshälfte ein Ausgangszustand und in der unteren Zeichnungshälfte der dicht­ ende Verbindungszustand im Anschlußgehäuse gezeigt ist.

Wie in Fig. 1 näher dargestellt, wird zum Herstellen von Ringsicken 1, 2 an einem Rohr 3 eine Matrizenhülse 4 verwendet, die in einem Werkzeug 5 unverschieblich ge­ halten ist. Innerhalb des Rohres 3 ist ein elastomerer Expander 6 zwischen Spannringen 7 und 8 angeordnet, zwischen denen ein Zugstempel 9 des Expanders 6 zusam­ mendruckbar ist und sich hierbei radial aufweitet.

Der Expander 6 wird sich beim Zusammendrücken in ra­ dialer Richtung derart aufweiten, daß die den Ringnuten 10, 11 in der Matrizenhülse 4 gegenüberliegende Rohr­ wandung in die Ringnuten 10, 11 hineinquetschbar ist, was in der unteren Zeichnungshälfte der Fig. 1 darge­ stellt ist. Bei diesem Quetschvorgang kann gleichzeitig ein übergestreckter Befestigungsflansch 12 mitverbunden werden.

Der Expander 6 ist vorzugsweise zwischen zwei geschlos­ senen Spannringen 7 und 8 gehalten, die jeweils Innen­ kegel 13, 14 zur stützenden Aufnahme der freien Stirnenden 15, 16 des Expanders 6 aufweisen (Fig. 3). Diese Stirnenden 15, 16 sind mit korrespondierend zu den Innenkegeln 13, 14 ausgebildeten Außenkegeln ver­ sehen. Der Öffnungswinkel der Innenkegel 13, 14 kann entsprechend den Erfordernissen gewählt werden. Insbe­ sondere sind die Spannringe 7, 8 im Durchmesser in Ab­ stufungen von 0,10 mm ausgebildet, so daß alle mög­ lichen Bereiche von Rohrinnendurchmesser abgedeckt sind. In Fig. 2 sind die Spannringe nach dem Stand der Technik mit Schlitzen 30 versehen, die ein nachteiliges Aufweiten bewirken.

Der Befestigungsflansch 12 wird auf dem Rohr 3 gleich­ zeitig mit dem Herstellen der Ringsicken 1 und 2 in der Matrizenhülse 4 festgesetzt. Hierzu wird die Rohrwan­ dung in Pfeilrichtung 17 gegen die innere Umfangsfläche 18 des Flansches 12 gepreßt und hierbei bildet sich hinter der Stirnfläche 19 des Flansches 12 ein Ringab­ satz 20. In Fig. 1 ist ein mögliches Werkzeug 5 zur Herstellung eines solchen Rohranschlusses gezeigt. Die innere Umfangsfläche 18 des Flansches 12 kann auch mit Rillen oder dergleichen Einkerbungen versehen sein, was nicht näher dargestellt ist, in die sich dann das Wan­ dungsmaterial des Rohres 3 hineinkrallt.

Das Rohr 3 gemäß Fig. 4 kann, wie dargestellt, zwei Ringsicken 1 und 2 mit einem zwischenliegenden Dicht­ ring 21 aufweisen. Denkbar wäre aber auch nur eine Ring­ sicke 1 oder 2, die in einer entsprechenden Matrizen­ hülse herstellbar ist. Über den Flansch 12 erfolgt eine Befestigung an einem Gehäuse 22, wie in Fig. 5 darge­ stellt ist.

Bei Vermeidung der Verwendung eines Dichtringes 21 können die Ringsicken 1 und 2 auch eine genügende Dicht­ funktion ausüben. Hierzu stützt sich das Rohrende 23 an einem kegeligen Absatz 24 des Gehäuses 22 ab und wird über den Flansch 12 axial in Pfeilrichtung 25 ver­ spannt, so daß sich die Sickböden derart aufweiten, daß sie sich an die zylindrische Innenwand 26 des Gehäuses 22 pressen können. Es ergeben sich somit drei hinterein­ ander angeordnete Dichtflächen 27, 28 und 29, wobei die erste Dichtfläche 27 sich zwischen dem kegeligen Absatz 24 und der Sicke 1, die zweite Dichtfläche 28 zwischen der Ringsicke 1 und der zylindrischen Innenwandung 26 und die dritte Dichtfläche 29 zwischen Ringsicke 2 und der zylindrischen Innenwandung 26 ergibt.

Das Rohr 3 kann auch mit einer Antikorrosionsbeschich­ tung versehen sein, die sich dann an die Innenwand 26 des Gehäuses 22 preßt und eine zusätzliche Dichtheit gewährleistet.

Claims (9)

1. Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Rohr­ anschlusses, bei dem ein Rohr mit einem Befesti­ gungsflansch verbunden wird und das Rohr in eine Matrizenhülse eines Werkzeugs verformt wird, da­ durch gekennzeichnet, daß das Rohr (3) in eine mit wenigstens einer halbkreisförmigen Ringnut (10 oder 11) versehene entfernbare Matrizenhülse (4) eines Ziehwerkzeugs (5) eingelegt wird und angrenzend der Befestigungsflansch (12) auf dem Rohr (3) angeord­ net ist und das Rohr im Bereich der Ringnut (10 oder 11) und des Flansches (12) über einen einge­ führten elastomeren Expanders (6) eines Zugstempels (9) zwischen zwei geschlossenen kalibrierten Spann­ ringen (7, 8) zusammengezogen wird und daß die um­ fangsseitige Rohrwand in die Nut (10 oder 11) der Matrizenhülse (4) hineingepreßt wird und sich als erhabener Ringsicke (1 oder 2) ausbildet und das Rohr (3) im Bereich des Flansches (12) zum Fest­ setzen aufgeweitet wird und sich ein an die freie Stirnfläche (19) des Befestigungsflansches (12) anschließender Ringabsatz (20) ausformt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ma­ trizenhülse (4) wenigstens zwei mit einem Abstand zueinander angeordnete halbkreisförmige Ringnuten (10 und 11) angeordnet sind.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spannringe (7, 8) des elastomeren Expanders (6) jeweils zentrisch angeordnete kegeli­ ge Innenaufnahmen (13, 14) aufweisen, die korrespon­ dierend mit gegenüberstehenden kegelig ausgebil­ deten Stirnenden (15, 16) des Expanders (6) ange­ ordnet sind.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel (α) der kegeligen Innenauf­ nahme (13, 14) eine Größe in Abhängigkeit von der Wanddicke des Rohres, dem Quetschdruck und dem Werk­ stoff aufweist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannringe (7, 8) einen Außendurchmesser aufweisen, der in etwa dem Innendurchmesser des Rohres ent­ spricht.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsflansch (12) an seiner dem Rohr (3) zugerichteten inneren Umfangsfläche (18) Rillen aufweist, in denen eingepreßte Wandungsabschnitte des Rohres (3) krallend angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrende (23) in einem Anschlußgehäuse (22) über ein zwischen den Ringsicken (1, 2) angeordneten O-Ring (21) dichtend angeordnet und der rohrfeste Flansch (12) mit dem Anschlußgehäuse (22) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Stirnseite des mit wenigstens zwei Ringsicken (1 und 2) versehenden Rohrende (23) an einer stirnseitigen Dichtfläche (27) des Anschlußgehäuses (22) abgestützt ist und die Ringsicken (1 und 2) unter radialer Spannung dichtend an einer zylin­ drischen Innenumfangsfläche (26) des Anschlußge­ häuses (22) anliegen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Befestigungsflansch (12) mit einem die radiale Spannung der Ringsicken (1 und 2) erzeu­ genden axialen Klemmabstand (a) zum Anschlußgehäuse (22) angeordnet ist.