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    • 专利摘要:

    公开号:WO1985000646A1
    申请号:PCT/CH1984/000114
    申请日:1984-07-12
    公开日:1985-02-14
    发明作者:Hans Boss；Jürg Pfister (deceased)
    申请人:Pfister, Lisa legal representative of Pfister, Jür；
    IPC主号:F16L13-00
    专利说明:
    [0001] Kupplungsvorrichtung zur Herstellung einer permanenten
    [0002] Rohrverbindung
    [0003] Kupplungsvorrichtungen zur Herstellung einer permanenten Rohrverbindung, bei der die Rohrendpartie durch zonenweise Kaltverformung mittels eines achsial zu verschiebenden Pressringes zu einer formschlüssigen, dichten Verbindung mit einem Stutzen eines Rohrformstückes verpresst wird, sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt, z.B. aus den US-Patentschriften 3 14-9 860, 3 375 026, 3 498 648, 3 528 689 und 4 061 367.
    [0004] Mit Hilfe einer Kupplungsvorrichtung dieser Art lässt sich auf einfache Weise und mit verhältnismässig wenig Zeit- und Materialaufwand eine Rohrverbindung mit guten physikalischen Eigenschaften, wie hoher mechanischer Festigkeit und hohem Grad an Dichtigkeit herstellen.
    [0005] In der Praxis hat es sich allerdings gezeigt, dass bei derartigen Rohrverbindungen in gewissen Anwendungsfällen die Güte der genannten physikalischen Eigenschaften auf die Dauer nicht erhalten bleibt, sondern sich vielmehr durch Korrosions- und Erosionseinflüsse in verhältnismässig kurzer Betriebszeit in einem unzulässigen Masse verringern können, so dass es zu einem Bruch der Rohrverbindung kommt.
    [0006] Befindet sich die Rohrendpartie innerhalb des Stutzens, wie z.B. bei den Rohrverbindungen nach den US-Patentschriften 3 375 026 (Fig. 3) und 4 061 367 (Fig. 5), so entstehen bei hoher Geschwindigkeit eines durch die Rohrleitung strömenden flüssigen Mediums Turbulenzen an der Stirnseite der Rohrendpartie bzw. an der Stossstelle zweier Rohrenden infolge von Absätzen oder Spalten. Diese Turbulenzen führen an der Innenwandung des Stutzens zu Erosionseffekten, d.h. vom Stutzen (und von der Rohrendpartie) wird Material abgetragen, bis der Stutzen schliesslich zu Bruch geht. Bei geeigneter Konstruktion der Kupplungsteile und präziser Herstellung der Rohrverbindung Hesse sich dieser Mangel zwar weitgehend beheben. Dabei kommt es vor allem auf einen präzisen Zuschnitt des Rohrendes an. In allen Anwendungsfällen, in denen die Rohrverbindung nicht fabrikmässig hergestellt wird, z.B. auf Baustellen, besteht jedoch keine Gewähr für die Einhaltung der verlangten hohen Präzision.
    [0007] Weniger Probleme in dieser Beziehung ergeben sich bei Rohrverbindungen mit ausserhalb des Stutzens angeordneter Rohrendpartie, z.B. gemäss den US-Patentschriften 3 528 689 (Fig. 3) und 4 061 367 (Fig. 10). Bei diesen Ausführung'sformen befinden sich an der Innenwandung des Rohrformstückes mit dem oder den Stutzen keine Unstetigkeiten im achsialen Querschnittsverlauf. Hingegen ist hier die Verbindungszone am Stutzenende gefährdet, da durch kapillares Eindringen von Leitungsflüssigkeit in den Spalt zwischen dem Stutzen und der diesen im Gleitsitz umgebenden Rohrwandung Spaltkorrosion auftreten kann, wobei das Rohr von innen her angegriffen und allmählich zerstört wird. Eine unstetige Aenderung des Durchflussquerschnittes am Stutzenende kann überdies ebenfalls zu Turbulenzen und demzufolge zu einer Erosion in dieser Verbindungszone führen.
    [0008] Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Kupplungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art, bei der die vorher erläuterten Nachteile vermieden werden können, um eine höhere Lebensdauer der Rohrverbindung zu erreichen.
    [0009] Ausgehend von der in Fig. 5 der US-Patentschrift 3528689 dargestellten Lösung, betrifft die hier beschriebene Erfindung eine Kupp lungsvorrichtung zur Herstellung einer permanenten Rohrverbindung gemäss dem folgenden Patentanspruch 1.
    [0010] Der Spalt zwischen Stutzen und Rohrendpartie und damit die Gefahr einer Spaltkorrosion lässt sich durch eine am Stutzenende wirksame Pressverbindung dieser Teile vermeiden. Dementsprechend besteht die Erfindung darin, dass der Pressring an seinem hinteren Ende einen ringförmigen Innenwulst aufweist, der beim Aufpressen des Pressringes auf die Hülse das Hülsenmaterial am hinteren Hülsenende radial nach innen verdrängt, und dass die Länge des Stutzens in bezug auf die Länge des Pressringes und damit auf die achsiale Lage der am hinteren Hülsenende entstehenden ringförmigen Einbuchtung in der Rohrendpartie so gewählt ist, dass das freie Ende des Stutzens den tiefsten Punkt dieser Einbuchtung nicht überragt.
    [0011] Auf diese Weise besteht bei ordnungsgemässer Herstellung der Rohrverbindung die Gewähr, dass am Stutzenende eine Pressverbindung und somit kein Spalt zwischen Rohrendpartie und Stutzen entsteht.
    [0012] Der Stutzen ist vorzugsweise als glatter Hohlzylinder ausgebildet, im Gegensatz zum Stutzen nach Fig. 5 der US-Patentschrift 3 528 689, der zur Erzielung einer formschlüssigen Verbindung mit der Rohrendpartie an seiner Aussenseite eine Ringnut aufweist. Eine Verformung des Stutzens bei der Herstellung der Rohrverbindung ist dabei nicht vorgesehen. Die Wandstärke des Stutzens ist dementsprechend gross, wodurch im Bereich der Rohrverbindung eine verhältnismassig starke Erhöhung der Durchflussgeschwindigkeit des strömenden Mediums und damit eine erhöhte Gefahr von Erosion verursachenden Turbulenzen an der Stutzeneintrittskante auftreten. Demgegenüber ist die Wandstärke des glatten Stutzens kleiner zu halten, damit bei der Herstellung der Rohrverbindung eine gemeinsame Verformung der Rohrendpartie und des Stutzens ermöglicht wird. Dabei wird zugleich die Erosionsgefahr vermindert.
    [0013] Eine weitere Herabsetzung der Erosionsgefahr lässt sich dadurch erzielen, dass am freien Ende des Stutzens dessen Innenwand wenigstens annähernd bis zum Schnitt mit dessen Aussenwandung allmählich erweitert ist. Auf diese Weise ist es möglich, innerhalb der Rohrverbindung einen achsialen Querschnittsverlauf zu erreichen, der praktisch keine Unstetigkeiten aufweist, die Turbulenzen herbeiführen könnten.
    [0014] Wenn der Stutzen als glatter Hohlzylinder ausgebildet ist, kann unter Umständen die Zugspannung im aufgepressten Pressring übermässig hoch und das verpresste Material der Hülse, der Rohrendpartie und des Stutzens stellenweise bis über die Fliessgrenze beansprucht werden.
    [0015] Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann der Stutzen an seiner Aussenseite wenigstens eine Ringnut zur Aufnahme von durch den Pressring verdrängtem Material aufweisen.
    [0016] Auf diese Weise gelingt es, mit einem geringeren Pressdruck des Pressringes eine formschlüssige und dichte Verbindung zwischen Rohrendpartie und Stutzen zu erreichen. Zugleich wird der zum Aufpressen des Pressringes erforderliche Zangendruck vermindert. Der Stutzen wird weniger verformt, so dass mit geringerer Verformungsarbeit der gewünschte Grad an Formschlüssigkeit erreicht wird, um bei einer auf die Kupplungsvorrichtung ausgeübten Zugbelastung ein Lösen der Rohrendpartie vom Stutzen zu verhindern. Infolge der geringeren Verformung des Stutzens bleibt ausserdem der Durchflussquerschnitt des Rohrformstückes praktisch konstant. Gezogene und gepresste Rohre können an der Innenwandung von der Fabrikation herrührende Längsrillen aufweisen, die bei der Kaltverformung in der Kupplungszone nicht vollständig verschwinden und zu undichten Verbindungsstellen führen können. Diesem Uebelstand lässt sich dadurch abhelfen, dass der Stutzen an seiner Aussenseite im Bereich einer Ringnut wenigstens eine Umfangsrippe mit scharfkantiger Krone aufweist. Durch diese Massnahme werden allfällige Längsrillen beim Verpressen der Rohre unterbrochen und abgedichtet. Zweckmässigerweise werden die Umfangsrippen dort angeordnet, wo der Pressdruck am grössten ist.
    [0017] In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung im Längsteilschnitt dargestellt. Die Figuren 1 und 2 zeigen je eine Kupplungsvorrichtung der Verbindung zweier Rohre miteinander. Die linke Seite jeder Figur zeigt die Teile der Kupplungsvorrichtung im montierten Zustand vor dem Aufpressen des Pressringes, während auf der rechten Seite dieser Figuren die fertige Rohrverbindung dargestellt ist. Die Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Rohrformstückes.
    [0018] Die Kupplungsvorrichtung nach Figur 1 besteht pro Rohrverbindung aus einem Stutzen 1 eines Rohrformstückes 2, einer Hülse 3 und einem Pressring 4« Der Stutzen 1 ist als glatter Hohlzylinder ausgebildet und wird in die gerade verlaufende Rohrendpartie 5 eingesetzt. Das Rohrformstück 2 besitzt einen Flansch 6, an dem die Rohrendpartie 5, die Hülse 3 und der Pressring 4 zum Anschlag kommen. Die auf die Rohrendpartie 5 aufzuschiebende Hülse 3 ist mit einem ringförmigen Aussenwulst 7 versehen. Beim Aufpressen des Pressringes 4 in Pfeilrichtung wird die Hülse 3 verformt, so dass das Hülsenmaterial in der Wulstzone 8 radial nach innen verdrängt wird, wobei die Rohrendpartie 5 und der Stutzen 1 an dieser Stelle eine ringförmige Einbuchtung 9 erfahren und dabei zu einer formschlüssigen, dichten Verbindung miteinander verpresst werden.
    [0019] Der Pressring 4 weist an seinem hinteren Ende einen ringförmigen Innenwulst 10 auf, der beim Aufpressen des Pressringes 4 auf die Hülse 3 das Hülsenmaterial am hinteren Hülsenende radial nach innen verdrängt. Dabei entsteht eine weitere ringförmige Einbuchtung 11 in der Rohrendpartie 5 und im Stutzen 1 und eine Verpressung dieser Teile am Hülsenende. Die Länge des Stutzens 1 ist nun in bezug auf die Länge des Pressringes 4 und damit auf die achsiale Lage der Einbuchtung 11 so gewählt, dass das freie Ende des Stutzens 1 nicht über den tiefsten Punkt der Einbuchtung 11 hinausragt. Damit soll erreicht werden, dass der Grad der am Hülsenende auf den Stutzen 1 ausgeübten Pressung am Ende des Stutzens am höchsten ist, so dass es zu einer Kaltverschweissung kommt. Um einen möglichst steten Uebergang des Durchflussquerschnittes am Stutzenende zu erzielen, soll das Stutzenende 12 keine Stirnfläche, sondern bloss eine Stirnkante aufweisen. Zu diesem Zweck ist die Innenwandung des Stutzens 1 wenigstens annähernd bis zum Schnitt mit dessen Aussenwandung allmählich erweitert.
    [0020] Unter Umständen kann es zweckmässig sein, die Stossstelle am Flansch 6 des Rohrformstückes 2 gegen das Eindringen flüssiger oder gasförmiger Medien von aussen an die Verbindungsstelle zwischen Rohrendpartie 5 und Rohrformstück 2 zu schützen. Eine diesbezügliche Abdichtung erfolgt zweckmässig wiederum durch eine mittels des Pressringes 4 herbeigeführte Verpressung. Die Hülse 3 weist zu diesem Zweck an ihrem vorderen Ende einen weiteren ringförmigen Aussenwulst 13 auf, der beim Aufpressen des Pressringes 4 auf die Hülse 3 radial nach innen auf den Randteil 14 der Rohrendpartie 5 gepresst wird. Am Randteil 14 ist das Rohr konisch ausgebohrt, um das Einsetzen des Stutzens 1 in die Rohrendpartie 5 zu erleichtern.
    [0021] Die Kupplungsvorrichtung nach Figur 2 besteht pro Rohrverbindung aus einem Stutzen 21 eines Rohrformstückes 22, einer Hülse 23 und einem Pressring 24. Der Stutzen 21 ist hohlzylinderförmig ausgebildet und wird in die gerade verlaufende Rohrendpartie 25 eingesetzt. An der Aussenseite des Stutzens 21 sind zwei Ringnuten 35 und 36 zur Aufnahme von durch den Pressring 24 verdrängtem Material vorgesehen. Das Rohrformstück 22 besitzt einen Flansch 26, an dem die Rohrendpartie 25, die Hülse 23 und der Pressring 24 zum Anschlag kommen. Die auf die Rohrendpartie 25 aufzuschiebende Hülse 23 ist mit einem ringförmigen Aussenwulst 27 versehen. Beim Aufpressen des Pressringes 24 in Pfeilrichtung wird die Hülse 23 verformt, so dass das Hülsenmaterial in der Wulstzone 28 radial nach innen verdrängt wird, wobei die Rohrendpartie 25 an dieser Stelle eine ringförmige Einbuchtung 29 erfährt und dabei mit dem Stutzen 21 zu einer formschlüssigen, dichten Verbindung verpresst wird.
    [0022] Der Pressring 24 weist an seinem hinteren Ende einen ringförmigen Innenwulst 30 auf, der beim Aufpressen des Pressringes 24 auf die Hülse 23 das Hülsenmaterial am hinteren Hülsenende radial nach innen verdrängt. Dabei entsteht eine weitere ringförmige Einbuchtung 31 in der Rohrendpartie 25 und im Stutzen 21 und eine Verpressung dieser Teile am Hülsenende. Die Länge des Stutzens 21 ist in bezug auf die Länge des Pressringes 24 und damit auf die achsiale Lage der Einbuchtung 31 so gewählt, dass das freie Ende des Stutzens 21 nicht über den tiefsten Punkt der Einbuchtung 31 hinausragt. Damit soll erreicht werden, dass der Grad der am Hülsenende auf den Stutzen 21 ausgeübten Pressung am Ende des Stutzens am höchsten ist, so dass es zu einer Kaltverschweissung kommt. Um einen möglichst steten Uebergang des Durchflussquerschnittes am Stutzenende zu erzielen, soll das Stutzenende 32 keine Stirnfläche, sondern bloss eine Stirnkante aufweisen. Zu diesem Zweck ist die Innenwandung des Stutzens 21 wenigstens annähernd bis zum Schnitt mit dessen Aussenwandung allmählich erweitert.
    [0023] Unter Umständen kann es zweckmässig sein, die Stossstelle am Flansch 26 des Rohrformstückes 22 gegen das Eindringen flüssiger oder gasförmiger Medien von aussen an die Verbindungsstelle zwischen Rohrendpartie 25 und Rohrformstück 22 zu schützen. Eine diesbezügliche Abdichtung erfolgt zweckmässig wiederum durch eine mittels des Pressringes 24 herbeigeführte Verpressung. Die Hülse 23 weist zu diesem Zweck an ihrem vorderen Ende einen weiteren ringförmigen Aussenwulst 33 auf, der beim Aufpressen des Pressringes 24 auf die Hülse 23 radial nach innen auf den Randteil 34 der Rohrendpartie 25 gepresst wird, wobei dieser Randteil 34 in die ringförmige Aussennut 36 des Stutzens 21 verdrängt wird.
    [0024] In der Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform eines Rohrformstückes dargestellt, welches ähnlich wie das Rohrformstück 22 in Figur 2 an der Aussenseite jedes Stutzens 41 eine Ringnut 42 aufweist. Zusätzlich sind hier im Bereich der Ringnut 42 zwei Umfangsrippen angeordnet, welche dreieckförmigen Querschnitt und dadurch eine scharfkantige Krone haben. Diese Umfangsrippen 43 dringen beim Aufpressen der Rohre in die Innenwandung derselben ein. Dadurch werden allfällige Längsrillen an der Rohrinnenwandung unterbrochen und abgedichtet. Zur Herstellung der Rohrverbindung dient bekannterweise eine Spezialzange mit auswechselbaren Greifern, die im dargestellten Beispiel entweder an einem Pressring und am Flansch des Rohrformstückes oder an den beiden Pressringen angesetzt werden.
    [0025] Die beschriebene Kupplungsvorrichtung eignet sich für Rohrverbindungen aller Art, und zwar zum Verbinden sowohl von Metall- als auch von Kunststoffrohren.
    [0026] Vorzugsweise besteht das Rohrformstück aus dem gleichen verformbaren Material wie das an dieses anzuschliessende Rohr. Ausser im Rohrleitungsbau findet die Kupplungsvorrichtung auch Anwendungsmöglichkeiten bei mechanischen Rohrkonstruktionen, z.B. im Gerüstbau.
    [0027] Die Metallrohre können z.B. aus Aluminium, Kupfer und deren Legierungen oder aus geeigneten Sorten von Stahl bestehen.
    权利要求:
    ClaimsP A T E N T A N S P R U E G H E
    1.
    Kupplungsvorrichtung zur Herstellung einer permanenten Rohrverbindjng, bei der die Rohrendpartie (5) durch zonenweise Kaltverformung mittels eines achsial zu verschiebenden Pressringes (4) zu einer formschlüssigen Verbindung mit einem in die Rohrendpartie eingesetzten Stutzen (1) eines Rohrformstückes (2) verpresst wird, wobei eine auf die Rohrendpartie aufzuschiebende Hülse (3) mit einem ringförmigen Aussenwulst (7) vorgesehen ist, die beim Aufpressen des Pressringes verformt wird, so dass das Hülsenmaterial in der Wulstzone (8) radial nach innen verdrängt wird und wobei das Rohrformstück einen Flansch (6) aufweist, an dem die Rohrendpartie, die Hülse und der Pressring zum Anschlag kommen, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressring (4) an seinem hinteren Ende einen ringförmigen Innenwulst (10) aufweist, der beim Aufpressen des Pressringes auf die Hülse (3) das Hülsenmaterial am hinteren Hülsenende radial nach innen drängt, und dass die Länge des Stutzens (1) in bezug auf die Länge des Pressringes (4) und damit auf die achsiale Lage der am hinteren Hülsenende entstehenden ringförmigen Einbuchtung (11) in der Rohrendpartie (5) so gewählt ist, dass das freie Ende (12) des Stutzens den tiefsten Punkt dieser Einbuchtung nicht überragt.
    2.
    Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen (1) als glatter Hohlzylinder ausgebildet ist,
    3.
    KupplungsVorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am freien Ende des Stutzens (l) dessen Innenwandung wenigstens annähernd bis zum Schnitt mit dessen Aussenwandung allmählich erweitert ist.
    4.
    Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (3) an ihrem vorderen Ende einen weiteren ringförmigen Aussenwulst (13) aufweist, der beim Aufpressen des Pressringes (4) auf die Hülse radial nach innen auf den Randteil (14) der Rohrendpartie (5) gepresst wird.
    5.
    Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrformstück (2) aus dem gleichen verforrabaren Material besteht wie das an dieses anzuschliessende Rohr.
    6.
    Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen (21) an seiner Aussenseite wenigstens eine Ringnut (35, 36) zur Aufnahme von durch den Pressring (24) verdrängtem Material aufweist.
    7.
    Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Ringnuten (35, 36) vorgesehen sind, von denen sich jede im Bereich eines Aussenwulstes (27, 33) der Hülse (23) befindet.
    8.
    Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen (41) an seiner Aussenseite im Bereich einer Ringnut (42) wenigstens eine Umfangsrippe (43) mit vorzugsweise scharfkantiger Krone aufweist.
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    CH394783A|CH659116A5|1983-07-19|1983-07-19|Coupling device for producing a permanent pipe connection|
    CH3947/83-4||1983-07-19||
    CH5164/83-4||1983-09-19||
    CH516483A|CH663653A5|1983-09-19|1983-09-19|Coupling device for producing a permanent pipe connection|HU300884A| HU195294B|1983-07-19|1984-07-12|Arrangement for permanent jointing tubes|
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    AT84902698T| AT33889T|1983-07-19|1984-07-12|Kupplungsvorrichtung zur herstellung einer permanenten rohrverbindung.|
    BR8406979A| BR8406979A|1983-07-19|1984-07-12|Dispositivo de engate para fabricacao de uma conexao de tubo permanente|
    NO850946A| NO163300C|1983-07-19|1985-03-11|Koplingsanordning for tilveiebringelse av en varig roerforbindelse.|
    DK112685A| DK151078C|1983-07-19|1985-03-12|Roerkobling til fremstilling af en permanent roersamling|
    FI851074A| FI78169C|1983-07-19|1985-03-18|Kopplingsanordning foer aostadkommande av en permanent roerfoerbindning.|
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