DE69426302T2

DE69426302T2 - Montagevorrichtung mit reduziertem dichtungswiderstandswulst

Info

Publication number: DE69426302T2
Application number: DE69426302T
Authority: DE
Inventors: Paul E. Anglin; Glen Gibbs
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Priority date: 1993-08-25
Filing date: 1994-08-25
Publication date: 2001-03-15
Anticipated expiration: 2014-08-26
Also published as: ATE197636T1; EP0714489B1; BR9407566A; JP2815235B2; DE69426302D1; WO1995006219A1; EP0714489A1; EP0893640A1; JPH09502009A; US5529349A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Montagevorrichtung für eine abgedichtete Fluidleitung.
Es ist allgemein bekannt, das Ende einer Fluidleitung aufzuweiten, um zu ermöglichen, daß das Ende der Leitung leicht an ein geeignetes Element, wie etwa ein Ventil, ein Aufnahmeteil, einen Fitting (Rohrverbinder) usw. angeschlossen werden kann. Bei Hochdruck-Fluidleitungen, welche bei Fahrzeugbrems- und Fluidleitungsanordnungen verwendet werden, fordern die SAE- Standards ein doppeltes oder zurückgefaltetes aufgeweitetes Ende an solchen Leitungen. Bei einer doppelten oder zurückgefalteten aufgeweiteten Leitung ist das Ende der Leitung von dem axialen Erstreckungsende der Leitung aus radial nach außen aufgeweitet, und sodann ist ein äußerer Abschnitt des Endes nach innen parallel zu und in Deckung mit einer äußeren Oberfläche des aufgeweiteten Endes der Leitung umgebogen, so daß eine doppelte aufgeweitete Wand an dem Ende der Leitung mit inneren und äußeren konischen Oberflächen gebildet wird.
Bei einer typischen Montageanordnung wird das doppelte oder zurückgefaltete aufgeweitete Ende der Leitung abdichtend mit einem konisch geformten Sitz in einem weiblichen Fitting gepaart, welcher im allgemeinen als Aufnahmeteil (englisch: receiver) bezeichnet wird. Eine Bohrung in dem Aufnahmeteil fluchtet mit der Bohrung in der Leitung und bildet einen Fluidströmungsweg durch dieses. Ein männlicher Fitting wird mit dem Aufnahmeteil verschraubt, und er weist auch eine innere konische Oberfläche auf, welche sich an die äußere konische Oberfläche des aufgeweiteten Endes der Leitung anlegt, um den inneren, umgefalteten, konisch geformten Flansch des aufgeweiteten Endes der Leitung zu einer Paarungsanlage an den konischen Sitz im Aufnahmeteil zu drücken.
In der Vergangenheit wurden die Fittings auf Drehbänken mit rotierenden Spindeln so hergestellt, daß die Gewinde und die Dichtfläche oder -oberfläche auf der gleichen Spindel bearbeitet wurden. Dieses Bearbeitungsverfahren erzeugte konzentrische Mittellinien für den Aufweitungskonus und das Gewinde. Die derzeitige Praxis verwendet jedoch ein ökonomischeres Kaltstauchverfahren für die Herstellung der Fittings, und die getrennt bearbeiteten gerollten Gewinde bieten nicht den gleichen hohen Grad an Konzentrizität wie das teurere Schraubenmaschinenverfahren.
Der einwandfreie Betrieb eines solchen Fluidleitungsfittings erfordert, daß das aufgeweitete Ende der Leitung vollständig auf dem konischen Paarungssitz des Aufnahmeteils über dessen gesamter 360º-Oberfläche aufsitzt. Das ist nicht immer möglich, und zwar infolge des zuvor beschriebenen Einsatzes des Kaltstauchverfahrens, welches nicht den gleichen hohen Grad an Konzentrizität wie das Schraubenmaschinenverfahren zum Herstellen derartiger Fittings und Aufnahmeteile bietet. Ferner kann die herkömmliche Fabrikationstoleranz gemäß TIR (total indicated runout = angegebene Gesamtabweichung) zu einer exzentrischen Ausrichtung des aufgeweiteten Endes der Leitung sowie des konischen Paarungssitzes des Aufnahmeteils führen, obwohl solche Teile innerhalb ihrer spezifizierten Fabrikationstoleranzen liegen. Ein großer TIR kann einen Spalt erzeugen, welcher sich über einen vorgegebenen Winkelbereich der aneinanderliegenden konischen Oberflächen der Leitung sowie des Aufnahmeteils erstreckt, was Lecks in dem Fluidsystem verursacht.
Wenn in der Vergangenheit ein Leck auftrat, war es üblich, ein größeres Drehmoment auf den Fitting aufzubringen, um den Fitting und dadurch die gesamte konische Oberfläche des aufgeweiteten Endes der Leitung mit Kraft zur Anlage an den konischen Sitz des Aufnahmeteils zu drücken. Allerdings ist es nicht immer möglich, ein solches zusätzliches Drehmoment leicht auf den Fitting aufzubringen. In der Vergangenheit erzielte man eine Abdichtung durch Verwendung eines weichen Materials entweder für die Leitung oder für den inneren Aufweitungssitz im Aufnahmeteil. Typischerweise war der konische Aufweitungssitz in dem Aufnahmeteil aus Messing hergestellt oder, in späteren Jahren, wurde eine Messingsitzeinlage in einen stählernen Aufnahmekörper eingesetzt. Das weichere Messingmaterial des konischen Aufweitungssitzes verformte sich unter dem zunehmenden Drehmoment, welches auf den Fitting aufgebracht wurde, und es ermöglichte, daß das aufgeweitete Ende der Leitung in einen Paarungskontakt mit dem konischen Sitz über die volle 360º-Ausdehnung des konischen Sitzes gedrückt wurde, ungeachtet irgendeiner Exzentrizität, welche zwischen dem aufgeweiteten Ende der Leitung, dem konischen Sitz oder der axialen Ausrichtung der Leitung zu dem konischen Sitz in dem Aufnahmeteil vorliegen könnte.
Neuere Aufnahmeteile sind vorzugsweise aus Stahl, Gußeisen oder eloxiertem Aluminium gebildet, welche härter als das typischerweise zur Bildung der Leitung verwendete Aluminium und nicht so verformbar sind. Solche Aufnahmeteile erfordern ein höheres Drehmoment, um das aufgeweitete Ende der Leitung zu einem vollständigen Paarungseingriff mit dem konischen Sitz des Aufnahmeteils zu verformen und so eine lecksichere ringförmige Dichtung zwischen den Paarungsoberflächen derselben herzustellen. Ein derartiges erhöhtes Drehmoment ist nicht immer möglich oder erwünscht.
Ähnliche Probleme treten beim abdichtenden Kuppeln einer Fluidleitung mit einer Endaufweitung auf, welche entsprechend den International Organization Standardization Specifications ISO 4038-1977(E), nachfolgend als "ISO" bezeichnet, konstruiert ist.
Dieser Typ einer Endaufweitung bildet einen verbreiterten ringförmigen Vorsprung anschließend an ein Ende der Leitung, welcher eine erste, sich im Winkel nach auswärts erstreckende Oberfläche hat, die in einem äußeren Ende bei dem maximalen A.D. (Außendurchmesser; englisch O.D. = outer diameter) des Vorsprunges endet, sowie eine zweite kontinuierliche, sich nach einwärts erstreckende abgewinkelte Oberfläche, welche mit einer Spitze an einem Ende der Leitung abschließt. Die Spitze ist dazu ausgelegt, sich an einen konischen Sitz in einem Aufnahmeteil dichtend anzulegen, um die Leitung dichtend an das Aufnahmeteil zu kuppeln, wenn ein Gewindefitting in eine Gewindebohrung in dem Aufnahmeteil eingreift und die Spitze der Leitung mit Kraft gegen den konischen Sitz in dem Aufnahmeteil preßt. Wenn die Oberflächen-Endbearbeitung der Spitze des aufgeweiteten Endes der Leitung und des konischen Sitzes in dem Aufnahmeteil ausreichend glatt und zueinander ausgerichtet sind, kann eine Abdichtung zwischen der Spitze an der Leitung und dem konischen Sitz in dem Aufnahmeteil mit relativ annehmbaren Drehmomenten hergestellt werden, die geringer als der Fließpunkt der Leitung sind.
In einer Fluidverbindervorrichtung für eine in den Fig. 8 und 9 gezeigte, nach ISO aufgeweitete Leitung ist der eingeschlossene oder offene Winkel zwischen einander gegenüberliegenden Seiten des konischen Sitzes in dem Aufnahmeteil typischerweise gleich 120º. Der eingeschlossene oder offene Winkel zwischen einander gegenüberliegenden Seiten der zweiten Oberfläche des aufgeweiteten Endes, welche sich von der Spitze aus erstreckt, ist typischerweise gleich 115º. Damit existiert der Kontakt von Metall zu Metall zwischen der Lippe und dem Sitz nur entlang einer ringförmigen Rippe. Da die Differenz zwischen den beiden oben beschriebenen divergierenden Winkeln zwischen 1º und 9º variieren kann, kann man erkennen, daß es schwierig ist, eine Dichtung zwischen dem aufgeweiteten Ende der Leitung und dem Sitz in dem Aufnahmeteil zu schaffen, ohne die Leitung oder den Aufnahmeteil zu verziehen.
Wenn jedoch die dichtenden Oberflächen nicht ausreichend glatt sind, oder bei Abweichungen in den divergierenden Winkeln des konischen Sitzes und des aufgeweiteten Endes der Leitung bzw. bei irgendeiner Fehlausrichtung oder exzentrischen Aufsummierung über das Spiel des Rohres in der Bohrung des Fittings hinaus, ist der einzige Weg, daß das aufgeweitete Ende der Leitung abdichtend mit dem Aufnahmeteil verbunden werden kann, höhere Werte des Drehmomentes auf den Fitting aufzubringen, um die Spitze der Aufweitung zu verformen oder um die Spitze in den konischen Sitz in dem Aufnahmeteil einzudrücken.
Wenn solche Exzentrizitäten oder Oberflächenungenauigkeiten existieren, dann wird zwischen der Oberfläche des aufgeweiteten Endes der Leitung und dem konischen Sitz in dem Aufnahmeteil unter normalen Drehmomentbelastungen ein Spalt gebildet. Das Aufbringen höherer Drehmomente, um den Spalt zu schließen und eine Abdichtung zwischen der Leitung und dem Aufnahmeteil zu erzeugen, verursacht ein Verdünnen der Wand an dem aufgeweiteten Ende der Leitung, was die Anfälligkeit für ein Ermüdungsversagen während der Lebensdauer der Leitung und/oder der Fluidkupplung schafft.
Es wäre demnach erwünscht, eine Montagevorrichtung für zwei Paarungselemente vorzusehen, welche einen Wulst mit reduzierter Festigkeit auf der Paarungsoberfläche von einem der Elemente umfaßt, um eine lecksichere Dichtung zu schaffen, wenn die beiden Elemente mit Kraft zur Anlage zusammengebracht werden. Es wäre auch erwünscht, ein besonderes aufgeweitetes Ende an einer Hochdruck-Fluidleitung vorzusehen, welches eine leckfreie Dichtung mit einer Paarungsoberfläche oder einem Paarungssitz ohne die Aufwendung zusätzlicher Dichtungselemente, eines erhöhten Dichtungsdrehmomentes, spezieller Werkzeuge oder Abwandlungen an den Paarungs-Fittingelementen schafft. Es wäre auch erwünscht, eine Leitung mit aufgeweitetem Ende vorzusehen, welche ein besonderes Mittel zum Ausbilden einer lecksicheren Abdichtung mit einer Paarungsoberfläche eines anderen Elementes aufweist, wobei dieses Mittel mit der Leitung integral ausgebildet ist, so daß es immer mit der Leitung zusammen vorliegt, was ausschließt, daß irgendwelche zusätzlichen Herstellungsoperationen für den Zusammenbau der Dichtung erforderlich sind, und wobei dieses Mittel aus dem gleichen Material wie die Leitung ausgebildet ist. Es wäre auch erwünscht, eine Dichtung an dem aufgeweiteten Ende einer Fluidleitung vorzusehen, welche unter normalem oder sogar reduziertem Drehmoment so verformt wird, daß einer Exzentrizität sowie Winkelabweichungen zwischen den Paarungsoberflächen des Fittings und des Leitungsendes Rechnung getragen wird. Es wäre auch erwünscht, eine Dichtung reduzierter Festigkeit vorzusehen, welche bei einer Anzahl verschiedener Fluidleitungs- Endkonfigurationen einschließlich einer zurückgefalteten SAE- Aufweitung, einer abgewandelten O-Ring-Fläche oder einer ISO- Aufweitung verwendbar ist. Schließlich wäre es erwünscht, eine Montagevorrichtung, ein Verfahren sowie ein Werkzeug zu schaffen, welche ein besonderes Dichtungselement an dem aufgeweiteten Ende einer Fluidleitung zum Bilden einer lecksicheren Dichtung mit einem Paarungselement vorsieht, das unter Verwendung herkömmlicher Verfahren und Techniken herstellbar ist.
Der Stand der Technik gemäß der US-A-3,265,413 offenbart eine Rohrkupplungsverbindung, bei der eine einzelne Wand an einer von dem ersten Ende beabstandeten Stelle von einem ersten Durchmesser aus radial nach außen aufgeweitet ist und eine erste ringförmige äußere Oberfläche an einem ringförmigen äußeren Ende mit einem zweiten Durchmesser bildet. Die US-A-5,271,647 zeigt eine ähnliche Struktur. Die GB-A-2,260,175 offenbart eine abgedichtete Fluidleitungsmontage aus einem Material, bei welchem eine Härte des Rohres geringer als die Härte der Montageoberfläche ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist eine Montagevorrichtung für eine abgedichtete Fluidleitung, mit einem besonderen Dichtelement zum Bilden einer lecksicheren Dichtung zwischen den Paarungsmontageoberflächen von zwei verbundenen Elementen trotz irgendeiner Exzentrizität, trotz Winkelabweichungen oder einer Fehlausrichtung der beiden verbundenen Elemente.
In einer Ausgestaltung haben erste und zweite Elemente jeweils erste und zweite paarweise aneinander anlegbare Montageoberflächen. Ein Wulst reduzierter Festigkeit, vorzugsweise ein Ringwulst, ist mit einem der Elemente als ein kontinuierliches einstückiges Teil des Elementes integral ausgebildet, und er erstreckt sich von der Montageoberfläche des Elementes aus nach außen, um eine verformbare Dichtung zwischen den beiden Elementen zu bilden, wenn die beiden Elemente mit Kraft zusammengefügt werden. Der Wulst reduzierter Festigkeit kann irgendeine aus einer Anzahl unterschiedlicher Formen annehmen, einschließlich einer Bogenform, d. h. sphärisch oder elliptisch, sowie verschiedene polygonale Formen, wie etwa allgemein rechteckig, trapezförmig usw.
In einer spezifischen Anwendung hat das erste Element ein erstes Ende, welches sich mit einem vorgegebenen Winkel von dem axialen Erstreckungsende des ersten Elementes aus erstreckt. Eine erste Montageoberfläche ist an dem ersten Ende des ersten Elementes für einen Paarungseingriff mit der Montageoberfläche des zweiten Elementes ausgebildet. Der Wulst reduzierter Festigkeit ist auf der Montageoberfläche des ersten Elementes ausgebildet. In dieser Anwendung kann das erste Element eine Fluidleitung umfassen, bei welcher sich das erste Ende von dem axialen Erstreckungsende der Leitung aus in einem vorgegebenen Winkel, etwa 45º, zu einem einzelnen Flansch radial nach außen erweitert. Das erste Ende der Leitung kann auch als ein doppeltes oder zurückgefaltetes aufgeweitetes Ende ausgebildet sein, mit einem äußeren konischen Flansch und einem inneren konischen Flansch, welcher als eine kontinuierliche Fortsetzung des äußeren Flansches ausgebildet und radial innerhalb von und in Deckung mit dem äußeren Flansch angeordnet ist. Der Wulst reduzierter Festigkeit ist an dem inneren Flansch ausgebildet und erstreckt sich von diesem nach außen.
Die vorliegende Erfindung ist auch bei einer Fluidleitung mit einer davon verschiedenen Endaufweitungskonstruktion in der Form eines ringförmigen Vorsprunges mit einem vergrößerten Durchmesser im Anschluß an ein Ende der Leitung verwendbar. Der Vorsprung ist aus einer ersten, sich radial nach außen erstreckenden Oberfläche gebildet, die sich von dem axialen Erstreckungsende der Leitung aus erstreckt und in einem äußeren Ende ausläuft. Eine zweite, sich radial nach innen erstreckende Oberfläche erstreckt sich von dem äußeren Ende aus und läuft in eine ringförmige Spitze an einem Ende der Leitung aus. Eine hohle Bohrung erstreckt sich durch die Leitung und die Spitze hindurch. Die Dichtungsmittel reduzierter Festigkeit sind als eine kontinuierliche einstückige Fortsetzung der Leitung an der zweiten äußeren Oberfläche des aufgeweiteten Endes der Leitung integral ausgebildet, wobei die Dichtungsmittel reduzierter Festigkeit sich von der zweiten äußeren Oberfläche des aufgeweiteten Endes der Leitung aus radial nach außen erstrecken. In einer bevorzugten Ausgestaltung haben die Dichtungsmittel reduzierter Festigkeit die Form eines ringförmigen Wulstes, welcher als eine einstückige Fortsetzung des Grundmaterials der Leitung integral ausgebildet ist. Der ringförmige Wulst ist vorzugsweise in einer Position entlang der Länge der zweiten äußeren Oberfläche des aufgeweiteten Endes der Leitung zwischen dem äußeren Ende des aufgeweiteten Endes und einer Position in einer Linie mit einem Flachstück angeordnet, welches auf der ersten äußeren Oberfläche zwischen einer ersten Bogenfläche, die sich von dem axialen Erstreckungsende der Seitenwand der Leitung aus erstreckt, und einer zweiten Bogenfläche, die das äußere Ende der Aufweitung bildet, ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der ringförmige Wulst axial in einer Linie mit dem Flachstück auf der ersten äußeren Oberfläche der Aufweitung so angeordnet, daß eine Preßkraft, die durch einen Fitting auf das Flachstück aufgebracht wird, wenn der Fitting und das aufgeweitete Ende der Leitung in einem geeigneten Aufnahmeteil montiert werden, durch das Massivmaterial in der äußeren Wand der Leitung direkt auf ein radiales Zentrum des ringförmigen Wulstes zu gerichtet ist.
In dieser Anmeldung hat der ringförmige Wulst einen Radius oder eine maximale Höhe von der zweiten äußeren Oberfläche der Aufweitung aus, welche im wesentlichen ein Drittel der Wanddicke der Leitung ist. Ferner ist die Höhe oder der Radius des Wulstes so ausgewählt, daß die äußere Oberfläche des Wulstes sich an einen konischen Sitz in dem Aufnahmeteil anlegt, bevor die Spitze an der Leitung sich an den konischen Sitz anlegt, um eine vollständige Abdichtung bei reduzierter Momentengröße sicherzustellen. Der Wulst dient als eine redundante Abdichtung in Verbindung mit der Spitze an dem aufgeweiteten Ende der Leitung.
Die vorliegende Erfindung umfaßt auch eine Fluidleitungs-Verbindervorrichtung, welche eine Fluidleitung mit einem ersten Ende umfaßt, welches von dem Durchmesser der Leitung aus radial nach außen bis zu einem vergrößerten Durchmesser aufgeweitet ist. Das aufgeweitete Ende der Leitung hat einen ersten äußeren Flansch, auf welchem eine erste konische äußere Oberfläche ausgebildet ist. Bei einer Leitung mit einer doppelten oder zurückgefalteten Aufweitung ist ein Abschnitt des aufgeweiteten Endes der Leitung von dem ersten äußeren Flansch aus nach innen zur Deckung mit dem ersten Flansch gebogen und bildet einen inneren Flansch, auf welchem eine zweite konische Oberfläche ausgebildet ist, die im wesentlichen parallel zu der ersten konischen Oberfläche des ersten äußeren Flansches angeordnet ist. Ein Dichtungselement in der Form eines Wulstes reduzierter Festigkeit ist integral als ein kontinuierlicher Teil des inneren Flansches ausgebildet und erstreckt sich von der zweiten konischen Oberfläche des inneren Flansches aus nach außen. Ein erster Fitting mit einer durch diesen hindurch verlaufenden Durchgangsbohrung zur Aufnahme der Fluidleitung hat eine konische Oberfläche, die an der ersten konischen Oberfläche an dem aufgeweiteten Ende der Leitung zur Anlage gebracht werden kann. In einer einzelnen Leitung mit aufgeweitetem Ende ist der Wulst auf der inneren oder zweiten konischen Oberfläche des einzelnen Endflansches ausgebildet. Ein Aufnahmemittel hat einen konischen Sitz zur Paarungsaufnahme der zweiten konischen Oberfläche der Fluidleitung auf diesem. Es sind Mittel vorgesehen, um den Fitting mit Kraft an den Aufnahmemitteln anzubringen und dadurch die konische Oberfläche des Fittings zur Anlage an der ersten äußeren konischen Oberfläche der Leitung, und die zweite konische Oberfläche der Leitung zur Anlage an dem konischen Sitz der Aufnahmemittel zu drücken.
Falls irgendeine Exzentrizität oder Winkelabweichungen bei den ersten und zweiten konischen Oberflächen der Leitung, der konischen Oberfläche des Fittings oder dem konischen Sitz der Aufnahmemittel bestehen, wenn solche Elemente aneinander zur Anlage gebracht werden, dann wird sich der weichere Teil von beiden, nämlich der konische Sitz oder der Wulst reduzierter Festigkeit an der Leitung verformen und so ermöglichen, daß die zweite oder innere konische Oberfläche der Leitung vollständig über deren volle 360º-Ringerstreckung gegenüber dem konischen Sitz der Aufnahmemittel abdichtet.
Es wird auch eine Fluidleitungs-Verbindervorrichtung zur Verwendung mit einer Leitung offenbart, welche eine aufgeweitete Konstruktion aufweist, wie sie oben beschrieben wurde, und welche einen vergrößerten ringförmigen Vorsprung umfaßt, welcher in eine radial nach innen sich erstreckende Spitze ausläuft. In dieser Anmeldung wirken die Dichtungsmittel reduzierter Festigkeit bzw. der ringförmige Wulst, der auf der zweiten äußeren Oberfläche der Endaufweitung an der Leitung ausgebildet ist und sich nach außen erstreckt, als eine redundante Abdichtung in Verbindung mit dem Spitzenende der Leitung. In dieser Anmeldung wird jeder Spalt, welcher zwischen der Spitze der Leitung und dem konischen Sitz in dem Aufnahmeteil infolge einer Exzentrizität, aufsummierter Toleranzen oder -abweichungen usw. bestehen könnte, durch den ringförmigen Wulst geschlossen, welcher sich unter normalen oder reduzierten Drehmomentengrößen verformt, um den Spalt zu schließen und das aufgeweitete Ende der Leitung mit dem Aufnahmeteil dichtend zu kuppeln.
Das Verfahren zum Ausbilden eines Dichtungselementes an einem aufgeweiteten Ende an einer Fluidleitung umfaßt die Schritte:
a) Aufweiten des ersten Endes einer hohlen Fluidleitung von dem axialen Erstreckungsende der Leitung aus radial nach außen;
b) Biegen eines. Abschnittes des ersten Endes der Leitung nach innen auf sich selbst zurück, um äußere und innere, im wesentlichen parallele konische Oberflächen an dem ersten Ende der Leitung zu bilden; und
c) Ausbilden eines Wulstes reduzierter Festigkeit auf der inneren konischen Oberfläche der Leitung, welcher sich von der inneren konischen Oberfläche aus nach außen erstreckt.
Vorzugsweise wird der Schritt des Ausbildens des Wulstes reduzierter Festigkeit gleichzeitig mit dem Schritt des Biegens des ersten Endes der Leitung nach innen auf sich selbst zurück durchgeführt.
Es wird auch ein besonderes Werkzeug zum Bilden eines Wulstes reduzierter Festigkeit in einer hohlen Fluidleitung mit einem aufgeweiteten Ende mit umgefalteten, im wesentlichen parallelen inneren und äußeren Flanschen offenbart. Das Werkzeug umfaßt einen Schaft mit einer an einem Ende ausgebildeten konischen Oberfläche. In der konischen Oberfläche ist eine Ausnehmung ausgebildet, welche einen in einer vorgegebenen Weise geformten Querschnitt hat, um einen ringförmigen Wulst reduzierter Festigkeit zu bilden, wenn das Werkzeug mit Kraft in das aufgeweitete Ende der Fluidleitung gedrückt wird. Eine Führungsnase ist an dem Ende der konischen Oberfläche montiert.
Die besondere Montagevorrichtung schafft eine leckfreie Abdichtung zwischen den Paarungsoberflächen von zwei Elementen trotz irgendeiner Exzentrizität, Winkelabweichungen oder Fehlausrichtung der beiden Elemente. Ein solcher Leckwiderstand oder eine leckfreie Abdichtung wird bei normalen und sogar reduzierten Verbindungslastmomenten oder -kräften geschaffen. Die Verwendung eines auf der Montagefläche von einem Element ausgebildeten ringförmigen Wulstes reduzierter Festigkeit schafft auch eine längere Abdichtungsstrecke.
Die Montagevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist insbesondere bei den aufgeweiteten Enden von Fluidleitungen von Nutzen, welche mittels Fittings abdichtend an Aufnahmeteilen angebracht werden. Die vorliegende Erfindung schafft eine leckfreie Abdichtung zwischen den Paarungsoberflächen des aufgeweiteten Endes der Leitung und einem konischen Sitz in dem Aufnahmeteil auch dann, wenn eine Exzentrizität oder Winkelabweichungen zwischen den konischen Paarungsoberflächen der Leitung und des konischen Sitzes des Aufnahmeteils bestehen.
Die Sektion oder der Wulst reduzierter Festigkeit schaffen einen verbesserten Abdichtungs- und Leckwiderstand ohne die Verwendung erhöhter, auf den Fitting aufgebrachter Lastkräfte, welche eine metallische Verformung des Fittings und/oder spezielle Werkzeuge oder die Verwendung gesonderter Dichtungselemente erforderlich machen, die alle zusätzlich zu den Kosten der Fittinganordnung beitragen. Der Wulst reduzierter Festigkeit wird integral mit der Leitung ausgebildet, so daß er immer mit der Leitung zusammen gegeben ist und so irgendwelche getrennten Montageschritte zum Anbringen eines Dichtungselementes an die Leitung ausschließt. Ferner wird der Wulst reduzierter Festigkeit integral mit der Leitung ausgebildet, so daß er aus dem gleichen Material wie die Leitung hergestellt ist und dadurch jede Konstruktions- oder Verwendungsbetrachtungen ausschließt, die sich auf unterschiedliche Abnutzungsgrade ungleichartiger Materialien beziehen.
Eine Leitung oder ein Element mit dem daran ausgebildeten Wulst reduzierter Festigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung ist als ein direkt einsetzbarer Ersatz für ähnliche Leitungen oder Elemente ohne eine Abänderung an dem Fitting, an Aufnahmeteilen oder ohne mit solchen Komponenten verbundene Montageverfahren verwendbar.
Schließlich ist der ringförmige Wulst reduzierter Festigkeit winkeltolerant insoweit, als er in einer zentrierten Montageanordnung oder einem konischen Sitz bzw. einer konischen Oberfläche sitzt, und zwar trotz irgendeiner Exzentrizität oder trotz Winkelabweichungen zwischen der Leitung und dem Paarungssitz oder der Paarungsoberfläche.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die verschiedenen Merkmale, Vorteile und andere Verwendungen der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf die folgende, ins einzelne gehende Beschreibung und die Zeichnung klar, in denen zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Fluidleitung mit einem Wulst reduzierter Festigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung, welcher an dem aufgeweiteten Ende derselben ausgebildet ist;
Fig. 2 eine Draufsicht, welche den ersten Schritt bei einem Verfahren zur Ausbildung des aufgeweiteten Endes einer Leitung mit einem dargestellten Wulst reduzierter Festigkeit zeigt;
Fig. 3 eine Draufsicht eines zweiten Schrittes bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, welche die Ausbildung des Wulstes reduzierter Festigkeit an dem als rückgefalteter, aufgeweiteter Flansch ausgebildeten Ende der Leitung zeigt, welcher in Fig. 2 geformt wurde;
Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht eines besonderen Werkzeuges, welches eingesetzt wird, um den Wulst reduzierter Festigkeit an dem rückgefalteten Flansch der in Fig. 3 gezeigten Leitung zu bilden;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht, welche die Anordnung der in Fig. 1 gezeigten Leitung mit einem Fitting und einem Aufnahmeteil zeigt;
Fig. 6 eine teilweise, vergrößerte Ansicht ähnlich der Fig. 5, die jedoch eine unterschiedliche Dichtungsanordnung des Wulstes reduzierter Festigkeit an dem konischen Sitz des Aufnahmeteils zeigt;
Fig. 7 eine teilweise, vergrößerte Ansicht, welche eine alternative Konfiguration des in Fig. 1 gezeigten Wulstes reduzierter Festigkeit zeigt;
Fig. 8 eine Längsschnittansicht einer Leitung mit einer ISO- Endaufweitung gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 9 eine Querschnittsansicht, welche eine Leitung gemäß dem Stand der Technik mit einer ISO-Endaufweitung zeigt, welche mittels eines Gewindefittings in einem Aufnahmeteil montiert ist;
Fig. 10 eine teilweise vergrößerte Ansicht ähnlich der Fig. 9, welche jedoch die Ausbildung eines Spaltes zwischen der Endaufweitung und dem Aufnahmeteil infolge von Toleranzabweichungen, einer Exzentrizität usw. zeigt, gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 11 eine vergrößerte Längsschnittansicht einer Leitung mit einer ISO-Endaufweitung, wobei ein Wulst reduzierter Festigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung an dieser ausgebildet ist;
Fig. 12 eine Teilansicht der Fig. 11;
Fig. 13 eine Querschnittsansicht, welche die Montage der Leitung mit der Endaufweitung und dem Wulst reduzierter Festigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Aufnahmeteil zeigt, um einen Spalt zwischen der Leitung und dem Aufnahmeteil zu schließen;
Fig. 14 eine Querschnittsansicht, welche eine durch den Wulst reduzierter Festigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung durch Verformung des Aufnahmeteils gebildete Abdichtung zeigt;
Fig. 15 eine Querschnittsansicht, welche das bei dem ersten Schritt eines Verfahrens zur Bildung eines ISO-Aufweitungsendes einer Leitung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Werkzeug zeigt;
Fig. 16 eine Querschnittsansicht, welche das in der Anfangsstufe des zweiten Schrittes des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Werkzeug zeigt;
Fig. 17 eine Querschnittsansicht, welche das in der Endstufe des zweiten Schrittes des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Werkzeug zum Ausbilden eines Wulstes reduzierter Festigkeit an einem Ende eines ISO-Aufweitungsendes einer Leitung zeigt; und
Fig. 18 eine teilweise, vergrößerte Querschnittsansicht des in Fig. 17 gezeigten Werkzeuges.

Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltungen

Die vorliegende Erfindung ist auf die Ausbildung einer Abdichtungzwischen den Paarungsoberflächen von zwei Elementengerichtet, welche eine leckfreie Abdichtung trotz irgendeiner Exzentrizität, Winkelabweichungen oder Fehlausrichtung zwischen den Paarungsoberflächen der beiden Elemente schafft.
Es wird jetzt auf die Fig. 1 Bezug genommen; dort ist ein Beispiel der Verwendung der vorliegenden Erfindung an dem aufgeweiteten Ende einer Fluidleitung 10 dargestellt. Es versteht sich, daß, wie mehr im einzelnen nachstehend beschrieben ist, die vorliegende Erfindung auch mit anderen Typen und anders geformten Elementen eingesetzt werden kann.
Die Fluidleitung 10 ist typischerweise als Leitung zum Transportieren von Fluiden, wie etwa Luft, Hydraulikfluid usw. unter Druck ausgelegt. Die Leitung 10 hat typischerweise einen kreisförmigen Querschnitt mit einer Innenbohrung 13, die durch eine Seitenwand 12 gebildet wird. Die Leitung 10 kann eine Seitenwand 12 beliebiger Dicke, beliebigen I.D. (Innendurchmesser) und beliebigem A.D. (Außendurchmesser) haben. Ferner kann die Leitung 10 aus einem beliebigen metallischen Material, wie etwa Stahl, Aluminium, Kupfer usw. gebildet sein.
Wie es üblich ist, hat die Leitung 10 ein erstes Ende 14 mit einer darin ausgebildeten Öffnung, welche mit der Innenbohrung 13 der Leitung 10 in Verbindung steht. Das erste Ende 14 ist mit einem vorgegebenen Winkel radial nach außen aufgeweitet, um zu ermöglichen, daß das erste Ende 14 der Leitung 10 abdichtend an ein anderes Element montiert wird, wie etwa an einem Aufnahmeteil in einem Beispiel, welches mehr im einzelnen nachstehend beschrieben wird.
Gemäß den SAE-Standards für den Einsatz von Hochdruck-Fluidleitungen bei Fahrzeug-Bremsleitungsanordnungen, Brennstoffleitungsanordnungen usw. ist das erste Ende 14 der Leitung 10 von dem axialen Erstreckungsende der Leitung 10 aus mit einem 45º-Winkel nach außen aufgeweitet. Es versteht sich, daß jeder andere Winkel im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, einschließlich Aufweitungsendwinkeln größer als 0º und bis zu 90º oder mehr.
Wie in Fig. 1 für eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, hat das erste Ende 14 der Leitung 10 eine Konstruktion mit einem doppelten oder zurückgefalteten aufgeweiteten Ende, welches aus einem äußeren Flansch 16 mit einer äußeren, konisch geformten Oberfläche 18 gebildet ist. Ein Abschnitt des ersten Endes 14 ist nach innen auf sich selbst gefaltet oder gebogen, und er bildet einen inneren Flansch 20, welcher in Deckung mit und parallel zu dem äußeren Flansch 16 angeordnet ist. Der innere Flansch 20 bildet eine innere konische Oberfläche 22, welche erwünschterweise parallel zu der äußeren Oberfläche 18 des äußeren Flansches 16 ist. Die innere konische Oberfläche 22 ist so ausgelegt, daß sie sich abdichtend mit einem dementsprechend ausgebildeten konischen Sitz an einem Paarungselement, wie etwa einem Aufnahmeteil, in einem Metall-zu- Metall-Kontakt paart.
Idealerweise sind die jeweiligen inneren und äußeren Oberflächen 22 bzw. 18 an der Leitung 10 parallel und konzentrisch zueinander sowie zu der axialen Mittellinie der Leitung 10 angeordnet. Allerdings können infolge von Herstellungstoleranzen, Herstellungsabweichungen und Abweichungen bei dem Material, welches zur Bildung der Leitung 10 verwendet wird, eine Exzentrizität oder Winkelabweichungen zwischen diesen Oberflächen sowie zu dem konischen Paarungssitz auftreten. Die vorliegende Erfindung sieht insbesondere eine Zusammendrückungs-Wulstdichtung oder einen Wulst 28 mit einer reduzierten Festigkeit vor, welcher integral als ein einstückiger Teil des inneren Flansches 20 ausgebildet ist. Der Wulst 28 erstreckt sich von dem inneren Flansch 20 aus nach außen, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Ferner kann der Wulst 28 irgendeine aus einer Anzahl unterschiedlicher Formen oder Querschnitte haben. Beispielsweise kann der Wulst 28 eine Bogenform haben, etwa wie die dargestellte sphärische Form, oder eine elliptische Form. Alternativ dazu kann der Wulst 28, wie in Fig. 8 gezeigt ist, eine allgemein polygonale Form haben, wie etwa eine Trapezform, Dreieckform, Rechteckform, Rhombusform usw. mit flachen Seiten, wie durch die Bezugszahl 29 angezeigt ist. Wenn auch nur ein ringförmiger Wulst 28 in Fig. 1 gezeigt ist, so können doch zusätzlich auch Mehrfach-Wülste mit den gleichen oder unterschiedlichen Querschnittsformen, wie oben beschrieben wurden, auf dem inneren Flansch 20 der Leitung 10 ausgebildet sein.
Der Wulst 28 reduzierter Festigkeit weist ein kleineres Materialvolumen auf als dasjenige des gesamten inneren Flansches der Leitung 10, so daß er leicht selbst verformbar ist oder leicht ein weicheres Paarungselement verformt, um das erste Ende 14 der Leitung 10 an ein Paarungselement anzupassen und eine leckfreie Abdichtung zwischen diesen zu schaffen. Nur als Beispiel gesehen hat der Wulst 28 reduzierter Festigkeit einen Elastizitätsmodul = 103,421.35 Nm/m³ (15.0 in · lb/in³), eine relative Zähigkeit = 15,700 und eine Gesamtelastizität der Wulstabdichtung = 0.00226269 Nm (0.200265 in · lb).
Die Fig. 2, 3 und 4 zeichnen ein Verfahren und ein besonderes Werkzeug, welches dazu verwendet wird, den Wulst 28 reduzierter Festigkeit zu bilden sowie das erste Ende 14 der Leitung 10 zu der in Fig. 1 gezeigten Form aufzuweiten.
In Fig. 2 ist einer von einem Paar Halteblöcke 30 gezeichnet. Der Halteblock 30 umfaßt eine langgestreckte Nut oder Bohrung 32 mit kreisförmigem Querschnitt für die Aufnahme der Leitung 10 in derselben. Die Bohrung 32 erstreckt sich kontinuierlich zu Aufweitungsendwänden 34, welche von dem axialen Erstreckungsende der Bohrung 32 aus in einem vorgegebenen Winkel, wie etwa 45º, angeordnet sind. Die Leitung 10 ist in dem Halteblock 30 montiert, wobei das unverformte erste Ende 14 im Bereich eines Endes des Halteblockes 30 in dem Abschnitt 34 mit aufgeweiteten Endwänden angeordnet ist. Ein Paarungshalteblock 30 wird sodann an dem in Fig. 2 gezeigten Halteblock 30 befestigt, und ein Werkzeug, wie etwa ein Stempel 36, wird mit Kraft gegen das erste Ende 14 der Leitung 10 gedrückt.
Der Stempel 36 kann mit einer zurückgewinkelten Fläche 40 ausgebildet sein, die von dem Ende einer Führungsnase 38 beabstandet ist, wobei die abgewinkelte Fläche 40 sich an das Ende 14 der Leitung 10 anlegt und das Ende der Leitung 10 radial nach innen drückt, wie in Fig. 3 gezeigt ist.
In Fig. 3 wird das gleiche oder ein unterschiedliches Paar Halteblöcke 30 in einem zweiten Schritt des vorliegenden Verfahrens eingesetzt. Nachdem das Ende 14 der Leitung 10 radial nach außen aufgeweitet worden ist und der äußere Endabschnitt derselben nach innen gebogen worden ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird ein unterschiedliches und besonderes Werkzeug 46 eingesetzt, um das Aufweiten zu vollenden sowie um den Wulst 28 reduzierter Festigkeit an dem ersten Ende 14 der Leitung 30 zu bilden. Wie in Fig. 3 und in größerer Detaildarstellung in Fig. 4 gezeigt ist, ist das Werkzeug 46 mit einem allgemein zylindrischen Schaft 48 gebildet. Eine konische Oberfläche, die aus einer ersten konischen Sektion 52 gebildet ist, sowie eine davon beabstandete zweite konische Sektion 54 sind an einem Ende des Schaftes 48 ausgebildet und erstrecken sich axial von diesem aus. Eine Führungsnase 50 mit einem A.D., der kleiner als der I.D. der Leitung 10 ist, ist an dem Ende der ersten konischen Oberfläche 52 ausgebildet und dient dazu, das Werkzeug 46 in der Leitung 10 zu zentrieren.
Eine Ausnehmung 56 ist zwischen der ersten und zweiten konischen Fläche 52 bzw. 54 gebildet. Die Ausnehmung 56 formt den Wulst 28 reduzierter Festigkeit in dem inneren Flansch 20 der Leitung 10, wenn das Werkzeug 46 mit Kraft in die Leitung 10 gedrückt wird, welche in dem Paar Halteblöcke 30 montiert ist. Wenn sie auch mit einem allgemein bogenförmigen oder sphärischen Querschnitt dargestellt ist, so kann die Ausnehmung 56 doch in irgendeiner der oben beschriebenen Formen ausgebildet sein, um den in gewünschter Weise geformten Wulst 28 reduzierter Festigkeit zu schaffen.
Wenn im Gebrauch das Werkzeug 46 mit Kraft in das erste Ende 14 der Leitung 10 gedrückt wird, die in den Halteblöcken 30 montiert ist, dann biegen die ersten und zweiten konischen Oberflächenabschnitte 52 und 54 den teilweise umgefalteten Flansch 42 der Leitung 10 auf sich selbst zurück zur Deckung mit dem äußeren Flansch 16 der Leitung 10, bis der äußere Flansch 16 in Deckung mit den aufgeweiteten Endwänden 34 der Halteblöcke 30 angeordnet ist. Das bildet die äußeren und inneren Flansche 16 und 20 mit dem erwünschten Aufweitungswinkel, etwa 45º, wie oben beschrieben wurde. Gleichzeitig extrudiert die Anlage des Werkzeuges 46 an der Leitung 10 unter Kraftaufwendung einen Teil des Leitungsmetalls von dem inneren Flansch 20 an dem ersten Ende 14 der Leitung 10 in die Ausnehmung 56 an dem Werkzeug 46 und bildet den Wulst 28 reduzierter Festigkeit mit einer Form, die der Form der Ausnehmung 56 entspricht.
Außer der Verwendung des Werkzeuges 46 zum Extrudieren des Wulstes 28 aus dem Ende der Leitung 10 kann der Wulst auch durch Bearbeiten zu der gewünschten Form gebildet werden.
Es wird jetzt auf die Fig. 5 Bezug genommen; dort ist eine beispielhafte Anwendung der Leitung 10 dargestellt, an der ein Wulst 28 reduzierter Festigkeit gemäß dem oben beschriebenen Verfahren ausgebildet worden ist. In dieser Anwendung ist die Leitung 10 durch einen Fitting 60 mit einem Aufnahmemittel 62 in abdichtender Anlage verbunden. Der Fitting 60 liegt in der Form eines Körpers 64 vor, an welchem außen mehrere Sechskantflächen 66 ausgebildet sind. Eine Bohrung 68 erstreckt sich durch den Körper 64 hindurch, und sie nimmt die durch diese hindurchgehende Leitung 10 lose auf, wobei der I.D. der Bohrung 68 geringfügig größer als der A.D. der Leitung 10 ist. Ein Endabschnitt 70 des Körpers 64 des Fittings 60 erstreckt sich von den Sechskantflächen 66 aus, und es ist ein Außengewinde 72 auf diesem ausgebildet. Eine innere konische Oberfläche 74 ist an dem Endabschnitt 70 anschließend an das äußere Ende desselben ausgebildet. Die konische Oberfläche 74 legt sich an die konische Oberfläche 18 an dem äußeren Flansch 16 der Leitung 10 an, wie in Fig. 5 gezeigt ist.
Die Aufnahmemittel 62 können jedes beliebige Montageelement umfassen, an das eine Fluidleitung 10 montiert wird. So können die Aufnahmemittel 62 einen Block, ein Ventil usw. umfassen. Ein Sitz 80 ist innerhalb der Aufnahmemittel 62 ausgebildet, und er umgibt eine Durchgangsbohrung 82, welche mit der Bohrung 13 in der Leitung 10 fluchtend ausrichtbar ist. Der Sitz 80 hat eine ringförmige konische Endfläche 84, welche in einen Paarungseingriff mit dem Wulst 28 reduzierter Festigkeit und/oder der inneren konischen Oberfläche 22 der Leitung 10 kommt. Mehrere Gewindegänge 85 sind innen innerhalb eines ringförmigen Endes der Aufnahmemittel 62 ausgebildet, und zwar für einen Paarungseingriff mit den Gewindegängen 72 des Fittings 60, um den Fitting 60 mit den Aufnahmemitteln 62 zu verbinden sowie um das Drehmoment aufzubringen, um das erste Ende 14 der Leitung 10 an dem konischen Sitz 80 in den Aufnahmemitteln unter Kraftaufbringung zur Anlage zu bringen. Andere Mittel zum Klammern oder Verbinden des Fittings 60 mit den Aufnahmemitteln 62 können auch verwendet werden.
Im Einsatz wird das axiale Erstreckungsende der Leitung 10 zuerst in die Bohrung 68 in dem Fitting 60 eingeschoben, bevor der Fitting 60 mit den Aufnahmemitteln 62 verschraubt wird. Ein auf den Fitting 60 mittels eines Werkzeuges, das an den Sechskantflächen 66 angreift, aufgebrachtes Drehmoment drückt die konische Oberfläche 74 in dem Fitting 60 mit Kraft zur Anlage an der äußeren konischen Oberfläche 18 an dem ersten Ende 14 der Leitung 10, und es drückt die gegenüberliegende innere konische Oberfläche 22 des inneren Flansches 20 der Leitung 10 in eine Anlage an die konische Endfläche 84 des Sitzes 80 in den Aufnahmemitteln 62.
Unter der Annahme, daß alle der Komponenten innerhalb spezifizierter Herstellungstoleranzen gefertigt worden sind, so daß die konischen Paarungsoberflächen 74 und die Fittings 60, die äußere konische Oberfläche 18 und die innere konische Oberfläche 22 der Leitung 10 und die Oberfläche 84 des Sitzes 80 in den Aufnahmemitteln 62 zueinander konzentrisch sind, wird eine vorgegebene Größe der auf den Fitting 60 aufgebrachten Kraft ausreichend sein, die innere Oberfläche 22 des ersten Endes 14 der Leitung 10 konzentrisch in einen Metall-zu-Metall-Kontakt mit der konischen Endfläche 84 des Sitzes 80 in dem Aufnahmeteil 62 zu bringen und eine leckfreie Abdichtung zwischen diesen herzustellen.
Es ist jedoch wahrscheinlicher, daß eine der konischen Flächen exzentrisch ist oder winkelmäßig abweicht, oder daß die Leitung 10 nicht koaxial zu dem Sitz 80 in dem Aufnahmeteil 62 ausgerichtet ist. Der Wulst 28 reduzierter Festigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung überwindet jede Exzentrizität oder Winkelabweichungen, welche zwischen den konischen Paarungsflächen bestehen könnten, und er funktioniert auf eine von zwei unterschiedlichen Weisen in Abhängigkeit davon, welches von dem Material, das den konischen Sitz 80 und das Aufnahmeteil 62 bildet, oder von dem Material, welches die Leitung 10 bildet, am weichsten ist. In Fig. 5 wird angenommen, daß der konische Sitz 80 in dem Aufnahmeteil 62 weicher als das Material ist, das die Leitung 10 bildet. Wenn eine Exzentrizität oder Winkelabweichungen zwischen den konischen Paarungsflächen bestehen, dann wird das auf den Fitting 60 aufgebrachte Drehmoment einen vorgegebenen Winkelabschnitt des Wulstes 28 reduzierter Festigkeit, wie allgemein durch die Bezugszahl 90 in Fig. 5 angezeigt ist, in den konischen Sitz 80 in dem Aufnahmeteil 62 drücken und einen Teil des konischen Sitzes verformen. Diese Verformung setzt sich fort, bis die verbleibende ringförmige Erstreckung 92 des Wulstes 28 sich abdichtend an den restlichen Teil der konischen Endfläche 84 des Sitzes 80 anlegt, um eine leckfreie Abdichtung zwischen diesen zu schaffen. Es sei bemerkt, daß die bogenförmige Form des in Fig. 5 gezeigten Beispieles des Wulstes 28 eine längere Abdichtungsstrecke für einen erhöhten Leckwiderstand schafft, wenn man das mit der Länge der inneren konischen Oberfläche 22 der Leitung 10 vergleicht.
Wenn die Leitung 10 aus einem weicheren Material als der Sitz 80 des Aufnahmeteils 62 gebildet ist, dann erfolgt eine unterschiedliche Verformung, wenn eine Exzentrizität oder Winkelabweichungen zwischen den Paarungsoberflächen bestehen, wie in Fig. 6 gezeigt ist. In diesem Beispiel wird sich dann, wenn der Fitting 60 das aufgeweitete Ende 14 der Leitung 10 unter Krafteinsatz zur Anlage an die Oberfläche 84 des konischen Sitzes 80 drückt, ein Teil des Wulstes 28 reduzierter Festigkeit selbst verformen, wie durch die Bezugszahl 94 in Fig. 6 gezeigt ist. Eine solche Verformung wird über eine vorgegebene Winkelerstreckung des Wulstes 28 auftreten, bis der entgegengesetzte Abschnitt des Wulstes 28, wie durch die Bezugszahl 96 angegeben ist, abdichtend an der Oberfläche 84 des Sitzes 80 anliegt und die gewünschte leckfreie Abdichtung zwischen der Leitung 10 und dem Sitz 80 der Aufnahmemittel 62 bildet.
Es sei bemerkt, daß in den beiden in den Fig. 5 und 6 gezeigten Beispielen unabhängig davon, welches Element einer Verformung unterliegt, wenn das aufgeweitete Ende 14 der Leitung 10 unter Kraft zur abdichtenden Anlage an den Sitz 80 in den Aufnahmemitteln 62 gedrückt wird, der Wulst 28 reduzierter Festigkeit ein kleineres Materialvolumen im Vergleich mit dem größeren Volumen des gesamten inneren Flansches 20 des ersten Endes 14 der Leitung 10 hat, so daß er leichter selbst einer Verformung unterliegt, wie in Fig. 6 gezeigt ist, oder leichter eine Verformung in dem Sitz 80 verursacht, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Das reduziert die Größe des benötigten Momentes erheblich, welches auf den Fitting 60 aufzubringen ist, um die Leitung 10 mit Kraft in einen vollständigen leckfreien Dichtungseingriff mit dem Sitz 80 in den Aufnahmemitteln 82 zu drücken.
Dieser erhöhte Leckwiderstand mit der gleichen oder geringeren Größe des aufgebrachten Momentes wurde durch Versuche bestätigt, die an einer Anzahl von Proben einer herkömmlichen Leitung mit doppeltem oder zurückgefaltetem aufgeweitetem Ende ohne den Wulst 28 reduzierter Festigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung sowie von Proben einer Leitung 10 mit dem Wulst 28 reduzierter Festigkeit ausgeführt wurden, die so konstruiert war, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Die Versuchsproben ohne den Wulst reduzierter Festigkeit erforderten ein mittleres Moment von 11.17 Newtonmeter, um eine leckfreie Abdichtung zwischen der Leitung und dem Aufnahmeteilsitz zu erzielen. Die Proben der Leitung 10 unter Verwendung des Wulstes 28 reduzierter Festigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung erforderten nur einen Durchschnittswert von 6.83 Newtonmeter, um die leckfreie Abdichtung zu erreichen. Das stellt eine Reduzierung von annähernd 39% der Größe des Momentes dar, das erforderlich ist, um den Fitting 60 ausreichend an das Aufnahmeteil 62 zu spannen und eine leckfreie Abdichtung zwischen dem aufgeweiteten Ende 14 der Leitung 10 und dem Sitz 80 zu bilden. Auch wenn statistische Korrekturen an den Versuchs- Durchschnittswerten angebracht wurden, um die Probenabmessungen in Rechnung zu stellen, dann zeigt eine Leitung 10 mit dem Wulst 28 reduzierter Festigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung immer noch eine um annähernd 31% geringere erforderliche Momentenkraft als diejenige, die für herkömmliche Leitungen ohne den Wulst 28 reduzierter Festigkeit erforderlich ist.
Fig. 8 zeigt eine Fluidleitung gemäß dem Stand der Technik mit einer Endaufweitung, die gemäß den International Organization Standardization Specifications ISO 4038-1977 (E), nachstehend als (ISO) bezeichnet, konstruiert ist. Wie es gebräuchlich ist, umfaßt die Leitung 140 ein dünnwandiges hohles Rohr mit einer sich axial erstreckenden Seitenwand 142 und einer hohlen inneren Bohrung 144. Eine ISO-Aufweitung 146 ist an einem Ende der Leitung 140 ausgebildet, und sie umfaßt einen ersten, sich nach außen erstreckenden Abschnitt 148, welcher sich von dem axialen Erstreckungsende der Seitenwand 142 aus in einem Winkel nach außen erstreckt. Der erste, sich im Winkel nach außen erstreckende Abschnitt 148 umfaßt eine erste äußere Oberfläche 150. Der erste, sich nach außen erstreckende Abschnitt 148 endet in einem bogenförmigen äußeren Ende 152, welches an dem maximalen A.D. der Endaufweitung 146 angeordnet ist. Ein zweiter, sich im Winkel nach innen erstreckender Abschnitt 153 erstreckt sich von dem äußeren Ende 152 aus und endet in einer Spitze 156 an einem Ende der Leitung 140. Eine zweite äußere Oberfläche 154 ist an dem zweiten, sich einwärts erstreckenden Abschnitt 153 ausgebildet.
Wenn der erste, sich auswärts erstreckende Abschnitt 148 an der Leitung 140 gebildet wird, dann erstreckt sich ein erster Radius 184 von dem axialen Erstreckungsende der Wand 142 der Leitung 140 aus in einem Bogen nach außen. Das abgewandte Ende des ersten, sich auswärts erstreckenden Abschnittes 148 endet in einem Radius 186, welcher als stetige Kurve bis zu dem äußeren Ende 152 verläuft. Ein Flachstück 188 ist zwischen den Radien 184 und 186 ausgebildet. Das Flachstück 188 ist allgemein senkrecht zu der Längsachse der Leitung 140. Wie in Fig. 12 gezeigt ist, ist eine durch den Fitting 166 auf die Aufweitung 146 aufgebrachte Preßkraft für den Preßeingriff der Spitze 156 mit dem konischen Sitz 158 auf dem Flachstück 188 zentriert.
Die nominellen Abmessungen und Toleranzen für die Leitung 140 und die Endaufweitung 146 sind in der Tabelle 1 gezeigt. Die Dimensions-Bezugssymbole A&sub1;, B&sub1;, D&sub1; bis D&sub5; und E&sub1; sind auch in der Fig. 8 gezeigt. TABELLE 1 - Dimensionen und Toleranzen für Rohranlagen und eine Endaufweitung (mm)
Die Leitung 140 ist abdichtend mit einer konischen Oberfläche oder einem Sitz 158 in einem Aufnahmeteil 160 verbunden, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Wie oben beschrieben wurde, umfaßt das Aufnahmeteil 160 eine Bohrung 162 mit mehreren Gewindegängen 164, die entlang einem äußeren Ende desselben angeordnet sind. Ein Fitting 166 ist mit einem Sechskantkopf 168, einer hohlen Bohrung 170, die die Leitung 140 aufnimmt, und mehreren Gewindegängen 172 ausgestattet, welche in einen Gewindeeingriff mit den Gewindegängen 164 in dem Aufnahmeteil 160 kommen, um die Spitze 156 an der Endaufweitung 146 der Leitung 140 zu pressen und in Dichteingriff mit dem konischen Sitz 158 in dem Aufnahmeteil 160 zu bringen. Eine hohle Bohrung 165 ist in dem Aufnahmeteil 160 für eine Verbindung mit der hohlen Bohrung 144 in der Leitung 140 ausgebildet.
Fig. 9 zeigt die Ausrichtung der Leitung 140, des Aufnahmeteils 160 und des Fittings 166 in einer nominellen Position, wenn alle diese Komponenten mit nominellen Abmessungen hergestellt sind oder die Abweichung der Toleranz die Kombinationen in die Nähe nomineller Werte bringt. Das bewirkt eine fluiddichte Verbindung oder Abdichtung zwischen der Spitze 156 an der Leitung 140 und dem konischen Sitz 158 in dem Aufnahmeteil 160 mit einem angemessenen, auf den Sechskantkopf 168 des Fittings 166 aufgebrachten Moment.
Es ist jedoch schwierig, die in Fig. 9 gezeigte perfekte Kombination von Komponententoleranzen und Komponentenausrichtungen zu erzielen. Wenn, wie in Fig. 10 gezeigt ist, die Toleranzen der Komponenten sich in einer ungünstigen Richtung aufsummieren und die Drehorientierung der Komponenten ausgerichtet ist, dann wird sich ein ringförmiger Abschnitt der Spitze 156 an der Leitung 140 an die innere Kante des konischen Sitzes 158 in dem Aufnahmeteil 160 gemäß einer bestimmten Umfangserstreckung entlang der Spitze 156 und dem konischen Sitz 158 anlegen. Es wird jedoch ein allgemein durch die Bezugszahl 178 bezeichneter Spalt zwischen dem konischen Sitz 158 und der verbleibenden Umfangserstreckung der ringförmigen Spitze 156 an der Leitung 140 gebildet werden. Wenn diese Bedingung angetroffen wird, dann waren die einzigen Mittel zum Erzielen einer Abdichtung beim Stand der Technik, auf den Fitting 166 ein "Überschußmoment" aufzubringen, um entweder den Aufweitungsendabschnitt 146 der Leitung 140 zu verziehen oder zu bewirken, daß sich die Spitze 156 der Leitung 140 in den konischen Sitz 158 in dem Aufnahmeteil 160 eingräbt. Dieses "Überschußmoment" für den Fitting 168 führt jedoch zu potentiellen Problemen beim Erreichen einer Langzeitabdichtung zwischen dem aufgeweiteten Ende 146 der Leitung 140 und dem konischen Sitz 158 in dem Aufnahmeteil 160.
Bei einer Fluidleitung 140 mit einer Nenngröße, welche ein nach ISO aufgeweitetes Ende 146 aufweist, wie es in den Fig. 8, 9 und 10 gezeigt ist, sind Momentenerfordernisse von 15 Nm, plus 3 Nm, minus Null spezifiziert worden, um eine ausreichende Abdichtung zwischen der Leitung 140 und dem konischen Sitz 158 in dem Aufnahmeteil 160 ohne Verformung der Spitze 156 oder der Aufweitung 146 zu erzielen. Wenn der Spalt 148 auftritt, wie in Fig. 10 gezeigt ist, und ein "Überschußmoment" auf die Sechskantflächen 168 an dem Fitting 166 aufgebracht wird, dann bewirkt das zusätzliche Moment oberhalb 19 bis 20 Nm, daß die Rückseite der Aufweitung 146 neben dem ersten, sich auswärts erstreckenden Abschnitt 148 beginnt zu fließen und sich zu verziehen. Gleichzeitig beginnt die Rohrwand in dem zweiten, sich einwärts erstreckenden Abschnitt 153 sich zu verdünnen. Von diesem Punkt an hat jedes zusätzliche, auf den Fitting 166 aufgebrachte Moment eine Verdünnung der Wanddicke an dem aufgeweiteten Ende 146 zur Folge. Je mehr die Aufweitung 146 gepreßt oder verdünnt wird, um so mehr wird die Aufweitung 146 für ein Ermüdungsversagen während der Gebrauchsdauer der gesamten Fluidkupplung anfällig. Ferner werden bei einer vorgegebenen hohen Momentengröße die Sechskantflächen 168 an dem Fitting 166 anfangen, sich zu verformen, was die Aufbringung eines zusätzlichen Momentes verhindern könnte oder eine einfache Demontage der Fluidkupplung verhindern könnte.
Um diese Probleme zu überwinden, ist eine Fluidleitung 140, wie sie in Fig. 11 gezeigt ist, in besonderer Weise mit Abdichtungsmitteln 180 reduzierter Festigkeit ausgestattet, welche jeden Spalt 178 abdichtend schließen, welcher zwischen der äußeren Oberfläche 154 an dem Aufweitungsende der Leitung 140 und dem konischen Sitz 158 in einem Aufnahmeteil 160 bestehen könnte.
Wie oben bei den früheren Ausgestaltungen der vorliegende Erfindung beschrieben wurde, haben die Abdichtungsmittel 180 reduzierter Festigkeit vorzugsweise die Form eines zusammendrückbaren ringförmigen Wulstes, welcher integral als ein einheitlicher Teil des zweiten, radial einwärts sich erstreckenden Endes 153 der Aufweitung 146 an der Leitung 140 ausgebildet ist. Die ringförmige Wulstabdichtung 180 kann irgendeine aus einer Anzahl unterschiedlicher Formen oder Querschnitte haben. Beispielsweise kann die Wulstabdichtung 180 eine allgemein bogenförmige Form haben, wie die in Fig. 14 gezeigte dargestellte sphärische oder elliptische Form. Alternativ dazu kann die Wulstabdichtung 180 eine allgemein polygonale Form haben, wie etwa eine Trapezform, eine Dreieckform, eine Rechteckform, eine Rhombusform usw. Wenn auch nur eine ringförmige Wulstabdichtung 180 in Fig. 14 gezeigt ist, so können doch zusätzlich mehrfache Wulstabdichtungen 180 mit den gleichen oder unterschiedlichen Querschnittsformen, wie sie oben beschrieben wurden, in radial beabstandeter Weise auf der zweiten äußeren Oberfläche 154 an der Aufweitung 146 ausgebildet sein.
Die Wulstabdichtung 180 reduzierter Festigkeit weist ein kleineres Materialvolumen auf als dasjenige des gesamten zweiten Abschnittes 153 an der Aufweitung 146, so daß sie leicht selbst verformbar ist oder leicht ein weicheres Paarungselement verformt, um die Aufweitung 146 an das Paarungselement anzupassen und dadurch eine leckfreie Abdichtung zwischen diesen bei Nenngrößen oder kleineren als Nenngrößen des Momentes zu bilden. Nur beispielhaft hat der Wulst 28 reduzierter Festigkeit einen Elastizitätsmodul = 103,421.35 Nm/m³ (15.0 in · lb/in³), eine relative Zähigkeit = 15,700 und eine Gesamtelastizität der Wulstabdichtung = 0.00226269 Nm (0.0200265 in · lb).
Es wird jetzt auf die Fig. 12 Bezug genommen; dort sind eine bevorzugte Stelle und Form für die Wulstabdichtung 180 an dem zweiten, einwärts sich erstreckenden Abschnitt 153 der Endaufweitung 146 dargestellt. Die Wulstabdichtung 180 ist entlang der zweiten äußeren Oberfläche 154 an der Aufweitung 146 an irgendeiner Position zwischen dem äußeren Ende 152 und der Spitze 156 angeordnet. Vorzugsweise ist die Wulstabdichtung 180 zwischen dem Ende 152 angeordnet, und sie liegt in einer axialen Linie mit der Linie 190 der Kraftaufbringung auf die Aufweitung 146. Mehr vorzugsweise ist das Zentrum 196 des Wulstes 180 axial in einer Linie mit dem Flachstück 188 so ausgerichtet, daß die auf das Flachstück 188 zentrierte Kraft entlang einer Linie aufgebracht wird, die sich durch die Metallwand der Aufweitung 146 zu dem Zentrum des Wulstes 180 hin erstreckt.
In einer beispielhaften Ausgestaltung hat die Wulstabdichtung 196 eine allgemein bogenförmige Form mit einer äußeren Oberfläche, welche sich bogenförmig zu der zweiten äußeren Oberfläche 154 an der Aufweitung 146 hin krümmt. Eine erste Tangente 192, die sich durch die Verbindung von einem Ende der äußeren Oberfläche des Wulstes 180 und der zweiten äußeren Oberfläche 154 an der Aufweitung 146 erstreckt, ist normal zu der Linie 190 der auf die Aufweitung 146 ausgeübten Kraftaufbringung. Eine zweite Tangente 194 durch das entgegengesetzte Ende des Wulstes 180 und die zweite äußere Oberfläche 154 erstreckt sich parallel zu der Linie 190 der Kraftaufbringung.
Diese Form und Anordnungsstelle des Wulstes 180 plazieren das Radialzentrum 196 des Wulstes 180, welcher auf der zweiten äußeren Oberfläche 154 des zweiten radialen Abschnittes 153 der Aufweitung 146 angeordnet ist, axial in eine Linie mit der Linie 190 der Kraftaufbringung durch den Fitting 166, wobei sich die Linie 190 der Kraftaufbringung vollständig durch die massive metallische Seitenwand 142 der Leitung 140 zu dem Radialzentrum 196 des Wulstes 180 hin erstreckt. Das verhindert jede Biegung des zweiten Endabschnittes 153 der Aufweitung 146 im Bereich der Spitze 156 axial einwärts zu dem ersten radialen Abschnitt 148 der Aufweitung 146 hin.
Ein anderes bedeutendes Merkmal bei dem Wulst 180 ist auch in der Fig. 12 gezeigt. Die durch die Bezugszahl 198 bezeichnete maximale Höhe oder der Radius für den Wulst 180 ist so ausgewählt, daß sichergestellt ist, daß die äußere Oberfläche des Wulstes 180 ein Paarungselement, wie etwa einen konischen Sitz 158 in einem Aufnahmeteil 160, kontaktiert, bevor die Spitze 156 sich an das Paarungselement oder die Paarungsoberfläche anlegt. Das wird dadurch erreicht, daß man eine maximale Höhe oder einen maximalen Radius 198 für den Wulst 180 so auswählt, daß eine sich durch den äußersten Punkt des Wulstes 180 und die Spitze 156 erstreckende Linie in einem vorgegebenen Winkel bezüglich der zweiten äußeren Oberfläche 154 der Aufweitung 146 gelegen ist. Vorzugsweise ist dieser Winkel 200 im wesentlichen gleich 2.5º. Es versteht sich, daß andere, durch Wulste 180 unterschiedlicher Höhe bedingte Winkel auch ausgewählt werden können, solange nur solche Abmessungen sicherstellen, daß der Wulst 180 ein Paarungselement kontaktiert, bevor die Spitze 156 sich an das gleiche Element oder die gleiche Paarungsoberfläche anlegt. Im Minimum ist die Höhe des Wulstes 180 so gewählt, daß wenigstens ein gleichzeitiger Kontakt der Wulstabdichtung 180 und der Spitze 156 mit dem konischen Sitz 158 in dem Aufnahmeteil 160 gewährleistet ist.
Fig. 13 zeigt die Leitung 140 mit der daran ausgebildeten Wulstabdichtung 180 reduzierter Festigkeit in einer Fluidkupplung montiert, die aus einem Aufnahmeteil 160 mit einem konischen Sitz 158 und einer hohlen Bohrung 165 gebildet ist, und einen Fitting 166, welcher mit dem Aufnahmeteil 160 im Gewindeeingriff ist, wie oben beschrieben und in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist. Fig. 13 zeigt die Ausrichtung der Komponenten, wenn ein Spalt 178 zwischen der zweiten äußeren Oberfläche 154 der Aufweitung 146 und dem konischen Sitz 158 in dem Aufnahmeteil 160 gebildet ist. Wenn die Aufweitung 146 unter der Schraubgewindeaktion des Fittings 166 in das Aufnahmeteil 160 gepreßt wird, dann legt sich ein Abschnitt der ringförmigen Wulstabdichtung 180, wie etwa der in der Fig. 13 links gezeigte, an und verformt sich bis zu einem beachtlichen Grad, wenn er mit dem konischen Sitz 158 in dem Aufnahmeteil 160 in Paarungseingriff kommt, bis die Spitze 156 sich auch an den konischen Sitz 158 anlegt. Eine bestimmte Umfangserstreckung des Wulstes 180 wird, wie in Fig. 13 rechts gezeigt ist, sich auch an den konischen Sitz 158 in dem Aufnahmeteil 160 anlegen und dadurch den Spalt 178 verschließen sowie eine Abdichtung zwischen der Aufweitung 146 und dem konischen Sitz 158 in dem Aufnahmeteil 160 bilden, trotz der Tatsache, daß ein Teil der Spitze 156 in der Aufweitung 146 immer noch von dem konischen Sitz 158 beabstandet ist. Es sei bemerkt, daß diese Abdichtung mit Nennmomentengrößen erreicht wird, und nicht etwa infolge eines "Überschußmomentes", wie es üblicherweise bei Kupplungen gemäß dem Stand der Technik eingesetzt wird.
Fig. 13 basiert auf der Annahme, daß das das Aufnahmeteil 160 bildende Material härter als das Material ist, welches zur Bildung der Leitung 140 verwendet wird. Unter dieser Bedingung unterliegt die Wulstabdichtung 180 im wesentlichen der gesamten Verformung, die erforderlich ist, um eine Abdichtung zwischen der Aufweitung 148 und dem konischen Sitz 158 in dem Aufnahmeteil 160 zu bilden.
Es ist auch möglich, daß das das Aufnahmeteil 160 bildende Material weicher als das Material ist, welches für die Konstruktion der Leitung 140 verwendet wird. Unter dieser Bedingung wird, wie in Fig. 14 gezeigt ist, dann, wenn die Leitung 140 mit der ringförmigen Wulstabdichtung 180 gemäß der vorliegenden Erfindung mit Kraft gegen den konischen Sitz 158 in dem Aufnahmeteil 160 angelegt wird, die härtere Wulstabdichtung 180 einen Abschnitt des konischen Sitzes 158 verformen und dadurch eine Eindrückung 204 bilden, die sich entlang einer vorgegebenen Umfangserstreckung des konischen Sitzes 158 erstreckt. Während sie die Eindrückung 204 bildet, unterliegt auch die Wulstabdichtung 180 einem kleinen Verformungsgrad, was zu einer leicht länglichen Wulstform gegenüber dessen ursprünglicher, allgemein mehr bogenförmiger Form führt, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Neben der Abdichtung jedes Spaltes zwischen der Aufweitung 146 und dem konischen Sitz 158 erhöhen diese verformte längliche Wulstabdichtung 180 und die Eindrückung 204 in dem Aufnahmeteil 160 die Dichtungsstreckenlänge zwischen der Aufweitung 146.
Es wird jetzt auf die Fig. 15 bis 18 Bezug genommen; dort sind ein Verfahren und ein besonderes Werkzeug gezeigt, welches für die Bildung des Wulstes 180 reduzierter Festigkeit sowie des nach ISO aufgeweiteten Endes 146 an der Leitung 140 zu der in Fig. 11 gezeigten Form verwendet werden.
In Fig. 15 ist einer aus einem Paar von Halteblöcken oder -formen 220 dargestellt. Der Halteblock 220 umfaßt, nur beispielhaft, eine längliche Nut oder Bohrung 220 mit kreisförmigem Querschnitt zur Aufnahme der Leitung 140 in derselben. Die Bohrung 222 erstreckt sich kontinuierlich durch den Halteblock 220 von einem geschlossenen, nicht gezeigten Ende zu einem entgegengesetzten offenen Ende. Die Leitung 140 ist in dem Halteblock 220 montiert, wobei das unverformte erste Ende sich von einem Ende der Bohrung 222 in dem Halteblock 220 aus nach außen erstreckt. Ein Paarungs- Halteblock, welcher nicht gezeigt ist, wird sodann an dem in Fig. 15 gezeigten Halteblock 220 befestigt, und eine Prägeschale 226 wird in Eingriff mit den Halteblöcken 220 gebracht.
Ein Stempel 228 mit einem Abschnitt mit einem ersten Durchmesser neben einer Führungsnase 230 mit einem kleineren Durchmesser ist verschiebbar in der Schale 226 montiert. Eine Einwärtsbewegung des Stempels 228 in das Ende der Leitung 140 bewirkt, daß der Endabschnitt 232 der Leitung 140 sich zu einem geringfügig größeren Durchmesser als der Nenndurchmesser der Leitung 140 erweitert.
Wie in Fig. 16 gezeigt ist, ist eine andere Schale oder ein anderes Werkzeug 234, welches ebenfalls einen verschiebbaren Stempel 236 aufweist, vorgesehen, um das aufgeweitete Ende 146 fertigzustellen. Eine Ausnehmung 238 ist in einem Ende der Schale 234 ausgebildet, und sie bildet das Ende der Leitung 140 zu der geforderten Winkelform des zweiten Endabschnittes 153 sowie die angrenzenden Abschnitte zu der Form und Abmessung des Endes 152 und des ersten Abschnittes 148 des aufgeweiteten Endes 146, wenn die Schale 234 und der Stempel 236 sich in Kontakt mit dem Ende der Leitung 140 vorschieben, wie bei einem Anfangs-Kontaktpunkt in Fig. 16 und einer Endstufe in Fig. 17 gezeigt ist.
Wie mehr im einzelnen in Fig. 18 gezeigt ist, ist die Ausnehmung 238 mit einem ersten Endabschnitt 250 mit allgemein kreisförmigem Durchmesser ausgebildet, welcher sich von dem offenen Ende der Ausnehmung 238 aus erstreckt. Eine erste, einwärts abgewinkelte konische Oberfläche 252 ist an dem inneren Ende des ersten Endabschnittes 250 ausgebildet, und sie wird bei dem Dimensionswinkel der zweiten äußeren Fläche 154 des aufgeweiteten Endes 146 der Leitung 140 angeordnet. Eine ringförmige Ausnehmung 254 ist an einer inneren Kante der konischen Oberfläche 252 ausgebildet, und sie hat die vorgegebene Form des Wulstes 180 reduzierter Festigkeit. Die Ausnehmung 254 öffnet sich zu einer innersten konischen Oberfläche 256, die mit dem gleichen Winkel wie die konische Oberfläche 252 zu der Längsachse der Ausnehmung 238 angeordnet ist.
Zusammenfassend sind eine besondere Montageanordnung und ein Verfahren zum Bilden einer leckfreien Abdichtung zwischen den Paarungs-Montageflächen von zwei Elementen offenbart, die in einem Metall-zu-Metall-Kontakt angeordnet sind. Eine Dichtung oder ein Wulst reduzierter Festigkeit ist integral auf der Montageoberfläche von einem Element ausgebildet, und er unterliegt einer Verformung oder verursacht eine Verformung in der gegenüberliegenden Montageoberfläche, um jeder Exzentrizität, Winkelabweichung oder Fehlausrichtung der beiden Elemente Rechnung zu tragen, wenn die beiden Elemente mit Kraft zur Anlage aneinander gedrückt werden. Der Wulst reduzierter Festigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung wird leicht an jeder Komponente ausgebildet, welche existierende Montageverfahren einsetzt, derart, daß er als Einsatz-Ersatz für existierende Komponenten, wie etwa Fluidkomponenten, einsetzbar ist, ohne daß irgendwelche Abwandlungen an den entsprechenden Fittings, Aufnahmeteilen oder anderen Montage- bzw. Verbinderelementen erforderlich wären. Der besondere Wulst reduzierter Festigkeit erfordert auch das gleiche oder ein kleineres Moment, um die Fittings miteinander zu verbinden und die gewünschte leckfreie Abdichtung zu schaffen.

Claims

1. Montagevorrichtung für eine abgedichtete Fluidleitung, umfassend:

ein erstes Fluidleitungselement (10, 140) mit einem ersten Ende (14, 146), welches sich in einem vorgegebenen Winkel von einem axialen Erstreckungsende des ersten Elementes (10, 140) aus radial nach außen erstreckt;

wobei das erste Ende (14, 146) des ersten Elementes (10, 140) einen äußeren konischen Flansch (16, 148) umfaßt sowie einen inneren konischen Flansch (20, 153), der als eine kontinuierliche Fortsetzung des äußeren Flansches (16, 148) ausgebildet und radial innerhalb von und in Deckung mit dem äußeren Flansch (16, 148) angeordnet ist;

wobei der innere konische Flansch (20, 153) eine kontinuierlich lineare Form hat;

ferner ein zweites Element (62, 160) mit einer Montageoberfläche (84, 158), die zu dem inneren konischen Flansch (20, 153) des ersten Elementes (10, 140) komplementär ist;

einen ringförmigen Wulst (28, 29, 180) reduzierter Festigkeit, welcher als ein kontinuierlicher, einstückiger, radial nach innen vorstehender Ansatz des inneren konischen Flansches (20, 153) des ersten Elementes (10, 140) ausgebildet ist;

dadurch gekennzeichnet, daß

der ringförmige Wulst (28, 29, 180) eine Härte aufweist, die größer als die Härte der Montageoberfläche (84, 158) des zweiten Elementes (62, 160) ist, um durch eine Verformung der Montageoberfläche (84, 158) des zweiten Elementes (62, 160) durch den ringförmigen Wulst (28, 29, 180) eine verformbare Dichtung zwischen dem ersten Element (10, 140) und dem zweiten Element (62, 160) zu bilden.

2. Montagevorrichtung für eine abgedichtete Fluidleitung nach Anspruch 1, bei welcher das erste Ende (14, 146) der Leitung (10, 140) sich von dem axialen Erstreckungsende der Leitung (10, 140) aus in einem Winkel von 45º erstreckt.

3. Montagevorrichtung für eine abgedichtete Fluidleitung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der Wulst (28, 29, 180) eine bogenförmige äußere Oberfläche hat.

4. Montagevorrichtung für eine abgedichtete Fluidleitung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der Wulst (28, 29, 180) eine polygonal geformte äußere Oberfläche hat.

5. Montagevorrichtung für eine abgedichtete Fluidleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Wulst (28, 29, 180) eine Breite hat, die kleiner als eine Länge der zweiten inneren Oberfläche (22) der Leitung (10, 140) ist.

6. Montagevorrichtung für eine abgedichtete Fluidleitung, umfassend:

ein erstes Fluidleitungselement (140) mit einer sich axial erstreckenden Seitenwand (142) mit einem ersten Durchmesser, einem ersten Ende (146) und einer Durchgangsbohrung (144);

ein zweites Element (160) mit einer ersten Montageoberfläche (158) in der Form eines konischen Sitzes (158);

wobei die Leitung (140) von dem ersten Durchmesser aus an einer Stelle, die von dem ersten Ende (146) beabstandet ist, radial nach außen aufgeweitet ist und eine erste äußere Oberfläche (150) bildet, wobei die erste äußere Oberfläche (150) in einem ringförmigen äußeren Ende (152) mit einem zweiten Durchmesser ausläuft;

wobei sich die Leitung (140) von dem äußeren Ende (152) aus wieder radial nach innen erstreckt und eine zweite äußere Oberfläche (154) bildet, wobei die zweite äußere Oberfläche (154) in einem ringförmigen Ende (156) an dem ersten Ende (146) der Leitung (140) ausläuft;

ferner Dichtungsmittel reduzierter Festigkeit in der Form eines ringförmigen Wulstes (180), welcher als ein kontinuierlicher, einstückiger, nach außen gerichteter Ansatz der zweiten äußeren Oberfläche (154) der Leitung (140) für einen verformbaren Dichtungseingriff mit dem konischen Sitz (158) ausgebildet ist;

wobei der ringförmige Wulst (180) eine Härte hat, die größer als die Härte der Montageoberfläche (158) des zweiten Elementes (160) ist, um eine verformbare Dichtung zwischen dem ersten Element (140) und dem zweiten Element (160) durch Verformung der Montageoberfläche (158) des zweiten Elementes (160) durch den ringförmigen Wulst (180) zu bilden; und

wobei sich eine Linie (190) durch ein Zentrum (196) des ringförmigen Wulstes (180) auf der zweiten äußeren Oberfläche (154) zu der ersten äußeren Oberfläche (150) der Leitung (140) hin vollständig durch das Material, welches die Leitung (140) bildet, erstreckt.

7. Montagevorrichtung für eine abgedichtete Fluidleitung nach Anspruch 6, bei welcher eine Höhe (198) des ringförmigen Wulstes (180) zwischen der zweiten äußeren Oberfläche (154) der Leitung (140) und einer äußeren peripheren Oberfläche des ringförmigen Wulstes (180) im wesentlichen gleich einem Drittel der Dicke der Seitenwand (142) der Leitung (140) ist.

8. Montagevorrichtung für eine abgedichtete Fluidleitung nach Anspruch 6 oder 7, bei welcher die erste äußere Oberfläche (150) an der Leitung (140) mit einem ersten bogenförmigen Endabschnitt (184) ausgebildet ist, welcher sich von der Wand (142) der Leitung (140) aus erstreckt, ferner mit einem zweiten bogenförmigen Abschnitt (186), welcher sich bis zu dem äußeren Ende (152) hin erstreckt, und mit einem Flachstück (188), welches zwischen dem ersten und dem zweiten bogenförmigen Abschnitt (184 und 186) ausgebildet ist; und

bei welchem eine Linie (190) durch ein Zentrum (196) des ringförmigen Wulstes (180) auf der zweiten äußeren Oberfläche (154) und das Flachstück (188) auf der ersten äußeren Oberfläche (150) der Leitung (140) sich vollständig durch das Material, welches die Leitung (140) bildet, erstreckt.

9. Montagevorrichtung für eine abgedichtete Fluidleitung nach Anspruch 8, bei welcher eine Tangente (194) durch ein Ende einer äußeren Oberfläche des ringförmigen Wulstes (180), die von dem Ende (156) am weitesten entfernt ist, parallel zu der Linie (190) ist, die sich zwischen dem Zentrum (196) des ringförmigen Wulstes (180) und dem Flachstück (188) auf der ersten äußeren Oberfläche (150) der Leitung (140) erstreckt.

10. Montagevorrichtung für eine abgedichtete Fluidleitung nach Anspruch 8 oder 9, bei welcher eine Tangente (192), die sich durch die äußere Oberfläche an einem entgegengesetzten Ende des ringförmigen Wulstes (180) erstreckt, senkrecht zu der Linie (190) ist, die sich zwischen dem Zentrum (196) des ringförmigen Wulstes (180) und dem Flachstück (188) auf der ersten äußeren Oberfläche (150) der Leitung (140) erstreckt.

11. Montagevorrichtung für eine abgedichtete Fluidleitung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, bei welcher ein Winkel (200) zwischen der zweiten äußeren Oberfläche (154) der Leitung (140) und einer Linie, die sich zwischen dem Ende (156) und der radial äußersten Oberfläche auf dem ringförmigen Wulst (180) erstreckt, im wesentlichen gleich 2,5º ist.

12. Montagevorrichtung für eine abgedichtete Fluidleitung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, bei welcher ein Fitting (Rohrverbinder) (166) eine Durchgangsbohrung (170) hat, welche die diese durchsetzende Leitung (140) aufnimmt, wobei eine konische Paßfläche an einem Ende des Fittings (166) ausgebildet und mit der ersten äußeren Oberfläche (150) der Leitung (140) in Eingriff bringbar ist;

wobei ein zweites Element (160) ein Aufnahmeteil (160) ist, an welchem der konische Sitz (158) für einen Paßeingriff mit der zweiten äußeren Oberfläche (154) der Leitung (140) ausgebildet ist;

Mittel (164, 168, 172) zum festen Anbringen des Fittings (166) an den Aufnahmemitteln (160), um die konische Paßfläche in Eingriff mit der ersten äußeren Oberfläche (150) an dem ersten Ende (146) der Leitung (140) und die zweite äußere Oberfläche (154) in der Leitung (140) in einen Dichteingriff mit dem konischen Sitz (158) in den Aufnahmemitteln (160) zu bringen;

eine erste radiale Oberfläche (184), die an der Seitenwand (142) der Leitung (140) ausgebildet ist und sich von dieser zu der ersten äußeren Oberfläche (150) der Leitung (140) erstreckt;

eine zweite radiale Oberfläche (186), die zwischen der ersten äußeren Oberfläche (150) und dem äußeren Ende (152) ausgebildet ist;

ein ringförmiges Flachstück (188), welches auf der ersten äußeren Oberfläche (150) der Leitung (140) zwischen der ersten und der zweiten radialen Oberfläche (184 bzw. 186) ausgebildet ist; und wobei

eine durch das eine Ende des Fittings (16) auf die erste äußere Oberfläche (150) der Leitung (140) ausgeübte Kraft durch das Flachstück (188) zentriert wird.

13. Montagevorrichtung für eine abgedichtete Fluidleitung nach Anspruch 12, bei welcher der konische Sitz (158) an dem Aufnahmeteil (160) parallel zu einer Linie ist, die sich zwischen dem Ende (156) und einer äußersten Oberfläche auf dem ringförmigen Wulst (180) erstreckt.

14. Montagevorrichtung für eine abgedichtete Fluidleitung nach Anspruch 12 oder 13, bei welcher der konische Sitz (158) mit einem konvergierenden Winkel bezüglich einer Linie angeordnet ist, die sich zwischen dem Ende (156) und einer äußersten Oberfläche auf dem ringförmigen Wulst (180) erstreckt.

15. Montagevorrichtung für eine abgedichtete Fluidleitung nach Anspruch 12, 13 oder 14, bei welcher der ringförmige Wulst (180) eine Höhe (198) von der zweiten äußeren Oberfläche (154) aus hat, die so beschaffen ist, daß der ringförmige Wulst (180) sich an den konischen Sitz (158) in den Aufnahmemitteln (160) anlegt, bevor das Ende (156) sich an den konischen Sitz (158) anlegt, wenn die Leitung (140) in einen Preßeingriff mit dem konischen Sitz (158) in den Aufnahmemitteln (160) gedrückt wird.

16. Montagevorrichtung für eine abgedichtete Fluidleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher ein verformbarer Abschnitt der Montageoberfläche (84, 158) des zweiten Elementes (62, 160) sich über eine ringförmige Erstreckung erstreckt, die geringer als die volle ringförmige Erstreckung des Wulstes (28, 29, 180) und der Montageoberfläche (84, 158) des zweiten Elementes (62, 160) ist, um die gesamte ringförmige Erstreckung des Wulstes (28, 29, 180) in Dichteingriff mit der Montageoberfläche (84, 158) des zweiten Elementes (62, 160) zu bringen, wenn das erste und das zweite Element (10, 140 bzw. 62, 160) zusammengefügt werden.