CH671083A5

CH671083A5 -

Info

Publication number: CH671083A5
Application number: CH2979/86A
Authority: CH
Inventors: Junsuke Kyomen; Masayuki Sakaguchi; Hiroto Fujii
Original assignee: Kubota Ltd
Priority date: 1984-11-15
Filing date: 1984-11-15
Publication date: 1989-07-31
Also published as: DE3490644C2; DE3490644T1; WO1986002880A1; KR890002209B1; US4898705A; KR860700228A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Rohrkupplungsteils gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es sind verschiedene Arten von Rohrverbindungen, von denen jede ein Schraub-Verbindungsstück an ihrem einen Ende hat, bekannt. Diese Rohrverbindungen können als gerades Rohr oder als Rohrbogen ausgestaltet sein, wobei ihre anderen Enden verschiedene Ausbildungen aufweisen können, z. B. eine Schraub-, Flansch-, Einsteck- od. dgl. Verbindung. Als ein typisches Beispiel für die verschiedenen Rohrverbindungen wird im folgenden auf einen kurzen Kunststoff-Rohrstutzen mit einem Schraubverbindungsstück am einen und einer Flanschverbindung am anderen Ende Bezug genommen, wobei jedoch darauf hinzuweisen ist, dass dieses Beispiel nur der Erläuterung der Erfindung dient und diese nicht auf diese Art eines Verbindungsteils in einer Rohrleitung beschränkt ist. Das Verfahren gemäss der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Vergleich mit dem Stand der Technik erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 und 2 Axialschnitte von herkömmlichen Rohrkupplungsteilen mit einer Schraubverbindung am einen Ende und einer Flanschverbindung am anderen Ende eines Rohrstutzens;

Fig. 3 einen Axialschnitt eines gemäss der Erfindung herzustellenden Rohrkupplungsteils mit einem Rohrstutzen, an dem eine Flansch- und eine Schraubverbindung mit diesem als ein Teil ausgebildet sind;

Fig. 4 (a) und 4 (b) Schnittdarstellungen zu herkömmlichen Spritzgussverfahren zur Herstellung eines einteiligen Rohrkupplungsteils mit einer Schraub- und einer Flanschverbindung;

Fig. 5 bis 7 Schnittdarstellungen zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung eines Kunststoff-Rohrkupplungsteils;

Fig. 8 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung eines Rohrkupplungsteils aus Kunststoff.

Der in Fig. 1 gezeigte Rohrkupplungsteil 1 aus Kunststoff ist einerseits mit einem Kugelventil 2 und andererseits über einen Flansch 3 mit dem (nicht gezeigten) Flansch eines Rohres oder einer Vorrichtung verbunden. Für die Verbindung mit dem Kugelventil 2 wird eine Überwurfmutter 4 verwendet, weshalb der kurze Rohrstutzen 7 des Kupplungsteils 1 mit einem Ansatzflansch 5 versehen ist, der durch einen Ringbund oder Druckkragen 6 der Überwurfmutter 4 gegen eine Stirnfläche am Kugelventil 2 gepresst wird. Zu diesem Zweck muss der Druckkragen 6 an einer Stelle vorhanden sein, die zwischen dem Ansatzflansch 5 und dem Flansch 3 liegt, d. h., der Druckkragen 6 muss mit Bezug zum Rohr-stutzen 7 verschiebbar angeordnet sein. Ein unabdingbares Merkmal eines Rohrkupplungsteils liegt somit darin, dass der Innendurchmesser Di des Druckkragens 6 kleiner sein muss als der Aussendurchmesser di des Ansatzflansches 5. Gemäss dem Stand der Technik wird die Überwurfmutter vor bzw. über dem Druckkragen so angebracht, wie das in denJP-GM-VeröffentlichungenNr. 127 477/81 und 144 873/81 offenbart ist. So werden beispielsweise bei einem Kupplungsteil 1, wie ihn die Fig. 1 zeigt, der Rohrstutzen 7 mit dem Ansatzflansch 5 einerseits und der Flansch 3 andererseits getrennt ausgebildet, dann wird die Überwurfmutter 4 über dem Rohrstutzen 7, der mit einem Aussengewinde 7a versehen ist, von der Seite dieses Gewindes her angebracht und nach Aufbringen eines Klebemittels od. dgl. auf das Gewinde 7a der Flansch 3 mit dem Rohrstutzen 7 verschraubt. Bei einem solchen kurzen Rohrstutzen mit einem Flansch liegt jedoch die Neigung vor, dass längsgerichtete Schubbelastungen, die aus Vibrationen einer Vorrichtung oder aus einer Dehnung und Zusammenziehung einer Rohrleitung rühren, konzentriert am Flansch 3 zur Wirkung gebracht werden, wobei sich innere Spannungen gegen solche äusseren Kräfte am Fussteil des Flansches 3 massieren. Da ferner das dem Anbringen des Flansches dienende Aussengewinde 7a an der Aussenumfangsfläche des Rohrstutzens 7 ausgebildet ist, fällt die erwähnte Spannungskonzentration mit dem Gewindeanfang, d. h. mit dem Absatz 7b des Aussengewindes, zusammen, so dass das Auftreten eines Risses 10 im Rohrstutzen an einer dem Fussteil des Flansches benachbarten Stelle, wie in Fig. 1 gezeigt ist, äusserst wahrscheinlich ist.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Kupplungsteil nach dem Stand der Technik sind der Flansch 3 und der Rohrstutzen 7 als ein Teil ausgebildet, während ein Ansatzflansch unter Verwendung eines Spreizringes 14 hergestellt wird. Im einzelnen wird hierzu der Aussendurchmesser d2 eines Frontendstücks 5b des Rohrstutzens 7 kleiner gemacht als der Innendurchmesser Di des Druckkragens 6 und eine umlaufende Nut oder Kehle 15 in einem gegenüber der Stirnfläche des Rohrstutzens 7 weiter innen liegenden Bereich ausgebildet. Zur Herstellung des Rohrkupplungsteils wird dann zuerst die Überwurfmutter 4 am Rohrstutzen (von der rechten Seite her in Fig. 2) angebracht, worauf der Spreizring 14 in die umlaufende Nut 15 eingesetzt wird. Selbstverständlich ist der Aus-

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sendurchmesser des Ringes 14 grösser als der Innendurchmesser Di des Druckkragens 6 der Überwurfmutter 4. Bei einem solchen Verbindungsstück kann es jedoch leicht durch in axialer Richtung des Rohrstutzens oder der Rohrleitung wirkende äussere Kräfte geschehen, dass das Frontendstück 5b am Ansatzflansch des Rohrstutzens beschädigt oder der Spreizring 14 erweitert wird, so dass die Überwurfmutter 4 freikommt. Das beruht darauf, dass der Kupplungsteil 1 aus Teilen zusammengesetzt und nicht ein einstückiges Bauteil ist.

Unter diesem Gesichtspunkt würde ein bisher nicht bekannter Kunststoff-Rohrkupplungsteil 1, wie er in Fig. 3 gezeigt ist und bei dem der Flansch 3, der Rohrstutzen 7 und der Ansatzflansch 5 völlig als ein Teil ausgebildet sind, eine Lösung des Problems bieten. Verfahren, die eine Herstellung eines solchen völlig einteiligen Kunststoff-Rohrkupplungsteils erlauben, sind in der JP-Patent-Offenlegungsschrift Nr. 99 261/78 und in der JP-GM-Offenlegungsschrift Nr. 25 635/84 offenbart. Gemäss dem Verfahren, das anhand von Fig. 4 (a) erläutert wird, wird beispielsweise eine Überwurfmutter 4 mit Innengewinde vorgefertigt, dann wird eine hohle, zweiteilige Backe 16 mit Aussengewinde in die Überwurfmutter 7 eingeschraubt, worauf beide Teile in eine zweiteilige Form 19 eingesetzt werden und gleichzeitig ein durch die Backe 16 sich erstreckender Dorn'18 eingeführt und in der Form 19 festgelegt wird. Hierauf wird geschmolzener Kunststoff in den auf diese Weise entstandenen Hohlraum 20 eingespritzt und die Form 19 anschliessend geöffnet, so dass ein Rohrkupplungsteil mit einer daran angebrachten Überwurfmutter 4 von völlig einteiliger Bauart erhalten werden kann. Dieses Verfahren ist jedoch mit den folgenden Nachteilen verknüpft.

1. Da es notwendig ist, die Überwurfmutter 4 und die Backe 16 nach dem Formvorgang zu trennen, muss die Länge des Rohrstutzens 7 wenigstens etwa doppelt so gross sein wie die axiale Breite der Überwurfmutter 4. Um dieser Forderung zu genügen, muss die Form 19 nochmals geteilt werden, wie Fig. 4 (b) zeigt.

2. Während des Spritzens gelangt geschmolzener Kunststoff in den Spalt zwischen der Überwurfmutter 4 sowie der Backe 16 und bleibt nach dem Formen als Grat erhalten.

3. Es ist nicht möglich, die Spritzgussmaschine leistungsfähig auszunutzen, weil die Überwurfmutter 4 und die geteilte Backe 16 für jeden Formvorgang des Rohrkupplungsteils in die Form eingesetzt werden müssen. Im Hinblick auf den oben geschilderten Stand der Technik und die damit verbundenen Nachteile liegt der Kern der Erfindung in einem Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Rohrkupplungsteils, das die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale aufweist.

Zur Herstellung des in Fig. 3 gezeigten Rohrkupplungsteils 1, der am einen Ende eines Rohrstutzens 7 eine Überwurfmutter 4 hinter einem mit dem Stutzen 7 einstückigen Ansatzflansch 5 und am anderen Ende ein mit dem Rohrstutzen einstückiges Anschlussstück, z. B. einen Flansch 3, aufweist, wobei das Anschlussstück 3 das Anbringen der Übermutter 4 am Rohrstutzen nicht zulässt, ist es notwendig, dass der Druckkragen oder Druckflansch 6 mit dem Innendurchmesser Di der Überwurfmutter, der geringer ist als der Aussendurchmesser di des Ansatzflansches 5 des Rohrstutzens 7, über diesen Ansatzflansch 5 hinweg am Rohrstutzen angebracht wird.

Um diese Forderung zu erfüllen, wird erfindungsgemäss von dem Gedanken der Anwendung einer Verformung des Materials der Überwurfmutter 4 durch Erwärmen Gebrauch gemacht und der Druckkragen 6 der Überwurfmutter durch Erwärmen in einem solchen Ausmass erweicht, dass er im

Durchmesser um einen geringen Betrag erweitert werden kann.

Wenn beispielsweise die Überwurfmutter 4 aus Polyvinylchlorid gefertigt ist, so wird sie zuerst durch Erwärmen auf 120-140 °C erweicht, dann wird der Druckkragen 6 der Überwurfmutter im Durchmesser so erweitert, dass er wenigstens dem Aussendurchmesser di des Ansatzflansches 5 gleich oder etwas grösser als dieser Durchmesser di ist, und anschliessend wird in diesem Zustand der Druckkragen 6 auf den Ansatzflansch 5 aufgebracht, so dass der Druckkragen in diesem erweiterten Zustand leicht rund um den Rohrstutzen 7 und hinter dem Ansatzflansch 5 montiert werden kann. Unmittelbar nachdem der Druckkragen 6 auf diese Weise vorübergehend und innerhalb seines elastischen Verformungsbereichs erweitert worden und plötzlich über den Ansatzflansch 6 gelangt ist, wird er im Durchmesser auf Grund der Rückstellkraft des Materials selbst im Durchmesser elastisch vermindert, so dass der Rohrkupplungsteil mit der daran angebrachten Überwurfmutter fertiggestellt ist. In dem Fall, dass der Druckkragen einer den elastischen Verformungsbereich übersteigenden Verformung ausgesetzt wird oder die elastische Rückstellkraft des Materials zu schwach ist, dann kann der ausgedehnte Druckkragen 6 unter Verwendung einer (nicht gezeigten) Einziehvorrichtung gekühlt werden, womit derselbe Rohrkupplungsteil erhalten werden kann.

Die Fig. 5-7 zeigen das oben beschriebene Verfahren im einzelnen. Hierbei wird eine Montage- oder Anbauvorrichtung 11 dazu verwendet, den Durchmesser des durch Wärmeeinwirkung erweichten Druckkragens 6 an der Überwurfmutter 4 zu erweitern. Der Durchmesser am oberen Ende 1 la der Montagevorrichtung 11 wird gleich dem oder etwas geringer als der Innendurchmesser Di des Druckkragens 6 gewählt, jedoch wird der Durchmesser des unteren Endes IIb der Montagevorrichtung 11, der am Ansatzflansch 5 anliegt, gleich dem Aussendurchmesser di dieses Flansches 5 gemacht, d. h., die Montagevorrichtung 11 wird als Kegelstumpf ausgebildet, dessen Mantelfläche allmählich vom oberen Ende 1 la zum unteren Ende IIb hin konisch zunimmt. Wenn der Gewindeabschnitt in der Überwurfmutter 4 durch das Erwärmen etwas fehlerhaft wird, so kann ein kleiner Fehler in der Gewindeabmessung auftreten, was zu einer Verschlechterung in der Exaktheit der Schraub Verbindung führt. Insofern muss das Erwärmen auf den Druckkragen 6 begrenzt werden, und der Durchmesser am unteren Ende der Montagevorrichtung 11 darf nicht grösser sein als der Innendurchmesser des Gewindeabschnitts.

Zum Anbringen der Überwurfmutter 4 über den Ansatzflansch 5 wird der Rohrstutzen 7 mit aufwärts zeigendem Ansatzflansch 5 angeordnet und die Montagevorrichtung 11 konzentrisch auf die Stirnfläche des Ansatzflansches 5 gesetzt. Dann wird die Überwurfmutter 4, deren Druckkragen 6 konzentriert erwärmt worden ist, am oberen Ende der Montagevorrichtung 11 angeordnet und in Richtung der Pfeile B kräftig sowie kontinuierlich nach unten gedrückt. Das hat zum Ergebnis, dass, wie Fig. 6 zeigt, der durch Wärme erweichte Druckkragen 6 unter Erweiterung seines Durchmessers an der allmählich sich erweiternden Mantelfläche der Montagevorrichtung 11 nach unten rutscht, wobei am unteren Ende 1 lb der Vorrichtung 11 der Druckkragen 6 einen Durchmesser erlangt, der gross genug ist, um über den Ansatzflansch 5 zu gehen, so dass er plötzlich über diesen Flansch 5 hinweg und auf den Rohrstutzen 7 gelangt. Der dann auf dem Rohrstutzen 7 sich befindende Druckkragen 6 der Überwurfmutter 4 wird auf Grund der Rückstellkraft des Materials sofort im Durchmesser vermindert und geht in den in Fig. 7 gezeigten Zustand über. Falls die Rückstellkraft des Materials schwach ist, kann um die Aussenumfangsfläche

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des Rohrstutzens 7 herum eine Vorrichtung zum Einziehen oder Verringern des Durchmessers der Überwurfmutter vorgesehen werden, die den Innendurchmesser des Druckkragens 6 auf ein vorbestimmtes Mass verkleinert.

Der Druckkragen 6 der Überwurfmutter 4 kann jedoch auch ohne die Verwendung der Montagevorrichtung 11 über den Ansatzflansch 5 hinweggebracht werden, wie Fig. 8 zeigt. In diesem Fall wird von der Stirnfläche (obere Fläche in Fig. 8) des Ansatzflansches 5 am Rohrstutzen 7 ausgehend eine Abschrägung ausgebildet, die sich zum Flansch 3 hin erweitert, während an der Innenumfangsfläche 8 des Druckkragens 6 ebenfalls eine zu dessen Stirnfläche hin sich erweiternde Abschrägung ausgestaltet wird. Wenn dann die Überwurfmutter im erwärmten Zustand in Richtung der Pfeile in Fig. 8 nach unten verlagert wird, so kommen die beiden Abschrägungen, die Führungsflächen bilden, in Gleitanlage miteinander, so dass der Durchmesser des Druckkragens 6 vergrössert wird, dieser über den Ansatzflansch 5 rutscht und sofort auf den Rohrstutzen 7 in gleicher Weise wie bei dem Vorgehen gemäss den Fig. 5-7 gelangt.

Die beiden erläuterten Ausführungsformen beziehen sich auf einen kurzen Kunststoff-Rohrstutzen, an dem einstückig einerseits ein Ansatzflansch für eine Schraubverbindung und andererseits ein Flanschverbindungsstück vorgesehen sind. Wenn jedoch nur am einen Ende eine Schraubverbindung mit Überwurfmutter ausgebildet wird, so kann am anderen Ende - neben dem Flanschverbindungsstück - eine Pass-,

Schraub-, Gewinde- oder Einsteckverbindung vorhanden sein. Ferner kann die Erfindung auch auf ein T- oder V-förmiges Rohrstück mit einer Schraubverbindung am einen Ende Anwendung finden. Der Vorteil der Erfindung zeigt s sich also in der Herstellung einer Schraubverbindung mit einem solchen Aufbau, der es nicht zulässt, eine Überwurfmutter von einem anderen Teil her als von dem Rohrstutzen, an dem die Schraubverbindung vorgesehen ist, anzubringen.

Als Material für die Überwurfmutter des Rohrkupplungs-io teils, worauf die Erfindung Anwendung findet, kommt nicht nur Polyvinylchlorid, sondern auch irgendein anderes Kunstharz einschliesslich Polypropylen und Polybutylen in Betracht, falls es die geforderte thermoplatische Verformbarkeit aufweist.

Da bei dem nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen Rohrkupplungsteil der Rohrstutzen einstückig mit dem Ansatzflansch ausgebildet ist, wird die Festigkeit in diesem diskreten Bereich gewährleistet, so dass auch für den eingebauten Zustand keine Befürchtungen hinsichtlich eines 20 Lösens oder Brechens dieses wesentlichen Bestandteils des Kupplungsteils gegeben sind. Ferner tritt bei dem Herstellungsvorgang das Problem der Bildung eines (Press-) Grats nicht auf, und wenn der Druckkragen der Überwurfmutter über den Ansatzflansch geführt wird, so unterliegt er kei-2s nerlei übermässiger Beanspruchung, weil er im Durchmesser allmählich erweitert wird, wie auch die Qualität des Erzeugnisses keineswegs beeinträchtigt wird.

2 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Rohrkupplungsteils aus einer einstückig ausgebildeten Überwurfmutter (4) mit Druckflansch (6) und einem Rohrstutzen (7), der an einem Ende einen Ansatzflansch (5) für das Angreifen des Druckflansches (6) und im Abstand davon eine weitere Durchmesservergrösserung (3) hat, bei dem die Überwurfmutter (4) und der Rohrstutzen (7) zunächst unabhängig voneinander fertig ausgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckflansch (6) der Überwurfmutter (4) erwärmt wird, um ihn von einem harten Zustand in einen weichen, dehnbaren Zustand zu bringen, der Durchmesser des Druckflansches (6) unter Zuhilfenahme einer kegel-stumpfförmigen Führung (11 ; 5), die sich zum Ansatzflansch (5) hin erweitert, aufgeweitet wird, indem der erweichte Druckflansch (6) entlang der Führung (11 ; 5) auf den Ansatzflansch zu und über diesen hinweg verschoben wird, und anschliessend der erweichte Druckflansch (6) unter Zuhilfenahme der elastischen Rückstellkraft des ausgedehnten Materials in seinem Durchmesser verringert wird, um dabei in Eingriff mit dem Ansatzflansch (5) zu gelangen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Führung ein auf die Stirnfläche des Ansatzflansches (5) aufgesetzter Kegelstumpfkörper (11) verwendet wird, entlang dem der Druckflansch (6) unter ständigem Aufweiten verschoben wird, bis er über den Ansatzflansch (5) hinweg geht.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Führung eine Abschrägung der stirnseitigen Aussen-umfangsfläche des Ansatzflansches (5) herangezogen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf Seiten der Überwurfmutter (4) im Bereich der Stirnseite des Druckflansches (6) eine abgeschrägte Innenum-fangsfläche ausgebildet ist, die beim Aufschieben der Überwurfmutter (4) zur Aufweitung des Druckflansch-Durchmessers in Gleitkontakt mit der Aussenumfangsfläche gelangt.