DE69414721T2

DE69414721T2 - Verfahren zum aufweiten eines rohrendes

Info

Publication number: DE69414721T2
Application number: DE69414721T
Authority: DE
Inventors: Bengt S-736 31 Kungsoer Soerberg
Original assignee: Wirsbo Bruks AB
Current assignee: Uponor Wirsbo AB
Priority date: 1993-10-07
Filing date: 1994-10-07
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2014-10-08
Also published as: EP0725908A1; FI962793A7; NO313718B1; PL313785A1; CZ284461B6; ATE173531T1; AU7867294A; NO961330D0; FI110961B; BR9407753A; CN1039153C; WO1995010000A1; DK0725908T3; NO961330L; RU2120343C1; CZ96096A3; SE9303295L; CA2173256A1; PL174574B1; FI962793A0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufweiten eines Rohrendes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Verfahren der genannten Art wird in vielen Fällen verwendet, um Rohrverbindungen herzustellen und dann hauptsächlich zum Aufweiten von Kunststoffrohren, die ein Formgedächtnis haben, d. h. von Rohren, die automatisch bestrebt sind, im wesentlichen auf ihre ursprüngliche Form und Abmessungen zurückzukehren, nachdem sie aufgeweitet wurden. Ein Beispiel in dieser Hinsicht findet sich bei Rohren, die aus vernetzten Polyolefinen hergestellt sind, und insbesondere bei Rohren, die aus vernetztem Polyäthylen hergestellt sind, wie zum Beispiel die sogenannten PEX-Rohre, die ein aktives Formgedächtnis bei Temperaturen bis herunter zur Raumtemperatur aufweisen. Eine Rohrverbindung wird dadurch hergestellt, daß ein Ende eines derartigen Rohres aufgeweitet und in das aufgeweitete Rohrende ein einen Flansch aufweisendes Verbindungselementes eingesetzt wird, das einen Teil eines Rohrverbindungsstückes bildet und normalerweise aus Metall hergestellt ist, wobei dieses Rohrverbindungsstück in dem Rohrende gehalten wird, bis das Rohr in einem derartigen Ausmaß geschrumpft ist, daß es in der Lage ist, das Verbindungsstück fest zu umfassen. Wahlweise kann eine Klemmhülse, die aus einem elastischen Material, wie zum Beispiel Metall oder Kunststoff hergestellt ist, und die aus dem gleichen Kunststoffmaterial bestehen kann, aus dem auch das Rohr hergestellt ist, aufgeweitet und über das Rohrende aufgeschrumpft werden, um den Halte- und Abdichtdruck am Rohrverbindungsbereich zu verbessern. Die Klemmhülse kann zur gleichen Zeit aufgeweitet werden, wie das Rohr aufgeweitet wird, wobei sich die Klemmhülse an einer Position um das Rohrende herum befindet. Die US-A-5 090 230 beschreibt ein Aufweitungswerkzeug, das in der Lage ist, ein Rohrende stufenweise aufzuweiten und eine Vielzahl von in Radialrichtung aufspreizbaren Spannbacken umfaßt, wobei der Abstand zwischen diesen Klemmbacken bei jedem Aufweitungsschritt weiter vergrößert wird.
Ein Nachteil bei einem Aufweitungsverfahren der in der Einleitung definierten und bisher bekannten Art besteht darin, daß die gegenüberliegenden Kanten der äußeren Spannbacken- Oberflächen, die allgemein im Querschnitt kreisbogenförmig sind, dazu neigen, auf der Innenoberfläche des Rohrendes bei der Aufweitung des Rohrendes ausgeprägte durchgehende Nuten oder Prägelinien zu erzeugen, die sich in der Richtung der Längsachse des Rohrs erstrecken. Wenn unter Druck stehendes Strömungsmedium durch eine Rohrverbindung strömt, die unter Verwendung des Aufweitungsverfahrens hergestellt wurde, so neigt das Strömungsmittel dazu, den oben erwähnten Prägelinien zu folgen und damit aus der Rohrverbindung heraus auszusickern. Diese fehlende Dichtigkeit der Verbindung ist insbesondere während der Stunden ausgeprägt, die unmittelbar auf die Herstellung der Rohrverbindung folgen.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines neuartigen und vorteilhaften Verfahrens, das den oben erwähnten Nachteil zumindest in erheblichem Ausmaß beseitigt.
Zu diesem Zweck wird ein Verfahren der Art vorgeschlagen, wie es in der Einleitung definiert ist, und das weiterhin die kennzeichnenden Merkmale aufweist, die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben sind. Das Rohrende wird somit stufenweise aufgeweitet, d. h. die in Richtung aufeinander zusammengezogenen Spannbacken werden über eine vorgegebene Strecke in ein Rohrende eingesetzt und dann in den aufgeweiteten Zustand gebracht, wobei das Rohrende in einem relativ geringen Ausmaß aufgeweitet wird, worauf die Spannbacken wieder zusammengeführt oder zurückgezogen und weiter in das Rohrende eingeschoben werden. Die Spannbacken werden dann erneut in einen Aufweitungszustand gebracht, wobei das Rohrende weiter aufgeweitet wird. Das Verfahren wird wiederholt, bis das Rohrende bis zu dem gewünschten Ausmaß aufgeweitet wurde, beispielsweise solange, bis die äußeren Spannbackenoberflächen mit ihrer gesamten Länge in das Rohrende eingesetzt und auf den aufgeweiteten Zustand gebracht wurden, worauf die Spannbacken aus dem Rohrende herausgezogen werden, nachdem sie in ihren zurückgezogenen Zustand oder in ihre zurückgezogene Position zurückgeführt wurden. Weil das Rohrende stufenweise mit lediglich kleinen Ausdehnungsbewegungen der Spannbacken aufgeweitet wird, werden die sich in Längsrichtung erstreckenden Kanten der begrenzenden äußeren Spannbackenoberflächen immer nur über eine kleine Strecke voneinander fortbewegt, so daß sie keine oder nur unbedeutende Prägelinien in der Innenoberfläche des Rohrendes erzeugen. Dies vermeidet das obenerwähnte Leckproblem.
Die Erfindung wird nunmehr ausführlicher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht des wichtigsten Teils eines Aufweitungswerkzeuges zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist,
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II nach Fig. 1 ist, jedoch mit einer modifizierten Konstruktion,
Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 1 ist, und
Fig. 4 eine Querschnittsansicht ist, bei der die obere Hälfte der Figur die Spannbacken eines üblichen Werkzeuges in einem zurückgezogenen, bzw. ausgefahrenen Zustand zeigt, während die untere Hälfte der Figur die Spannbacken eines Werkzeuges zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem jeweiligen zurückgezogenen und ausgefahrenen Zustand zeigt.
Die Fig. 1-3 zeigen den wesentlichen Teil eines Werkzeuges, das in zweckmäßiger Weise zum Aufweiten eines Rohrendes 1 in Verbindung mit der Herstellung einer Rohrverbindung verwendet werden kann. Das Werkzeug schließt ein Gehäuse 2 ein, in dem ein Kolben 3 oder dergleichen mit einem angespitzten vorderen Ende mit einem vieleckigen Querschnitt mit Hilfe einer nachstehend beschriebenen Antriebsanordnung hin und her bewegt werden kann. Das vordere Ende des Gehäuses 2 weist eine aufgeschraubte Abdeckung 5 auf, die eine durchgehende Mittelöffnung und eine kreisförmige Nut 6 einschließt, von der radiale Teile 7 von Spannbacken 8 in einer Weise aufgenommen werden, die es den Spannbacken 8 ermöglicht, sich in Radialrichtung, jedoch nicht in Axialrichtung, gegenüber der Ringnut 6 zu bewegen. Die radialen Teile 7 sind mit Umfangsnuten versehen, die eine Ringfeder 9 aufnehmen, die die Spannbacken umgibt und bestrebt ist, die Spannbacken in ihrem zurückgezogenen Zustand oder in einer Position zu halten, in der sie gegen das Kolbenende 4 anliegen. Das Werkzeug wird dadurch ausgedehnt oder aufgeweitet, daß der Kolben 3 von seiner zurückgezogenen Position nach den Fig. 1 und 2 vorwärts bewegt wird, wodurch das angespitzte Ende 4 des Kolbens mit abgeschrägten Oberflächen 10 der Spannbacken 8 in Eingriff kommt und die Spannbacken auseinanderdrückt. Es wird bei dem dargestellten Fall angenommen, daß eine Anzahl von sechs Spannbacken 8 vorgesehen ist, und daß sich die Spannbacken gegenüber einer Mittelachse 11 in Radialrichtung nach außen bewegen. Die Spannbacken weisen äußere Spannbackenoberflächen 12 auf, die bei Betrachtung im Querschnitt unter rechten Winkeln zur Achse 11 zumindest allgemein eine bogenförmige Form aufweisen und benachbart zueinander liegen, wenn sich die Spannbacken 8 in ihren in Richtung aufeinander zurückgezogenen Zustand oder in ihrer zurückgezogenen Stellung befinden.
Die obenerwähnte Antriebsanordnung schließt einen Zahnradmechanismus ein, der aus einem Antriebszahnrad 13 und einem Getrieberad 14 besteht. Das Antriebszahnrad 13 wird von einem (nicht gezeigten) Elektromotor angetrieben, der mit der Eingangsantriebswelle 15 verbunden ist. Das Getrieberad 14 ist fest auf einer Welle 16 befestigt, die in dem Gehäuse 2 gelagert ist und eine Nockenscheibe 17 trägt. Die Nockenscheibe 17 wirkt mit einem Nockenfolger in Form einer Rolle 18 zusammen, die auf dem hinteren Ende des Kolbens 3 befestigt ist. Eine zwischen dem Gehäuse 2 und dem Kolben 3 wirkende Druckfeder 19 ist bestrebt, die Rolle 18 in Kontakt mit der Nockenscheibe zu halten.
Der radiale Abstand der jeweiligen äußeren Spannbackenoberflächen 12 von der Mittelachse 11 steigt von deren vorderen Enden oder den Einsatzenden 20 aus zum gegenüberliegenden oder hinteren Ende 21 an. Diese Abstände sind in Fig. 1 bei 22 bzw. 23 gezeigt. Dieser Anstieg des Abstandes kann schrittweise erfolgen, beispielsweise gemäß Fig. 1, oder kontinuierlich, beispielsweise gemäß Fig. 2, und zwar in zumindest einem Zwischenbereich zwischen dem Einsatzende 20 und dem hinteren Ende 21 der Spannbackenoberflächen. Wenn der radiale Abstand stufenweise vergrößert wird, so ist das radiale Ausmaß jedes schrittweisen Anstiegs vorzugsweise höchstens gleich der Strecke, über die sich die Spannbacken in Radialrichtung bewegen, während sie sich zwischen der zurückgezogenen Stellung und der aufgeweiteten Stellung bewegen.
Ein spezieller Vorteil wird erzielt, wenn der radiale Abstand der äußeren Spannbacken-Oberflächen 12 von der Mittelachse 11 in einem Bereich rückwärts von dem Zwischenbereich konstant ist, d. h. in dem Bereich am Ende 21, wie dies in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Der radiale Abstand der äußeren Spannbacken- Oberflächen 12 von der Mittelachse 11 kann auch in dem Bereich vor dem Zwischenbereich konstant sein, d. h. in dem Bereich des Endes 20, oder er kann wahlweise in einer Richtung auf das hintere Ende 21 abnehmen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Diese nach hinten gerichtete Neigung der äußeren Spannbacken- Oberflächen verhindert, daß das Rohrende 1 unbeabsichtigt von den Spannbacken heruntergleitet, wenn das Rohrende aufgeweitet wird. Das Rohrende kann außerdem dadurch an einem unbeabsichtigten Herunterrutschen von den Spannbacken dadurch gehindert werden, daß die Spannbacken-Oberflächen 12 mit sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nuten oder Verzahnungen versehen werden.
Wenn ein Ende 1 eines Rohrs aufgeweitet wird, das aus einem Material mit einem Formgedächtnis hergestellt ist, so werden die Spannbacken 8 zusammengezogen, so daß der Außendurchmesser des Einsatzendes 20 des Werkzeuges im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Rohrendes ist, das aufgeweitet werden soll. Das Einsatzende 20 des Werkzeuges wird in das genannte Rohrende in einem Ausmaß eingesetzt, das kürzer als die volle Länge der Spannbacken ist. Die Spannbacken 8 werden auseinanderbewegt und dann in ihre zurückgezogene Stellung zurückgeführt, und das Werkzeug wird dann weiter in das nunmehr geringfügig aufgeweitete Rohrende 1 hineinbewegt. Das Verfahren wird wiederholt, bis das Rohrende 1 an der Abdeckung 5 anlegt. Ein Rohrverbindungsstück kann in das aufgeweitete Rohrende eingesetzt werden, nachdem die Spannbacken 8 aus diesem entfernt wurden, und das Rohrende wird dann um das Verbindungsstück aufgequetscht. Die Nockenscheibe oder Nockenkurve 17 ist zu einer Drehung in einem Gegenuhrzeigersinn vorgesehen, und in vorteilhafter Weise in der gezeigten Weise als eine Verzögerungseinrichtung ausgebildet, die bei jeder Umdrehung oder bei jedem Bewegungszyklus die Spannbacken 8 für eine Weile in ihrer aufgeweiteten Stellung hält. Es sei in diesem Zusammenhang jedoch darauf hingewiesen, daß das Werkzeug nicht elektrisch angetrieben werden muß, sondern auch von Hand, pneumatisch oder hydraulisch angetrieben werden kann.
Der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielte Vorteil ist in Fig. 4 erläutert. Der obere Teil der Fig. 4 zeigt mit unterbrochenen Linien die Spannbacken 25 eines üblichen Werkzeuges in ihrer zurückgezogenen Stellung, in der sie in ein nicht aufgeweitetes Rohrende eingesetzt werden können. Die Figur zeigt mit durchgezogenen Linien die Spannbacken 25 in einem aufgeweiteten oder ausgefahrenen Zustand, in dem sie auf ein Rohrende 26 einwirken, von dem lediglich die innere Materialschicht in der Figur gezeigt ist. Es ist zu erkennen, daß die Kanten 28 der äußeren Spannbacken-Oberflächen 27 in dem aufgeweiteten Zustand einen großen Abstand voneinander aufweisen und Einprägungen auf der Innenoberfläche des Rohres hinterlassen, wobei diese Prägelinien dazu neigen, zu einer undichten Verbindung zu führen. Die untere Hälfte der Fig. 4 zeigt ebenfalls die Spannbacken 8 mit unterbrochenen Linien in ihren jeweiligen zurückgezogenen Stellungen, während sie in ihren jeweiligen aufgeweiteten oder ausgefahrenen Stellungen mit durchgezogenen Linien gezeigt sind. Die Spannbacken 8 haben im wesentlichen die gleiche Form wie die Spannbacken nach Fig. 1 und ihre Kanten 29 weisen einen relativ kleinen Abstand voneinander auf, wenn die Spannbacken ausgefahren sind, was entsprechend zu minimalen Prägelinien in der Innenoberfläche des Rohrendes 1 führt.

Claims

1. Verfahren zum Aufweiten eines Rohrendes (1), insbesondere des Endes eines Rohres, das aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, das ein Formgedächtnis aufweist, mit Hilfe eines Werkzeuges, das eine Vielzahl von Spannbacken (8) einschließt, die bezüglich einer Mittelachse in Radialrichtung zwischen einer zurückgezogenen Stellung und einer äußeren ausgefahrenen Stellung beweglich sind, wobei die Spannbacken (8) äußere Spannbacken-Oberflächen (12) aufweisen, die für einen Eingriff mit der Innenoberfläche des Rohrendes bestimmt sind und die in der zurückgezogenen Stellung der Spannbacken benachbart zueinander liegen und eine zumindest allgemein kreisbogenförmige Form im Querschnitt aufweisen, wobei das Werkzeug Einrichtungen (13-19) zum Bewegen der Spannbacken zwischen den genannten Positionen einschließt, wobei der radiale Abstand (22, 23) jeweiliger äußerer Spannbacken-Oberflächen (12) von der Mittelachse (11) von ihrem Einsetzende (20) zum gegenüberliegenden Ende (21) ansteigt, und wobei die Spannbacken (8) zum Zweck des Aufweitens des Rohrendes (1) über eine vorgegebene Strecke mit zurückgezogenen Spannbacken in das Rohrende (1) eingesetzt werden, worauf die Spannbacken in Radialrichtung nach außen auf die äußere ausgefahrene Stellung der Spannbacken bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrende aufeinanderfolgend in mehreren Stufen aufgeweitet wird, während die Spannbacken über kleine radiale Strecken bezogen auf die abschließende Aufweitung des Rohrendes (1) in jeder Aufweitungsstufe bewegt werden, und wobei die Spannbacken (8) zwischen jeder Aufweitungsstufe zurückgezogen und weiter in das Rohrende eingesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (8) des Werkzeugs in Radialrichtung über eine Strecke beweglich sind, die kleiner als die abschließende radiale Aufweitung des Rohrendes (1) ist.