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Kupplungsstück und Verfahren und Zange zur Herstellung von Rohrverbindungen
Es ist bekannt, aus Metall bestehende Rohre unter Anwendung von Metallmuffen zu
verbinden, die entweder unmittelbar oder unter Anwendung einer aus Kunststoff bestehenden
Zwischenlage mittels eines zangenförmigen Werkzeuges auf die Rohrenden aufgedrückt
werden. Für derartige Verbindungsweisen bildet eine Grundbedingung, daß eine einwandfreie
dichte Verbindung jedes der beiden Rohrenden mit der verbindenden Muffe und somit
der Verbindung als Ganzes betrachtet zustande kommt.
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Eine weitere wichtige Forderung ist, daß die hergestellte Verbindung
unverdrehbar ist. Vom Montage-Gesichtspunkt ist es wichtig, daß die zur Anwendung
gelangenden Kupplungsteile ein einheitliches Ganzes bilden und nicht etwa eine Mehrzahl
Einzelteile zur Anwendung gelangen, bei denen die Unverlierbarkeit einzelner Teile
nicht gesichert ist. Diese Gesichtspunkte sind insbesondere hinsichtlich der die
mechanische Festigkeit der Verbindung gewährleistenden Metallmuffe und der die Dichtigkeit
der Kupplung gewährleistenden nichtmetallischen Zwischenlage zu beachten.
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So sieht eine bekannte Anordnung gemäß der französischen Patentschrift
882 074 im Gegensatz zu dem zuvor erörterten Gesichtspunkt vor, daß um die miteinander
zu verbindenden metallischen Rohrenden eine Manschette aus einem Plastikband gewickelt
wird und auf die gewickelte Manschette eine Metallhülse übergeschoben wird, die
an die beiden Rohrenden durch die Plastikmanschette hindurch unter welliger Verformung
der Hülse und der Rohrenden angedrückt wird.
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Es ist zur Verbindung dünnwandiger Rohre durch die USA.-Patentschrift
1678 640 bekannt, eine Innenmuffe zu verwenden, die eine in einem Querschnitt senkrecht
zur Rohrachse vieleckige Nut aufweist; das anzuschließende Rohrende wird auf diese
Muffe übergeschoben und durch eine Außenmuffe in die vieleckige Nut eingedrückt.
Eine die Dichtigkeit gewährleistende nichtmetallische Zwischenschicht findet hierbei
keine Anwendung, die Innenmulle und der Außenring bilden voneinander unabhängige
Teile, und ferner bedingt eine derartige Kupplung stets eine Verengung des Rohrinnenquerschnittes.
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Ein Kupplungsstück zur Verbindung von Rohren, bestehend aus einer
nichtmetallischen Zwischenlage zum Umschließen des Rohrendes und einem metallischen,
die Zwischenlage umgebenden Hülsenteil, das durch ein Andrückwerkzeug mitsamt der
Zwischenlage an das Rohrende andrückbar ist, kennzeichnet sich gemäß der Erfindung
dadurch, daß die nichtmetallische Zwischenlage als Muffe oder Abzweigstück aus verformbarem
Kunststoff und die Metallhülse als voneinander getrennte, der Zahl der anzuschließenden
Rohre entsprechende Andrückzwingen ausgebildet sind, die in je eine nutartige Vertiefung
am Ende der Muffe oder des Abzweigstückes vor Anschließen der Rohre einschiebbar
sind, und ihre Innenfläche unrund, vorzugsweise vieleckig oder gewellt ist und sich
dieser Innenflächenabschnitt axial von dem Ende der Muffe bzw. des Abzweigstückes
bis etwa zur Mitte der Andrückzone erstreckt.
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Zweckmäßigerweise sind an der aus verformbarem Kunststoff bestehenden
Muffe in der Achsrichtung sich erstreckende Nuten vorgesehen.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer
Rohrverbindung und eine Zange zur Durchführung eines solchen Verfahrens, die eine
besonders innige und festsitzende Rohrverbindung zu erzielen gestatten. Insbesondere
eignen sich das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Zange zur Herstellung
einer Rohrverbindung unter Anwendung eines Kupplungsstückes der vorstehenden erfindungsgemäßen
Art.
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Ein Verfahren zur Herstellung einer Rohrverbindung unter Anwendung
eines Kupplungsstückes, das aus einer nichtmetallischen Zwischenlage zum Umschließen
des Rohrendes und einem metallischen, die
Zwischenlage umgebenden
Hülsenteil besteht und durch ein Andrückwerkzeug mitsamt der Zwischenlage an das
Rohrende andrückbar ist, insbesondere unter Anwendung eines Kupplungsstückes der
vorstehend charakterisierten erfindungsgemäßen Art kennzeichnet sich gemäß der Erfindung
dadurch, daß die Zwingenteile und die von diesen umschlossenen Rohrenden erst durch
eine zur Einwirkung gebrachte Kraft in einer ersten Richtung oval und anschließend
durch eine zu der Richtung der erstgenannten Kraft senkrecht wirkende Kraft auf
einen über den Umfang gleichmäßigen Querschnitt verformt werden.
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Es ist bekannt, zur Herstellung von Rohrverbindungen, die aus einer
auf die Rohrenden überschiebbaren und an die Rohrenden andrückbaren und mit denselben
verformbaren Muffe bestehen, eine Andrückzange zu verwenden, die zwei um eine Achse
schwenkbare Zangengriffe aufweist, auf denen je ein Verbindungshebel mittels eines
Bolzens gelagert ist; die Zange weist Zangenbacken mit je einer der Form der fertigen
Rohrverbindung entsprechenden Ausnehmung auf, die bei Verschwenken der Zangengriffe
in die offene Stellung bzw. in die Schließstellung bewegbar sind, wobei zwei parallele
Platten vorgesehen sind, auf denen sowohl die Verbindungshebel als auch die Zangenbacken
gelagert sind, und Federn die Zangenbacken in die Offenstellung beaufschlagen.
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Eine erfindungsgemäße Andrückzange zur Herstellung einer Rohrverbindung
unter Anwendung eines Kupplungsstückes, das aus einer nichtmetallischen Zwischenlage
zum Umschließen des Rohrendes und einem metallischen, die Zwischenlage umgebenden
Hülsenteil besteht und durch ein Andrückwerkzeug mitsamt der Zwischenlage an das
Rohrende andruckbar ist, insbesondere unter Anwendung eines Kupplungsstückes der
vorstehend charakterisierten erfindungsgemäßen Art, bestehend aus zwei um eine Achse
schwenkbaren Zangengriffen, auf denen je ein Verbindungshebel mittels eines Bolzens
gelagert ist, und aus mit je einer der Form der fertigen Rohrverbindung entsprechenden
Ausnehmung versehenen Zangenbacken, die bei Verschwenken der Zangengriffe in Offen-
oder Schließstellung bewegbar sind, sowie aus zwei parallelen Platten, auf denen
sowohl die Verbindungshebel als auch die Zangenbacken gelagert sind und aus Federn,
die die Zangenbacken in Offenstellung beaufschlagen, kennzeichnet sich gemäß der
Erfindung dadurch, daß am Scheitelpunkt der Zangengriffe ein Schieber über einen
Bolzen befestigt ist und der Schieber an seinem freien Ende eine nach innen gewölbte
Vertiefung und zwischen den beiden Enden eine längliche Öffnung aufweist, in die
ein die Axialverschiebung des Schiebers begrenzender Stift eingreift, und seine
Breite so abgestuft ist, daß eine die Zangenbacken beim Zusammendrücken der Andruckzange
nach außen gegen die Kraft der auf den parallelen Platten gelagerten Federr. drückender
Vorsprung entsteht.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung
im Zusammenhang mit den Figuren erörtert. Von diesen zeigt F i g. 1 eine auseinandergezogene
Darstellung der Verbindung von zwei Rohrleitungen mittels einer die beiden Leitungen
flüssigkeitsdicht verbindenden Muffenanordnung, F i g. 2 einen vergrößerten Längsschnitt
der in F i g. 1 vorgesehenen Muffe, F i g. 3 und 4 Längsschnitte weiterer erfindungsgemäßer
Verbindungsmuffen, F i g. 5 eine perspektivische Darstellung eines zum Andrücken
einer erfindungsgemäßen Verbindungsmuffe dienenden Werkzeuges, F i g. 6 einen Längsschnitt
durch das erfindungsgemäße Werkzeug, F i g. 7 eine Seitenansicht des Werkzeuges
gemäß F i g. 5 bzw. 6, F i g. 8 bis 10 vergrößerte Längsschnitte durch Teile des
erfindungsgemäßen Werkzeuges, welche die Arbeitsweise veranschaulichen, F i g. 11
einen Längsschnitt der in F i g. 1 und 2 dargestellten Muffenverbindung in verarbeitetem
Zustand, F i g. 12 einen Längsschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Werkzeuges, F i g. 13 einen Teilschnitt einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Werkzeuges, F i g. 14 und 15 Längsschnitte durch weitere Ausführungsformen von Muffenverbindungen
von Rohrleitungen, F i g. 16 und 18 Querschnitte von erfindungsgemäßen Verbindungsmuffen,
F i g. 17 und 19 Querschnitte der in F i g. 16 und 18 dargestellten Muffen in verarbeitetem
Zustand, F i g. 20 einen Längsschnitt durch eine Muffenverbindung entsprechend F
i g. 19, F i g. 21 und 22 Draufsichten auf erfindungsgemäße Verbindungsmuffen.
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In F i g. 1 bezeichnen 1 und 2 die Enden von zwei eine Druckflüssigkeit
führenden Leitungen, die aus einer Kupfer-Aluminium-Legierung, aus Stahl oder Kunststoff
bestehen können und flüssigkeitsdicht miteinander verbunden werden sollen. Zur Verbindung
dient eine Muffe 4, die aus verformbarem, nichtmetallischem Material, beispielsweise
aus Nylon oder Polypropylen besteht und zwei miteinander in Verbindung stehende
Bohrungen aufweist, die einen etwas größeren Durchmesser haben als der Außendurchmesser
der Leitungen 1 und 2, so daß die Enden derselben in die Muffe 4 eingesteckt werden
können. Gemäß F i g. 2 hat die Muffe 4 an ihrer Innenseite eine Verengung 5, die
als Anschlagschulter wirkt und die Einstecktiefe der Enden der anzuschließenden
Rohrleitungen 1, 2 begrenzt. Die Muffe 4 hat ferner ringförmige Vertiefungen
6 geringeren Außendurchmessers, in welche als Zwingen wirkende Hülsen 3 aus einem
verformbaren Material, beispielsweise weichem Kupfer, einsetzbar sind, wobei hervorspringende
ringförmige Absätze 7 die Hülsen 3 in den Vertiefungen 6 festlegen. Die Vorderkanten
der Muffe 4 können abgeschrägt sein, damit sich die als Zwingen wirkenden Hülsen
3 leichter aufschieben lassen. Gemäß F i g. 3 und 4 kann die Verbindungsmuffe auch
in Form eines Winkelstückes 4a bzw. T-Stückes 4 b ausgebildet sein.
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F i g. 16 zeigt einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Verbindungsmuffe.
Die Muffe 47 hat den Querschnitt eines Vielecks und eine Mehrzahl flacher winkelmäßig
versetzter Vertiefungen. Statt daß die Flächen der Innenwandung flach sind, können
sie auch gewölbt sein.
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F i g. 17 zeigt die in F i g. 16 dargestellte Verbindungsmuffe in
angedrücktem Zustand, wobei das Ende der Rohrleitung mit 1 bezeichnet ist.
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F i g. 18 zeigt im Querschnitt eine Verbindungsmuffe, bei der die
Muff;, 49 an der Innenwandung
federnutenartige Vorsprünge und dazwischen
befindliche Vertiefungen 50 aufweist, wobei die Seitenflächen der Vertiefungen je
um 301 winkelmäßig versetzt sind.
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F i g. 19 zeigt die in F i g. 18 dargestellte Verbindungsmuffe im
angedrückten Zustand.
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Bei den Ausführungsformen der F i g. 16 und 18 erstrecken sich zweckmäßigerweise
die flachen Abschnitte des Vielecks, das durch die Innenwandung des Teiles
47 bzw. die Vertiefungen 50 bestimmt ist, von einem Ende der Verbindungsmuffe
bis etwa in die Mitte der Zone, die in der für F i g.16 maßgeblichen F i g. 20 dargestellt
ist. Gemäß den F i g.17 und 19 wird das Ende der Anschlußleitung 1 deformiert infolge
des Andrückvorganges, so daß dasselbe sowohl innen als auch außen im Querschnitt
vieleckig wird. Es hat sich gezeigt, daß dadurch sowohl die Zugfestigkeit als auch
die Festigkeit gegenüber Verdrehungen vergrößert wird. Zu demselben Zweck kann die
Verbindungsmuffe eine gewellte Innenfläche 51 gemäß F i g. 21 oder eine gezahnte
Innenfläche 52
gemäß F i g. 22 haben.
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Die Innenflächen der Hülse 3 können auch von unrunder gebrochener
Form sein, beispielsweise vieleckig oder gezahnt, ähnlich wie es im Zusammenhang
mit den Muffen 47 und 49 in den F i g. 16 und 18 gezeigt ist.
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F i g. 14 zeigt eine Muffenverbindung 40, bestehend aus einer
aus verformbarem Metall bestehenden Muffe 41, beispielsweise einer Muffe
bestehend aus ; Kupfer oder Aluminium, die an ihren Enden einen stärkeren Innendurchmesser
hat zur Aufnahme der Hülsen 42 aus einem nichtmetallischen verformbaren Material,
beispielsweise aus Nylon oder Polypropylen, wobei die Enden der anschließenden Rohrleitungen
in die genannten Hülsen 42 einsteckbar sind. Die Muffe 41 hat die in F i g. 14 dargestellte
Form und wird an die Enden der Rohrleitungen 1 und 2 angedrückt.
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F i g. 15 zeigt eine beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium bestehende
verformbare Metallhülse 45, die eine aus nichtmetallischem Material, beispielsweise
aus Nylon oder Polypropylen, bestehende verformbare Muffe 44 umschließt und
auf die Enden der beiden Rohrleitungen 1 und 2, welche in die Öffnungen der Muffe
44 eingesteckt sind, angedrückt ist.
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Die Verbindungsmuffen gemäß F i g. 14 und 15 eignen sich, wenn die
Anwendung eines verformbaren nichtmetallsichen Materials an der Außenseite aus Gründen
der Beschädigungsmöglichkeit sich verbietet, wenn beispielsweise .die Gefahr besteht,
daß Nagetiere die Muffe annagen. Das Befestigen der Verbindungsmuffe kann ebenfalls
mit dem vorstehend beschriebenen Werkzeug erfolgen.
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F i g. 5 bis 7 zeigen ein Werkzeug zum Herstellen der erfindungsgemäßen
Muffenverbindung.
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Das Werkzeug besteht aus einem in der Längsrichtung verschiebbaren
Schieber 8 und den Zangenbacken 9, wobei der Schieber 8 eine gewölbte Vertiefung
10 sowie eine längliche Öffnung 11 aufweist und in die letztere ein
Stift 12, der zwischen den parallelen Platten 13 angeordnet ist, eingreift. Der
Schieber 8 hat abgeschrägte Flächen 14 und ist mittels eines Bolzens 15 an seinem
unteren Ende schwenkbar mit dem einen Ende der beiden Werkzeuggriffe 16 verbunden.
Verbindungsstücke 17 sind an ihrem einen Ende mittels eines Bolzens 19 je am einen
Ende der Handgriffe 16 befestigt, wobei die Bolzen 19 im Abstand von dem Bolzen
15 angeordnet sind.
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Jede Backe 9 ist schwenkbar mit den Platten 13 mittels Bolzen
20 verbunden; die Backen haben eine nach innen gewölbte Fläche 21, die sich
an einen geradlinigen Wandabschnitt 22 anschließt, wobei der Radius der gewölbten
Fläche 21 gleich dem Radius der gewölbten Vertiefung 10 ist. Eine jede Backe
weist an ihrem unteren Ende einen Schlitz 23 (vgl. F i g. 7) auf; ferner sind eine
Rolle 24 auf Bolzen 25
und, am anderen Ende der Backen, Anschlagflächen
26 vorgesehen. Federn 27 auf Bolzen 28 wirken je gegen eine Nut an der einen der
Rollen 24, während das andere Ende jeder Feder gegen einen Stift 29 wirkt, der die
Platten 13 durchsetzt, so daß eine jede Rolle 24 in Richtung auf den Schieber 8
vorgespannt ist. Eine Ratsche 30 entsprechend dem USA.-Patent 2 618 993 ist an den
Handgriffen 16 vorgesehen. Diese Ratschenvorrichtung bewirkt, daß die Griffe bis
zu einer vorbestimmten Stellung zusammengedrückt werden müssen, bevor es möglich
ist, die Zangenbacken wieder zu öffnen.
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Bei der Ausführungsform gemäß den F i g. 6 und 10 ist der Abstand
zwischen den geraden Flächenteilen 22, wenn die Flächen 26 der Backen 9 aneinander
anliegen, doppelt so groß wie der Radius der Vertiefung 10.
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Es soll nunmehr unter Bezugnahme auf die F i g. 1 und 2 und 8 bis
11 die Betätigung des erfindungsgemäßen Werkzeuges beschrieben werden. Sind gemäß
F i g. 2 die als Zwingenteile wirkenden Hülsen 3 auf die Verbindungsmuffe
4 aufgeschoben, so werden die Enden der Rohrleitungen 1 und 2 in die Verbindungsmuffe
4 von entgegengesetzten Seiten her eingeschoben, bis sie an dem Vorsprung
5 anliegen. Es werden nunmehr die Griffe des Werkzeuges so geöffnet, daß durch die
Verbindungsstücke 17 die Backen 9 von dem Schieber 8 entfernt
und geöffnet werden, bis der Bolzen 12 am oberen Ende des Schlitzes
11, wie F i g. 8 zeigt, anliegt und die Rollen 24 gegen die Flächen 14 des
Schiebers 8 sich anlegen; es werden die Backen 9 um die Bolzen 20 durch die Federn
27 nach außen geschwenkt, so daß die Backen 9 sich gemäß F i g. 8 in geöffneter
Stellung befinden und die Flächen 26 der Backen 9 im Abstand voneinander liegen.
Es wird das eine Ende der Verbindungsmuffe 4 durch den Zwischenraum zwischen
den Flächen 26 eingeführt, bis die Muffe zwischen den Backen 9 liegt. Es werden
dann die Griffe 16 zusammengedrückt, so daß die Flächen 10
und 21 sich
aufeinander zu bewegen und die Rollen 24 voneinander weg an den Nockenflächen 14
bewegt werden, wodurch die Flächen 26 der Backen 9 wieder in Berührung miteinander
gebracht werden, wenn die Handgriffe vollständig zusammengedrückt sind. Dann wird
der Ratschenmechanismus 30 wieder freigegeben, so daß die Handgriffe wieder geöffnet
werden können. Bei dem Schließen der Handgriffe werden die Hülse 3 und das von der
Hülse 3 umschlossene Teil der Verbindungsmuffe 4 gemäß F i g. 9 zwischen
den Flächen 22 zunächst zusammengedrückt, wobei eine Verformung zu einem ovalen
Querschnitt bestimmt durch die gewölbte Vertiefung 10 und die Flächen
21 und 22 sich ergibt. Wenn die Handgriffe des Werkzeuges nun vollständig
in ihre Schließstellung gedrückt werden, in der der Bolzen 12 am unteren Ende der
Öffnung 11 anliegt, wobei
die Hülse 3 und das von der Hülse 3 umschlossene
Teil der Muffe 4 zusammengedrückt und axial herausgepreßt werden und schließlich
im Querschnitt gemäß F i g. 10 den durch die Vertiefung 10 und die Flächen
21 bestimmten kreisförmigen Querschnitt annehmen. Darauf wird der erörterte Andrückvorgang
an der anderen Hülse 3 am anderen Ende der Muffe 4 durchgeführt.
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Durch den Andrückvorgang ergibt sich, daß der Innendurchmesser einer
jeden Hülse 3 so stark reduziert wird, daß sich eine flüssigkeitsdichte Verbindung
der Muffe 4 mit den Rohrleitungen 1 und 2 ergibt. F i g. 11 zeigt im axialen Schnitt
die auf diese Weise erzielte Muffenverbindung. Die auftretende Reduktion des Innenquerschnittes
der Hülse 3 bedingt eine entsprechende ungefähr 10% betragende Reduktion der Querschnittsfläche
der Muffe 4. Gegebenenfalls kann, um zu verhindern, daß die Enden der Rohrleitungen
1 und 2 unter dem beim Andrücken zur Einwirkung gebrachten Druck zusammenfallen,
ein harter Hohlkörper, beispielsweise ein hohler Niet, in die Enden der Rohrleitungen
so eingesetzt werden, daß der Rohrniet vor dem Andrücken unter der Hülse 3 liegt.
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Gemäß F i g. 12 können die Rollen 24 in Wegfall kommen und
die Werkzeugbacken Ansatzlappen 31 aufweisen, welche gegen die Außenflächen des
Schiebers wirken. Im übrigen entspricht das in F i g.12 dargestellte Werkzeug dem
zuvor erörterten.
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Gemäß F i g. 13 können die Platten 13 Fortsätze 32 aufweisen, die
mit entsprechenden Backen 9' und zwei Ausnehmungen 10', 10" des Schieberteiles
des Werkzeuges zusammenwirken, so daß sich Muffenverbindungen verschiedener Größe
mit dem Werkzeug verarbeiten lassen.
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Es können die Flächen 21 und 22 und die gewölbte Vertiefung
10 parallel zur Ebene der Platten 9 Schlitze aufweisen, so daß die als Zwingen
wirkenden Hülsen an axial auseinanderliegenden Zonen unter Druck gesetzt werden.