DE8323074U1

DE8323074U1 - Device for fixing a pipe in a bore

Info

Publication number: DE8323074U1
Application number: DE8323074U
Authority: DE
Original assignee: HENRICY ERICH 3005 HEMMINGEN DE
Current assignee: HENRICY ERICH 3005 HEMMINGEN DE
Priority date: 1983-08-10
Filing date: 1983-08-10
Publication date: 1988-10-27

Description

Einrichtung zur Befestigung eines Rohres in einer BohrungDevice for fixing a pipe in a bore

Erfindung betrifft eine Einrichtung zur endseitigen Befestigung eines Rohres in einer Bohrung, die eine Wandung j durohdri/jgt und im Durohmesser etwa dem Mohr-Außendwohmesser _i entspricht. ; The invention relates to a device for the end fastening of a pipe in a bore which has a wall j through which the pipe runs and whose diameter corresponds approximately to the Mohr outer diameter _i . ;

Derartige Einrichtungen zur Rohrbefestigung sind in zahlreichen technischen Apparaten erforderlich, so beispsielswei- < se bsi Wärmetauschern, bei denen die Waldung als Rohrboden oder als Kopfplatte sin oder mehrere Rohre aufnimmt und halten muß. Sie hommen aber auch for andere Zwecke in Betracht, beispielswei- | se bei dsr Verbindung eines Rohres mit einer als Rohrflansch, Ge- &igr; windestutzen oder Staadfuß ausgebildeten Wandung. Allen Fälle© j gemeinsam ist dabei die Forderung nach einer zug- und biegefesten 1 «and meist auch dichten Verbindung zwischen dem Rohr und der Wandung bei allen Anwendungstemperaturen und Betriebsbedingungen.Such devices for fastening pipes are required in numerous technical devices, for example in heat exchangers, where the wall as a tube base or head plate must accommodate and hold one or more pipes. However, they can also be considered for other purposes, for example when connecting a pipe to a wall designed as a pipe flange, threaded socket or base. What all cases have in common is the requirement for a tensile and bending-resistant and usually also tight connection between the pipe and the wall at all application temperatures and operating conditions.

Eine bekannte Befestigungsmethode für ein Rohr in einer die Wandung durchdringenden Bohrung ist das Einwalzen. Dabei wird das Rohr im Bereich der Bohrung mittels eines in das Rohr eingeführten Walzwerkzeuges so aufgeweitet, daß dessen Außenfläche in Art einer Iwaftsehiüssigen Preßpassung fest gegen die Bohrungsi-v* nenoberfläche gedrückt wird» Die Anwendbarkeit dieser an sieh be« währten Methode ist jedoöh begrenzt* Erstens ist ein fester Sitz des Rohres in der Wandung nur bei einer genügend großen Preßpassungsflache gewährleistet, so daß nur in Wandungen größerer Dicke eine dauerhafte Befestigung des Rohres erreicht werden kann. Weiterhin ist die Vergrößerung des Rohraußendurchmessers auf etwa 30 % der Rohrwandstärke beschränkt, da bei einer größe_r ren Aufweitung die plastische Verformung der Rohrwand zu stark wird und dann Schaden, z. B. Risse in der Rohrwand unvermeidbar A well-known method of fastening a pipe in a bore penetrating the wall is rolling. The pipe is expanded in the area of the bore using a rolling tool inserted into the pipe so that its outer surface is pressed firmly against the surface of the bore in the manner of a force-fitting press fit . However, the applicability of this already proven method is limited. Firstly, a firm fit of the pipe in the wall is only guaranteed if the press fit surface is sufficiently large, so that a permanent fastening of the pipe can only be achieved in walls of greater thickness. Furthermore, the increase in the pipe's outer diameter is limited to around 30% of the pipe wall thickness, since with a _greater expansion the plastic deformation of the pipe wall becomes too great and then damage, e.g. cracks in the pipe wall, is unavoidable.

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sind. Das Einwalzen sehr dünnwandiger Rohre ist somit meist nicht möglich.The rolling of very thin-walled pipes is therefore usually not possible.

Vor allem aber auch bei kleinen Rohren, d. h. solchen mit Innendurchmessern von etwa 10 mm an abwärts, zeigen sieh die Grenzen der Anwendbarkeit des Einwalzens. Die Walzwerkzeuge werden dann sehr klein, müssen außerordentlich präzise gearbeitet sein und besitzen außerdem - gegenüber Werkzeugen für größere Rohrdurohmesser - erheblich verkürzte Standzeiten, so daß insgesamt die Kosten für das Einwalzen von kleinen Rohren relativ hoch sind. Außerdem können von kleinen Werkzeugen die zum Einwalzen erforderlichen Verformungskräfte bei Rohren hoher Festigkeit, 2. B. Chrom-Nickel-Stahl, nicht oder nicht mehr ausreichend aufgebracht werden. Schließlich sind Rohre mit Innendurchmessern unterhalb von etwa 4 mm überhaupt nicht mehr einwalzbar, da die Walzwerkzeuge eine bestimmte Baugröße nicht unterschreiten können.But the limits of the applicability of rolling are particularly evident with small pipes, i.e. those with internal diameters of around 10 mm and below. The rolling tools are then very small, have to be manufactured with extreme precision and also have a significantly shorter service life than tools for larger pipe diameters, so that the overall costs for rolling small pipes are relatively high. In addition, small tools cannot, or can no longer, adequately apply the deformation forces required for rolling high-strength pipes, e.g. chrome-nickel steel. Finally, pipes with internal diameters of less than around 4 mm cannot be rolled at all, since the rolling tools cannot be smaller than a certain size.

Eine weitere bekannte Methode zur Befestigung eines Rohres in einer Wandung ist das Verschweißen oder Verlöten des Rohres mit der Wandung.. Gegenüber dem Einwalzen hat diese Methode den Vorteil, daß sie in der Regel auch bei kleineren Rohren und/oder dünneren Wandungen noch eine sichere Befestigung der Rohre erlaubt. Dennoch erweist sieh auch das Schweißen bzw. Löten in bestimmten Anwendungsfällen als nicht geeignet. Dies ist bei« spielsweise dann gegeben, wenn die Befestigungsstelle die thermischen Belastungen des Sehweiß* oder Lötvorganges nicht aushält öder wenn Röhr und Wäfttfüng aus unterschiedlichen, schlecht miteinander verschweißbaren Materialien bestehen. Probleme kann es aber auch geben, wenn - was in der Praxis, meistens der Fall ist das Rohr an beiden Außenflächen der Wandung (nachfolgend auch als "rohrseitige" bzw. "rohrendseitige" Wandungsfläche bezeichnet) durch eine Schweißnaht bzw. Lötstelle befestigt sein muß. Vor allem in Wärmetauschern ist nämlich oftmals die rohrseitige Wandungsfläche nach dem Zusammenbau nicht mehr zugänglich, und Another well-known method for securing a pipe in a wall is welding or soldering the pipe to the wall. Compared to rolling, this method has the advantage that it generally allows the pipes to be securely secured even with smaller pipes and/or thinner walls. However, welding or soldering is not suitable in certain applications. This is the case, for example, if the fastening point cannot withstand the thermal stress of the welding or soldering process, or if the pipe and the wall are made of different materials that are difficult to weld together. However, problems can also arise if - as is usually the case in practice - the pipe has to be secured to both outer surfaces of the wall (hereinafter also referred to as the "pipe-side" or "pipe-end" wall surface) by a weld or solder joint. In heat exchangers in particular, the pipe-side wall surface is often no longer accessible after assembly, and

außerdem sind in diesen Geräten die Rohre normalerweise so engständig in der Wandung angeordnet, daß auf der rohrseitigen Wandungsfläahe kein Platz für ein Sehweift- oder Lötwerkzeug zur Verfügung steht.In addition, in these devices the tubes are normally arranged so closely together in the wall that there is no space on the tube-side wall surface for a welding or soldering tool.

Bei einer Biege- oder Schwingungsbelastung des Rohres an der Befestigungsstelle, wie sie besonders häufig bei einseitig befestigten langen Rohren auftritt, versagen im allgemeinen beide bekannten Befestigungsmethoden völlig. Wenn Sohweiß- bzw. Lötstellen auf Biegung beansprucht werden, ergibt sich die Gefahr eines Bruches oder einer Mißbildung, und auch eingewalzte Rohre können sieh dann im Laufe der Zeit lockern.If the pipe is subjected to bending or vibration loads at the fastening point, as is particularly common with long pipes fastened on one side, both known fastening methods generally fail completely. If welded or soldered joints are subjected to bending stress, there is a risk of breakage or deformation, and rolled pipes can also loosen over time.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Rohrbefestigung 2u schaffen, die insbesondere bei kleine.n, dünnwandigen und/oder engständigen Rohren bzw. dünnen Wandungen einen festen und dichten Sits des Rohres in der Wandung gewährleistet, und deren Wirkung nicht durch eine Biege- oder Sehwingungsbelastung des Rohres beeinträchtigt wird.The object of the invention is to create a pipe fastening 2u which, in particular in the case of small, thin-walled and/or narrow pipes or thin walls, ensures a firm and tight fit of the pipe in the wall and whose effect is not impaired by bending or vibration loading of the pipe.

• Dies« Aufgabe.wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Rohr mit einer ringförmigen Ausbauchung an der rohrseitigen Fläche der Wandung anliegt und im Rohr ein Hohlniet angeordnet ist, dessen Setzkranz auf der Rohrendseite der Wandung die Bon- * rung übergreift und dessen Nietschaft im Bereich der ringförmigen Ausbauchung im Rohr endet, wobei der Außendurchmesser des Schaft» endes so aufgeweitet ist, daß zwischen dem Schaftende und der RöhrauiibauehUfig einerseits sowie zwischen der Rohrausbauchung und der rohrseitigen Wandüngsflache andererseits je eine unter Pressung stehende Dichtfläche existiert.• This object is achieved according to the invention in that the pipe rests against the pipe-side surface of the wall with an annular bulge and a hollow rivet is arranged in the pipe, the setting ring of which overlaps the bulge on the pipe end side of the wall and the rivet shaft of which ends in the area of the annular bulge in the pipe, the outside diameter of the shaft end being widened in such a way that a sealing surface under pressure exists between the shaft end and the pipe structure on the one hand and between the pipe bulge and the pipe-side wall surface on the other hand.

Die Erfindung unterscheidet sich von den bisher bekannten Rohrbefestigengen grundlegend darin, daß die Methode des Nietens in neuartiger Weise zur Rohrbefestigung herangezogen wird und als Befestigungsmittel für das Rohr ein Hohlniet vorgesehenThe invention differs fundamentally from the previously known pipe fastenings in that the riveting method is used in a new way to fasten the pipe and a hollow rivet is provided as the fastening means for the pipe

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ist. Dieser Hohlniet ist dabei so ausgebildet und angeordnet, (Daß er mit seinem aufgeweiteten Sethaftende eine ringförmige Ausbauchung des Rohres dichtend gegen die rohrseitige Wandungsfläche im rohrseitigen Austrittsbereich der Bohrung drückt. Dadurch ergibt sieh in diesem Bereich auoh bei geringen Rohrwandetärken und bei geringen Wandungsdieken ein außerordentlich hoher KraftsohluÄ zwischen dem Rohr und der Wandlung, der zugleich nooh durch eine formseh]üsslge Fixierung dee Rohres in der Bohrung unterstützt wird und der auoh Blegefreanspruohungen des Rohres an der Befestl* gungsstelle dauerhaft standhält.This hollow rivet is designed and arranged in such a way that, with its widened set end, it presses a ring-shaped bulge of the pipe against the pipe-side wall surface in the pipe-side exit area of the bore, sealing it. This results in an extraordinarily high force bond between the pipe and the connection in this area, even with low pipe wall thicknesses and with low wall thicknesses, which is also supported by a form-fitting fixation of the pipe in the bore and which also permanently withstands the stresses of the pipe at the fastening point.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Rohrbefestigung genügt es» das Schaftende des in das Rohr eingesetzten Hohlniets mit üblichen Nleti«erkzeugen au verformen. Ein besonderer Arbeiteschritt für die Herstellung der ringförmigen Rohrausbauohung ist dabei nicht erforderlieh, denn diese braucht nioht vorgegeben zu sein» sondern wird vorzugsweise bei der Verformung des. Hohlniets gebildet, indem das sich erweiternde Schaftende gleichzeitig die Rohrwand mit nach außen druckt. Die Verformung dies Hohlniete kann im allgemeinen vom Setzkranz aus, also vom Rohrende aus erfolgen, und außerdem können Hohlniete auch wesentlich geringere Durohmesser besitzen als beispielsweise die für das ßinwalzen von Rohren erforderliehen Werkzeuge.To produce the pipe fastening according to the invention, it is sufficient to deform the shaft end of the hollow rivet inserted into the pipe using conventional tools. A special work step for producing the ring-shaped pipe expansion hole is not required, because this does not need to be predetermined, but is preferably formed during the deformation of the hollow rivet, in that the expanding shaft end simultaneously presses the pipe wall outwards. The deformation of this hollow rivet can generally take place from the setting ring, i.e. from the pipe end, and hollow rivets can also have significantly smaller diameters than, for example, the tools required for rolling pipes.

Insgesamt stellt die Erfindung also eine Rohrbefestigung zur Verfügung, die sich schnell, preisgünstig und mit üblichen Werkzeugen herstellen läßt und die problemlos auch für dünne, engständige und/oder dünnwandige Rohre bzw. Wandungen geringer Dicke geeignet ist, wobei es sich Ohne weiteres auch um einseitig befestigte länge Röhre handeln kann. Damit füllt die Erfindung eine Bedarfslücke, die mit den bekannten Rohrbefestigungen nicht oder nur unter Inkaufnahme erheblicher Nachteile geschlossen werden konnte.Overall, the invention provides a pipe fastening that can be manufactured quickly, inexpensively and with standard tools and that is also suitable for thin, narrow and/or thin-walled pipes or walls of low thickness, whereby it can also be used for long pipes fastened on one side. The invention therefore fills a gap in demand that could not be filled with the known pipe fastenings or could only be filled with considerable disadvantages.

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Weiterhin kann sich die Erfindung aber auch im Betriebszustand der Rohrbefestigung sehr vorteilhaft auswirken, und zwar als Folge der Tatsache, daß der Hohlniet mit einem gerundeten Setzkranz und einem scharfkantigen Schaftende versehen sein kann, wodurch er eine Düse mit einer von der Strömungsrichtung abhängigen Einlaufgeometrie bildet. Dann ergibt sich für eine vom Setzkranz aus durch den Hohlniet hindurch in das Rohr eintretendeFurthermore, the invention can also have a very advantageous effect in the operating state of the pipe fastening, namely as a result of the fact that the hollow rivet can be provided with a rounded setting ring and a sharp-edged shaft end, whereby it forms a nozzle with an inlet geometry dependent on the flow direction. This then results in a flow entering the pipe from the setting ring through the hollow rivet.

Strömung ein besonders strömungsgünstiger Einlauf, dessen Düsenbe.rwert im Mittel bei etwa 0,97 liegt, während das Schaftende für eine entgegengesetzte, also aus dem Rohr durch den Hohlniet hindurch austretende Strömung einen strömungsungünstigen Einlauf darstellt, dessen Düsenbeiwert deutlich geringer ist und Werte bis hinab zu 0,62 annehmen kann. Diese unterschiedlichen Düsenbeiwerte führen zu einer Dämpfung unerwünschter Strömungspulsationen im Rohr, was insbesondere für Dampfkondensatoren mit einseitig befestigten Rohren von großer Bedeutung ist.Flow is a particularly flow-optimized inlet, whose nozzle coefficient is on average around 0.97, while the shaft end represents a flow-unfavorable inlet for an opposite flow, i.e. flow exiting from the pipe through the hollow rivet, whose nozzle coefficient is significantly lower and can assume values as low as 0.62. These different nozzle coefficients lead to a dampening of undesirable flow pulsations in the pipe, which is particularly important for steam condensers with pipes attached on one side.

Zahlreiche Ausgestaltungen und Weiterbildungen desNumerous developments and further developments of the

grundlegenden Erfindungsgedankens sind möglich.fundamental inventive idea are possible.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, ist vorgesehen, daß die rohrseitige Wandungsfläche im Austrittsbereich der Bohrung als konische oder trompetenförmige Einsenkung in die Bohrung ausgebildet ist und die Rohrausbauchung an disser Einsenkung anliegt. Dadurch wird eine übermäßige Kerbbeanspruchung der Rohrwand in diesem Bereich verhindert und zugleich die unter Pressung stehende Dichtfläche zwischen der Wandung und der Rohrausbauchung vergrößert.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the pipe-side wall surface in the exit area of the bore is designed as a conical or trumpet-shaped depression in the bore and the pipe bulge rests against this depression. This prevents excessive notch stress on the pipe wall in this area and at the same time increases the sealing surface under pressure between the wall and the pipe bulge.

Außerdem können zusätzlich zu den Dichtflächen im Bereich der rohrseitigen Wandungsfläche auch noch weitere Dichtflächen im Bereich der rohrendseitigen Wandungsfläche vorgesehen sein. Wenn das Rohr innerhalb der Bohrung oder bündig mit der rohrendseitigen Wandungsfläche endet, läßt sich dies am einfach-In addition to the sealing surfaces in the area of the pipe-side wall surface, further sealing surfaces can also be provided in the area of the pipe-end wall surface. If the pipe ends within the bore or flush with the pipe-end wall surface, this can be determined by simply

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sten dadurch erreichen, daß der Setzkranz des Hohlniets an der rohrendseitigen Wandungsfläche so anliegt, daß zwischen dieser Wandungsfläche und der ihr zugewandten Setzkranzfläche eine unter Pressung stehende Dichtfläche gebildet ist. Wenn dagegen das Rohr außerhalb der Bohrung endet, ist zweckmäßig die rohrendseitige Wandungsfläche in Austrittsbereich der Bohrung als konische oder trompetenförmige Einsenkung in die Bohrung ausgebildet, wpfeei dann der Setzkranz am Rofarende so anliegt und das Rohr entsprechend der Form der Einsenkung so aufgeweitet ist, daß zwischen dem Setzkranz und dem Rohrende einerseits sowie dem Rohr und der Einsenkung andererseits je eine unter Pressung stehende Dichtfläche existiert.This can be achieved by having the setting ring of the hollow rivet rest on the wall surface at the end of the pipe in such a way that a sealing surface under pressure is formed between this wall surface and the setting ring surface facing it. If, on the other hand, the pipe ends outside the bore, the wall surface at the end of the pipe is preferably designed as a conical or trumpet-shaped depression in the bore in the exit area of the bore, then the setting ring rests on the end of the pipe and the pipe is widened in accordance with the shape of the depression so that a sealing surface under pressure exists between the setting ring and the end of the pipe on the one hand and between the pipe and the depression on the other.

Der Durchmesser des Schaftes des Hohlniets ist zweckmäßig so an den Rohrdurchmesser angepaßt, daß das Rohr den Nietschaft auf seiner gesamten Länge eng umschließt. Dies führt zu einer geringstmöglichen Querschnittsverengung des Rohres an der Befestigungsstelle und hat außerdem den Vorteil, daß der Nietschaft eine zusätzliche Aussteifung des Rohres bildet, zumal sich bei der Verformung des Schaftendes im allgemeinen auch der gesamte Nietschaft etwas mitverformt und < lurch im Preßsitz an das Rohr anlegt.The diameter of the shaft of the hollow rivet is suitably adapted to the pipe diameter so that the pipe tightly encloses the rivet shaft over its entire length. This leads to the smallest possible cross-sectional constriction of the pipe at the fastening point and also has the advantage that the rivet shaft provides additional stiffening for the pipe, especially since when the shaft end is deformed, the entire rivet shaft is generally also deformed somewhat and is then pressed against the pipe.

Als Hohlniet ist grundsätzlich jeder hülsenartige Nietkörper geeignet, der sich innerhalb des Rohres am Schaftende aufr weiten läßt. Diese Aufweitung kann dabei z. B. mit Hilfe eines vom Rohrende aus eingeführten Taurmälwerkzeugs erfolgen oder (bei nicht zu langen und nur an einem Ende zu befestigenden Rohren) mit Hilfe eines Druckstempels, der als Niet-Gegenhalter vom rückseitigen Rohrende aus in das Rohr eingeführt wird. Jedoch wird einer Ausbildung des Hohlniets als "Blindniet ohne Füllstift" der Vorzug gegeben.Basically, any sleeve-like rivet body that can be expanded inside the tube at the shaft end is suitable as a hollow rivet. This expansion can be done, for example, with the help of a tapping tool inserted from the end of the tube or (for tubes that are not too long and only need to be fastened at one end) with the help of a pressure stamp that is inserted into the tube from the rear end of the tube as a rivet counterholder. However, preference is given to designing the hollow rivet as a "blind rivet without a filler pin".

Blindniete sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt und zeichnen sich dadurch aus, daß die Nietung allein vonBlind rivets are known in various designs and are characterized by the fact that the riveting is carried out solely by

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der Setzkranzseite des Niets aus durchgeführt werden kann. Sie besitzen einen hohlen Schaft, durch den hindurch ein mit einem Kopfstück versehener Zugdorn auf der Setzkranzseite nach außen geführt ist. Das Kopfstück weist dabei einen gegenüber dem Schaft-Innendurchmesser größeren Durehmesser auf und befindet sich zunächst hinter dem Schaftende. Zur Nietung wird der Zugdorn nach außen gezogen, wodurch das Kopfstück zumindest das Schaftende und ggfs. den gesamten Schaft so aufweitet, daß der gewünschte Nietschluß zustande kommt. Beim bestimmungsgemäßen Einsatz dieser Blindniete zum Verbinden von blech- oder plattenförmigen Bauteilen wird der Nietschaft nach der Nietung mit einem Füllstift verschlossen, beispielsweise indem ein Teil des Zugdorns mit dem Kopfstück als Füllstift im Nietschaft verbleibt» Da dies aber für die Zwecke der Erfindung nicht zulässig ist, muß der Blindniet hier so eingesetzt werden, daß er eine Nietung ohne Füllstift ergibt. the setting ring side of the rivet. They have a hollow shaft through which a mandrel with a head piece is guided outwards on the setting ring side. The head piece has a larger diameter than the shaft inner diameter and is initially located behind the shaft end. To rivet, the mandrel is pulled outwards, whereby the head piece expands at least the shaft end and, if necessary, the entire shaft so that the desired rivet closure is achieved. When these blind rivets are used as intended to connect sheet metal or plate-shaped components, the rivet shaft is closed with a filler pin after riveting, for example by leaving part of the mandrel with the head piece as a filler pin in the rivet shaft. However, since this is not permissible for the purposes of the invention, the blind rivet must be used in such a way that it results in a rivet without a filler pin.

In der nachfolgenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder funktionsmäßig gleiche Teile mit öen gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. In den Zeichnungen stellen dar:In the following description, embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings, wherein identical or functionally identical parts are designated with the same reference numerals. In the drawings:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung jeweils vor der Nietung (Fig. 1A) und nach vollendeter Nietung (Fig. 1B),Fig. 1 is a sectional view of a first embodiment of the invention before riveting (Fig. 1A) and after riveting has been completed (Fig. 1B),

Fig. 2 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung jeweils vor der Nietung (Fig. 2A) und nach vollendeter Nietung (Fig. 2B), undFig. 2 is a sectional view of another embodiment of the invention before riveting (Fig. 2A) and after riveting has been completed (Fig. 2B), and

Fig. 3 eine Sehnittansieht eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung jeweils vor der Nietung (Fig. 3A) und nach vollendeter Nietung (Fig. 3B).Fig. 3 is a cross-sectional view of a third embodiment of the invention before riveting (Fig. 3A) and after riveting has been completed (Fig. 3B).

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Bei der Rohrbefestigung gemäß Fig. 1 ist eine Wandung 1 mit einer durchgehenden zylindrischen Bohrung 2 versehen, in der das Endteil eines Rohres 3 angeordnet ist. Der Außendurchmesser des Rohres entspricht etwa dem Durchmesser der Bohrung. Das'Rohrende 11 ist vorzugsweise bündig mit der rohrendseitigen Wandungsfläche 5, kann aber auch etwas in der Bohrung 2 zurückversetzt seiß.In the pipe fastening according to Fig. 1, a wall 1 is provided with a continuous cylindrical bore 2 in which the end part of a pipe 3 is arranged. The outside diameter of the pipe corresponds approximately to the diameter of the bore. The pipe end 11 is preferably flush with the wall surface 5 on the pipe end side, but can also be set back slightly in the bore 2.

Die Wandung und das Rohr können aus einem metallischen Werkstoff bestehen, eines, oder beide dieser Teile können aber auch, wenn dies die Einsatzbedingungen zulassen, aus einem Kunststoff gefertigt sein. Bei der Wandung 1 kann es sich um ein ebenes oder gewölbtes Wandungsteil eines beliebigen Apparates handeln, beispielsweise um einen Rohrboden eines Wärmetauschers oder Dampfkondensators. Ebenso kann die Wandung 1 aber auch ein Teil eines mit dem Rohr zu verbindenden Flansches, Gewindestutzens, Standfußes oder entsprechenden Bauelements sein. Im übrigen kann die Bohrung 2 auch der engste Teil einer in einer dickeren Wandung angebrachten Stufenbohrung sein.The wall and the pipe can be made of a metallic material, but one or both of these parts can also be made of a plastic if the operating conditions allow it. The wall 1 can be a flat or curved wall part of any device, for example a tube plate of a heat exchanger or steam condenser. The wall 1 can also be part of a flange, threaded connector, base or corresponding component to be connected to the pipe. The hole 2 can also be the narrowest part of a stepped hole in a thicker wall.

Wie die Darstellung der Fig. 1B erkennen läßt, ist in dem Rohr 3 ein Hohlniet ¹J angeordnet, dessen Setzkranz 7 das Rohrende 11 überdeckend an der rohrendseitigen Wandungsfläche 5 anliegt und dessen Schaft 8 kurz hinter dem rohrseitigen Austrittsbereich der Bohrung 2 endet. Das Schaftende 9 befindet sich dabei in einer ringförmigen Ausbauchung 10 des Rohres 3 und ist so aufgeweitet, daß die Ausbauchung 10 gegen die rohrseitige War<dungsflache 6 gedrückt wird. Auf diese Weise ist da3 Rohr 3 in axialer Richtung formschlüssig in der Bohrung 2 fixiert, und zugleich ergeben sich zwischen dem Setzkranz 7 und dor rohrendseitigen Wandungsfläche 5 einerseits sowie zwischen dem Schaftende 9, der Ausbauchung 10 und. der rohrsei tigeri Wandungsfläche 6 andererseits jeweils unter pressung stehende Diehtungsflächen. WirdAs can be seen from the illustration in Fig. 1B, a hollow rivet ^1J is arranged in the pipe 3, the setting ring 7 of which covers the pipe end 11 and lies against the wall surface 5 on the pipe end side, and the shaft 8 of which ends just behind the pipe-side exit area of the bore 2. The shaft end 9 is located in an annular bulge 10 of the pipe 3 and is widened so that the bulge 10 is pressed against the pipe-side sealing surface 6. In this way, the pipe 3 is fixed in the bore 2 in an axial direction in a form-fitting manner, and at the same time sealing surfaces under pressure are created between the setting ring 7 and the pipe end side wall surface 5 on the one hand and between the shaft end 9, the bulge 10 and the pipe side wall surface 6 on the other hand.

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dabei der Nietschaft 8, wie in Fig. 1 dargestellt, eng vom Rohr umschlossen, wirkt er zusätzlich als Materialverstärkung im Befestigungsbereioh und eiehert auch bei extremen Sohwingungs- und Biegebeanspruohungen einen festen Sitz des Rohres in der Bohrung.The rivet shaft 8, as shown in Fig. 1, is tightly enclosed by the pipe, it also acts as a material reinforcement in the fastening area and ensures that the pipe sits firmly in the bore even under extreme vibration and bending stresses.

Zur Herstellung der Rohrbefestigung gemäß Flg. 1 wird der Hohlniet 4 mit seinem zunächst hülsenfttrmigen Sohaft 8 vom Rohrende 11 aus in das in der Bohrung 2 befindliehe Rohr 3 einest eckt und mit einem den Setzkranz 7 beaufschlagenden Niethalter fest gegen die rohrendseitige Wandung 5 gedrückt. Anschließend erfolgt die Aufweitung des Sohaftendes 9 gemeinsam mit der BiI- « dung der Ausbauohung 10 des Rohres 3· öiese Aufweitung kann in ' unterschiedlicher Weise bewirkt werden, zum Beispiel mittels eines vom Rohrende 11 aus eingeführten Taumelwerkzeugs oder mittels eines vom rückseitigen Rohrende eingeführten Druckstentpels als Gegenhalter· Vorzugsweise wird das Sohaftende jedoch nach Art einer Blindnietung mit Hilfe eines Zugdorne aufgeweitet, wie dies in Pig. IA dargestellt ist.To produce the pipe fastening according to Fig. 1, the hollow rivet 4 with its initially sleeve-shaped rivet 8 is inserted from the pipe end 11 into the pipe 3 located in the bore 2 and pressed firmly against the wall 5 at the end of the pipe using a rivet holder acting on the setting ring 7. The rivet end 9 is then expanded together with the formation of the expansion hole 10 in the pipe 3. This expansion can be achieved in different ways, for example by means of a wobble tool inserted from the pipe end 11 or by means of a pressure stent inserted from the rear end of the pipe as a counterholder. Preferably, however, the rivet end is expanded in the manner of a blind rivet using a mandrel, as shown in Fig. IA.

Die Fig» IA zeigt die Rohrbefestigung im Zustand vor der .Nietung. In den Hohlniet 4 ist als Aufweitungs-Werkzeug ein Zugdorn 20 eingesetzt, der mit einem im wesentlichen konischen j Kopfstück 21 versehen ist, dessen größter Durchmesser etwa dem Außendurehmesser des Nietsehaftes 8 entspricht. Zur Nietung wird \ der Zugdorn 20 nach außen gezogen, wodurch das Kopfstück 21 in das Schaf te/jde 9 eintritt, dieses aufweitet und dabei auch jFig. 1A shows the pipe fastening in the state before riveting. A mandrel 20 is inserted into the hollow rivet 4 as an expansion tool, which is provided with a substantially conical head piece 21, the largest diameter of which corresponds approximately to the external diameter of the rivet shaft 8. For riveting, the mandrel 20 is pulled outwards, whereby the head piece 21 enters the shaft 9, expands it and also

gleichzeitig die ringförmige Ausbauchung 10 des Rohres 3 erzeugt. , Sobald dieser* Vörgäfig. so weife fortgeschritten ist, daß die Aus- f bauchung 10 im Austrittsbereich der Bohrung 2 mit Pressung-an der rohrseitigen Wandungsfläche 6 anliegt und auch zwischen dem Schaftende 9 und der Ausbauchung 10 eine entsprechende Pressung besteht, kann sich das. Kopfstück 21 infolge seiner geometrischen Abmessungen nicht mehr weiter nach außen bewegen. Dann ist die \ at the same time the annular bulge 10 of the pipe 3 is created. As soon as this process has progressed to such an extent that the bulge 10 in the exit area of the bore 2 is pressed against the pipe-side wall surface 6 and there is also a corresponding pressure between the shaft end 9 and the bulge 10, the head piece 21 can no longer move outwards due to its geometric dimensions. Then the \

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Nietung beendet, und der Zugdorn 20 kann nach rückwärts aus dem Rohr 3 herau.ogestoßen werden. Zweckmäßiger ist es jedoch, den Zug am Zugdorn 20 so lang«* aufrechtzuerhalten, bis das Kopfstück 21 an einer zwischen dem Kopfstück und dem Dornschaft 22 angeordneten Sollbruchstelle 23 abreißt, worauf dann nur nooh das Kopfstück n-ich rückwärts aus dem Rohr 3 entfernt zu werden braucht. DadurCii vermindert sieh die Gefahr eines Steekenbleibens des Aufweiti.ngs-Werkzeugs insbesondere bei langen oder gebogenen Rohren, und vor allem wird dadurch sichergestellt, daß in jedem Fall die erforderliehe Preßkraft auf das Schaftende 9 aufgebracht wird.Riveting is completed and the mandrel 20 can be pushed backwards out of the pipe 3. However, it is more expedient to maintain the pull on the mandrel 20 until the head piece 21 breaks off at a predetermined breaking point 23 arranged between the head piece and the mandrel shaft 22, after which the head piece only needs to be removed backwards out of the pipe 3. This reduces the risk of the expansion tool getting stuck, particularly with long or curved pipes, and above all it ensures that the necessary pressing force is applied to the shaft end 9 in every case.

Blindniete der in Fig. 1A gezeigten Art sind bekannt. Bei ihrem bestimmungsgemäßen Einsatz wird jedoch das nach rückwärts aus der Bohrung herausragende Schaftteil länger bemessen . als das Kopfstück des Zugdorns, damit das Kopfstück bei der Nietung vollständig in das Sehaftende hineingezogen wird und nach dem Aufreißen des Dornsehaftes als Füllstift mit Klemmsitz im Sehaftende verbleibt. Da dies für die Zwecke der erfindungsgemäßen Rohrbefes£igung nicht zulässig ist, muß darauf geachtet werden, daß das aus der Bohrung herausragende Schaftteil ausreichend kurz bemessen ist und das Kopfstück des Zugdorns nicht einklemmen kann.Blind rivets of the type shown in Fig. 1A are known. When used as intended, however, the shaft part protruding backwards from the hole is dimensioned longer than the head of the mandrel so that the head is completely drawn into the end of the blind rivet during riveting and remains in the end of the blind rivet as a filler pin with a clamping fit after the mandrel shaft has been torn open. Since this is not permissible for the purposes of the pipe fastening according to the invention, care must be taken to ensure that the shaft part protruding from the hole is dimensioned sufficiently short and cannot clamp the head of the mandrel.

Vorzugsweise ist die rohrseitige Wandungsfläche 6 im Austrittsbereich der Bohrung 2 mit einer trompetenförmigen Einsenkung 12 versehen, die ggfs. auch konisch und im einfachsten Fall eine mehr oder weniger starke Anfasung sein kann. Diese Bin« Senkung 12 stellt eine besonders günstige Anlägefläche für die Ausbauchung 10 des Rohres 3 dar, weil sie die unter Pressung stehende Dichtfläche vergrößert und zugleich die Gefahr einer Kerbbeanspruchung des Rohres 3 im Austrittsbereich der Bohrung 2 vermindert. Damit ist die Einsenkung 12 als Teil der rohrseitigen Wandungsfläche 6 anzusehen, so daß als "Länge der Bohrung" für die Bemessung der Länge des Nietschaftes nur der zylindrische Teil der Bohrung 2 zählt.Preferably, the pipe-side wall surface 6 in the exit area of the bore 2 is provided with a trumpet-shaped depression 12, which may also be conical and, in the simplest case, a more or less pronounced chamfer. This bevel-shaped depression 12 represents a particularly favorable contact surface for the bulge 10 of the pipe 3, because it increases the sealing surface under pressure and at the same time reduces the risk of notch stress on the pipe 3 in the exit area of the bore 2. The depression 12 is therefore to be regarded as part of the pipe-side wall surface 6, so that only the cylindrical part of the bore 2 counts as the "length of the bore" for the purpose of determining the length of the rivet shaft.

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Der in Fig. 1A dargestellte Blindniet ist, weil das Kopfstück 21 nach rückwärts aus dem Rohr 3 entfernt werden muß, für einseitige Rohrbefestigungen bestimmt, wie sie beispielsweise in Dampfgeneratoren benötigt werden. Für beidendige Rohrbefestigungen beispielsweise in Wärmetausehern ist dagegen eine Rohrbefestigung mit Hilfe eines Durohzieh-Blindniets zweckmäßiger.The blind rivet shown in Fig. 1A is intended for one-sided pipe fastenings, as are required, for example, in steam generators, because the head piece 21 must be removed backwards from the pipe 3. For pipe fastenings at both ends, for example in heat exchangers, however, a pipe fastening using a pull-through blind rivet is more appropriate.

Der Einsatz eines - ebenfalls für sieh bekannten -Dupchzieh-Blindniets 4¹ zum Zweoke der Rohrbefestigung ist in Fig. 2 veranschaulicht, wobei Fig. 2 A den Zustand vor der Nietung und Fig. 2B die fertige Rohrbefestigung zeigen. In Fig. 2A ist zu erkennen, daß sieh der Niet 4* von dem Niet 4 gemäß Fig. 1 im wesentlichen darin unterscheidet, daß der Nietsohaft 8* eine sieh zum Schaftende 9* hin verjüngende öffnung 13a besitzt, und daß der Durohmesser des Kopfstückes 21* des Zugdorns 20* mit dem grüßten Innendurchmesser des Nietschaftes 8* übereinstimmt. Außerdem ist keine Sollbruchstelle 2wisehen dem Kopfstück 21* und dem Dornsehaft 22* vorhanden.The use of a - also known - pull-through blind rivet ⁴¹ for the purpose of pipe fastening is illustrated in Fig. 2, where Fig. 2A shows the state before riveting and Fig. 2B shows the finished pipe fastening. In Fig. 2A it can be seen that the rivet 4* differs from the rivet 4 according to Fig. 1 essentially in that the rivet shaft 8* has an opening 13a that tapers towards the shaft end 9* and that the diameter of the head piece 21* of the pulling mandrel 20* corresponds to the largest inside diameter of the rivet shaft 8*. In addition, there is no predetermined breaking point 2 between the head piece 21* and the mandrel shaft 22*.

Zur Nietung wird der Zugdorn 20* vollständig aus dem Niet 4* heraufgezogen j wobei das in den Nietschaft 8* eintretende Kopfstück 21* die Schauöffnung auf den Kopfstück-Durchmesser aufweitet, was eine MaterialVerdrängung in im wesentlichen radialer Richtung zum Rohr B hin zur Folge hat. Dadurch bildet sich zunächst am Schaftende 9* ein Schließwulst 14, der zugleich zur Bildung der Rohrausbauchung 10 fuhrt und diese fest gegen die (in diesem Fall konisch dargestellte) Einsenkung 12 im rohrseitigen Austrittsbereich der Bohrung 2 drückt. Beiffl weiteren Durchziehen des Zugdorns 20· wird dann der Nietschäft 8* Über seine gesamte Länge fest an das Rohr 3 angepreßt und bekommt eine Schaftöffnung 13b von konstantem Durchmesser. Nach dem vollständigen Herausziehen des Zugdorns 20* ist die Nietung beendet, und es ergibt sich die in Fig. 2B dargestellte Rohrbefestigung.For riveting, the mandrel 20* is pulled completely out of the rivet 4*, whereby the head piece 21* entering the rivet shaft 8* widens the inspection opening to the diameter of the head piece, which results in material being displaced in an essentially radial direction towards the pipe B. This initially forms a closing bead 14 on the shaft end 9*, which simultaneously leads to the formation of the pipe bulge 10 and presses it firmly against the depression 12 (shown conically in this case) in the pipe-side exit area of the bore 2. When the mandrel 20* is pulled through further, the rivet shaft 8* is then pressed firmly against the pipe 3 over its entire length and receives a shaft opening 13b of constant diameter. After the mandrel 20* has been completely pulled out, the riveting is finished and the pipe fastening shown in Fig. 2B is obtained.

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In den AusfUhrungsbeiSpielen gemäß Fig. 1 und 2 ist von einem Niet ausgegangen, dar einen vorgefertigten Setzkranz besitzt und mit diesem dicht an der rohrendseitigen Wandungsfläche anliegt. Ebenso kann der Setzkranz aber auch während der Nietung gebildet und gemeinsam mit dem Rohrende zur Dichtung an dar rohrendseitigen WandungsflMehe herangezogen werden. Bin Beispiel da- - für ist in Flg. 3 dargestellt. In the embodiments according to Fig. 1 and 2, a rivet is assumed which has a prefabricated setting ring and which lies tightly against the wall surface at the end of the pipe. The setting ring can also be formed during riveting and used together with the pipe end to seal the wall surface at the end of the pipe. An example of this is shown in Fig. 3.

Bei der Rohrbefestigung gemttß Fig. 3 1st, wie sieh aus Fig. 3A ergibt, die rohrendseltige Wandungen äohe 5 im Austritt·- bereich der Bohrung mit einer konischen (oder trompetenförmigen) Blnsenkung 15 versehen, die der Einsenkung 12 der rohr se It igen Wandungsfliehe entspricht. In das Rohr 3 ist ein Niet 4" eingesetzt, der aus ainem hülsenf&rmigen Schaft 8" besteht. Das äußere ' Ende 16 dieses Niets 4^B ragt etwas aus dem Rohrende 11 heraus, und das Rohrende seinerseits befindet sich außerhalb der Bohrung 2 und überdeckt die Einsenkung 15· Das innere Ende 9 des Niets 4ⁿ ■hat die schon bei Fig. 1 beschriebene Lage. Sas Aufweitungewerkzeug besteht in diesem Fall aus dem Zugdorn 20 gemäß Fig. 1 in [ Verbindung mit einem Niethalter 25, d«r mit einer konischen An-' druckfläche 26 in das äußere Ende 16 des Niets 4" eingreift. In the pipe fastening according to Fig. 3 , as can be seen from Fig. 3A, the pipe end-side wall 5 is provided in the exit area of the bore with a conical (or trumpet-shaped) countersink 15 which corresponds to the countersink 12 in the pipe side wall. A rivet 4" is inserted into the pipe 3 and consists of a sleeve-shaped shaft 8". The outer end 16 of this rivet ^4B projects slightly from the pipe end 11 and the pipe end in turn is located outside the bore 2 and covers the countersink 15. The inner end 9 of the rivet ⁴ⁿ has the position already described in Fig. 1. The expansion tool in this case consists of the mandrel 20 according to Fig. 1 in conjunction with a rivet holder 25, which engages with a conical pressure surface 26 in the outer end 16 of the rivet 4".

Zur Nietung wird der Zugdorn 20 in der schon anhand von Fig. 1 beschriebenen Weise nach außen gezogen, bis das Kopfstück 2* an der Sollbruchstelle 23 abreißt und nach rückwärts entfernt werden kann. Die während der Nietung auf den Zugdorn 20 aufgebrachte Zugkraft wird am Niethalter 25 abgestützt, so daß dieser eine gegenläufige Bewegung ausführt, wobei dessen Andruckfläche 26 in das äußere Nietende 16 eintritt und das äußere Nietende unter Bildung eines Setzkranzes -7" aufweitet. Gleichzeitig damit erfolgt eine entsprechende Aufweitung des Röhrendes 11. Nach beendeter Nietung sind, wie Fig. 3B erkennen läßt, das Rohrende 11 durch den Setzkranz 7" fest an die Einsenkung 15 und die Rohr-Ausbauchung TO durch das innere Schaftende 9 fest an die Einsenkung 12 angedrückt* For riveting, the mandrel 20 is pulled outwards in the manner already described with reference to Fig. 1 until the head piece 2* breaks off at the predetermined breaking point 23 and can be removed backwards. The tensile force applied to the mandrel 20 during riveting is supported by the rivet holder 25 so that it performs a counter-movement, with its pressure surface 26 entering the outer rivet end 16 and expanding the outer rivet end to form a setting ring -7". At the same time, the tube end 11 is expanded accordingly. After riveting is complete, as can be seen in Fig. 3B, the tube end 11 is pressed firmly against the depression 15 by the setting ring 7" and the tube bulge TO is pressed firmly against the depression 12 by the inner shaft end 9*.

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Falls gewünscht, kann der Niet ¹I" auch als Durchzieh-Blindniet ausgebildet sein. Dann hat er vor der Nietung zweckmäßig eine solche Ausgangsform, wie sie für den Nietschaft 8^f des Niets 4* in Fig. 2A beschrieben ist, und als Zugdorn kommt, dann der Zugdorn 20* gemäß Fig. 2A gemeinsam mit dem Niethalter 25 gemäß Fig. 3A zum Einsatz.If desired, the rivet ¹¹ " can also be designed as a pull-through blind rivet. Before riveting, it then has an initial shape such as that described for the rivet shaft ^8f of the rivet 4* in Fig. 2A, and the pulling mandrel 20* according to Fig. 2A is then used as a pulling mandrel together with the rivet holder 25 according to Fig. 3A.

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III! IlIII! II

Claims

Körting .Hannover AG 3^1/7 /PQto R-tya nforderungen

1. Einrichtung zur endseitigen Befestigung eines Rohres in einer Bonrung, die eine Wandung durchdringt und im Durchmesser etwa dein Rohr-Außendurchmesser entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr \3) mit einer ringförmigen Ausbauchung (10) an der rohrseitigen Fläche (6) der Wandung (1) anliegt und im Rohr ein Hohlniet (4, i» ·, H") angeordnet ist, dessen Setzkranz (7, 7¹, 7") auf der rohrendseitigen Fläche (5) der Wandung die Bohrung (2) übergreift und dessen Nietschaft (8, 8^f, 8") im Bereich der ringförmigen Ausbauchung im Rohr endet, wobei der Außendurchmesser des Schaftendes (9, 9¹) so aufgeweitet ist, daß zwischen dem Schaftende und der Rohrausbauchung (10) einerseits sowie zwischen der Rohrausbauchung und der rohrseitigen Wandungsfläche andererseits je eine unter Pressung stehende Dichtfläche existiert.1. Device for the end fastening of a pipe in a bore which penetrates a wall and has a diameter approximately equal to the outside diameter of the pipe, characterized in that the pipe (3) rests with an annular bulge (10) on the pipe-side surface (6) of the wall (1) and a hollow rivet (4, 7, 7") is arranged in the pipe, the setting ring (7, ⁷ , 7") of which overlaps the bore (2) on the pipe-end surface (5) of the wall and the rivet shaft (8, ⁸ , 8") of which ends in the area of the annular bulge in the pipe, the outside diameter of the shaft end (9, ⁹ ) being widened in such a way that a sealing surface under pressure exists between the shaft end and the pipe bulge (10) on the one hand and between the pipe bulge and the pipe-side wall surface on the other hand.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß die rohrseitige Wandungsfläche (6) im Austrittsbereich der Bohrung (2). als konische oder'trompetenförmige Einsenkung (12) in die Bohrung ausgebildet ist und die Rohrausbauchung (10) an dieser Einsenkung anliegt.2. Device according to claim 1, characterized in that the pipe-side wall surface (6) in the exit region of the bore (2) is designed as a conical or trumpet-shaped depression (12) in the bore and the pipe bulge (10) rests against this depression.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (3) innerhalb der Bohrung (2) oder bündig3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the tube (3) is arranged inside the bore (2) or flush

mit der rohrendseitigen Wandungsfläche (5) endet und der Setz-ends with the pipe end wall surface (5) and the setting

kranz (7, 7') des Hohlniets (4, 4») an der rohrendseitigen Wandungsfläche so anliegt, daß zwischen dieser Wandungsfläche und der ihr zugewandten Setzkranzfläche eine unter Pressung stehende Dichtfläche gebildet ist.crown (7, 7') of the hollow rivet (4, 4") rests against the wall surface at the end of the pipe in such a way that a sealing surface under pressure is formed between this wall surface and the setting crown surface facing it.

4. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the pipe (3) ends outside the bore (2) and the pipe end-side wall surface (5) in the exit region of the bore is designed as a conical or trumpet-shaped depression (15) in the bore, the setting ring (7") of the hollow rivet (H") resting on the pipe end (11) and the pipe end being widened according to the shape of the depression so that a sealing surface under pressure exists between the setting ring and the pipe end on the one hand and between the pipe and the depression on the other hand.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tube (3) tightly encloses the rivet shaft (8, 8·, 8") of the hollow rivet (4, 4·, 4") over its entire length.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow rivet (4, 4 ¹ , 4") is designed as a blind rivet without a filler pin.