Verfahren zur Herstellung einer konusförmigen Hülse

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer konusförmigen Hülse gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein derartiges Verfahren zur Herstellung einer konusartigen Tellerfeder ist aus der JP 02 176 225 A und aus der EP-A-0 879 661 bekannt.

Konushülsen kommen in hydraulischen oder pneumatischen Systemen und insbesondere im Sanitärbereich zum Einsatz, um eine Abdichtwirkung beispielsweise zwischen einer Zuleitung zu einer Armatur und einem daran angeschlossenen Eckventil zu unterstützen. Solche Eckventile dienen dazu, eine mit dem Eckventil verbundene Versorgungsleitung, beispielsweise eine Hausinstallation, von der Zuleitung zur Armatur unterbrechen zu können. Da den Armaturen in der Regel sowohl warmes als auch kaltes Wasser zugeleitet wird, werden pro installierte Armatur normalerweise zwei Eckventile und somit auch zwei Konushülsen benötigt. Hieraus wird klar, dass es sich bei der Konushülse um ein Massenprodukt handelt, das in sehr großen Stückzahlen hergestellt werden muss.

Bisher wurden solche Konushülsen allerdings in einer spanenden Bearbeitung aus einem Rohrstück hergestellt.

Bei der spanenden Fertigung solcher in großen Stückzahlen hergestellten Kleinteile fällt relativ viel Abfall an und die spanende Bearbeitung an sich ist eher zeitaufwendig und kostenintensiv, insbesondere auch im Hinblick auf den Verschleiß an den verwendeten Spanwerkzeugen.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine konusförmige Hülse kostengünstiger herstellen zu können.

Hierzu schlägt die Erfindung das Verfahren gemäß Anspruch 1 vor.

Dieses Verfahren basiert auf der plastischen Verformung eines Drahtabschnitts, so dass auf eine spanende Fertigung verzichtet werden kann. Hierdurch kann der beim Herstellungsprozess der Konushülse anfallende Materialabfall vermieden werden, was im Hinblick auf Ressourcenknappheit bei Materialien, aus denen die Konushülse gefertigt ist, besonders vorteilhaft ist. Ferner können die plastischen Umformungsschritte im Vergleich zur spanenden Bearbeitung deutlich schneller durchgeführt werden, so dass pro Zeiteinheit mehr Konushülsen hergestellt werden können. Insgesamt wird durch das beanspruchte Verfahren also eine kostengünstigere Herstellung von Konushülsen ermöglicht.

Um eine im Hinblick auf das Umformen zur konusförmigen Hülse günstige Materialverteilung im Drahtabschnitt zu erreichen, wird der Drahtabschnitt vor dem Wickeln zu einem Flachdrahtabschnitt umgeformt. Dabei wird die Querschnittsfläche des Drahtabschnitts, welche normalerweise, aber nicht ausschließlich, kreisförmig ausgebildet ist, zu einer ovalartigen Querschnittsfläche umgeformt wird, die zwei Längsseiten aufweist, welche durch Breitseiten miteinander verbunden sind, wobei die Breitseiten kürzer als die Längsseiten ausgebildet sind.

Um einen kontinuierlichen Herstellungsvorgang zu erreichen, wird der Drahtabschnitt von einem Drahtstrang abgeschnitten. Dabei wird ein freies Ende des Drahtstrangs, das den umzuformenden Drahtabschnitt bildet, entsprechend dem obigen Verfahren zu einem Drahtringsegment gewickelt, wobei zuvor die Umformung zum Flachdrahtabschnitt durchgeführt wird.

Das durch das Wickeln entstandene, noch mit dem Drahtstrang verbundene Drahtringsegment wird nach dem Wickeln vom Drahtstrang abgeschnitten.

Um den Flachdrahtabschnitt herstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass der Drahtstrang bzw. der Drahtabschnitt gewalzt wird oder durch ein Ziehwerkzeug stranggezogen wird.

Die aus dem Drahtringsegment durch Umformen desselben hergestellte konusförmige Hülse überstreicht in Umfangsrichtung bevorzugt einen Winkel zwischen 345° und 360°, wobei es besonders bevorzugt ist, wenn der Winkel etwa 355° beträgt. Durch eine solche Ausgestaltung weist die Konushülse zwei sich in Umfangsrichtung gegenüber liegende freie Enden auf, die in Umfangsrichtung eine Öffnung in der konusförmigen Hülse bilden. Diese Öffnung führt dazu, dass die Konushülse bei ihrer Verwendung in einem gewissen Maße elastisch verformt werden kann, so dass sie sich optimal an entsprechende Zuführungsleitungen bzw. Dichtungselemente anpassen kann, welche ggf. durch Fertigungsungenauigkeiten nicht immer vollständig identisch sind. Durch diese Anpassungsfähigkeit der Konushülse kann die Dichtungswirkung am Übergang zwischen einem Eckventil und einer Armaturzuleitung verbessert werden.

Das Umformen zur konusförmigen Hülse wird vorzugsweise als Pressvorgang unter Verwendung eines Prägestempels und einer Prägeform durchgeführt.

Als Drahtmaterial kommt bevorzugt ein Buntmetall, insbesondere eine Kupferlegierung, z. B. Messing, in Betracht, da sich diese Materialien sehr gut durch plastische Umformungen, wie Walzen, Ziehen und Pressen, in eine gewünschte Form bringen lassen.

Die fertige Konushülse weist eine radiale Innenoberfläche auf, die in axialer Richtung im Wesentlichen parallel zur Wickelachse der Konushülse ausgebildet ist, und eine radiale Außenoberfläche, die in axialer Richtung geneigt zur Wickelachse ausgebildet ist. Eine derart ausgestaltete Konushülse kommt mit ihrer Innenoberfläche in Anlage mit einer Außenoberfläche einer Zuleitung zu einer Armatur und mit ihrer geneigten, konusförmigen Außenoberfläche in Berührung mit einem entsprechenden Innenumfang einer Überwurfmutter, welche mit dem Eckventil verschraubt wird. Dabei wird durch die konusförmige Ausbildung eine Zentrierung der mit dem Eckventil zu verschraubenden Mutter bezüglich der Armaturzuleitung erreicht.

Die Konushülse weist eine radiale Querschnittsfläche in Form eines Dreiecks oder eines Trapezes auf.

Unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren wird nachfolgend das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren beispielhaft beschrieben, und ferner wird die Verwendung einer Ausführungsform der Konushülse am Beispiel einer Eckventilverbindung aufgezeigt.

Fig. 1

zeigt in den Teilfiguren a) - d) die wesentlichen Schritte eines Herstellungsverfahrens für eine konusförmige Hülse.

Fig. 2

zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Eckventil und ein Armaturzuleitungsstück mit Konushülse im nicht verbundenen Zustand.

In Fig. 1 sind in schematischer Darstellung die wesentlichen Herstellungsschritte einer Konushülse entsprechend den Teilfiguren a) - d) dargestellt. In Fig. 1a), welche eine seitliche Draufsicht darstellt, wird ein Drahtstrang 10 durch zwei sich gegenüberliegende Walzen geführt, von denen nur eine Walze 12 dargestellt ist. Durch das Walzen wird der Drahtstrang 10 zu einem Flachdrahtabschnitt 14 umgeformt, wobei dieser Flachdrahtabschnitt 14 zwei im Ausführungsbeispiel ebene Seitenflächen 16 aufweist. Der Flachdrahtabschnitt 14 wird anschließend einer nicht dargestellten Wickelvorrichtung zugeführt, in der er mit einer seiner Seitenflächen 16 anliegend um einen Wickeldorn mit einer Wickelachse W aufgewickelt wird. Hierdurch wird der Flachdrahtabschnitt 14 zu einem Drahtringsegment 18 umgeformt. Das Drahtringsegment 18 weist eine schraubenfederartige Form auf und wird durch eine der Wickelvorrichtung zugeordnete, ebenfalls nicht dargestellte Schneidvorrichtung vom bis dahin durchgehenden, aber umgeformten Drahtstrang 10 abgeschnitten. Das Schneiden erfolgt ungefähr an der mit dem Pfeil S bezeichneten Stelle des Drahtringsegments 18.

Nach dem Abschneiden verfügt man im Herstellungsprozess über das Drahtringsegment 18 als Einzelteil, so wie dies in Fig. 1b) angedeutet ist. Dieses Drahtringsegment 18 weist nach wie vor im Wesentlichen die gleiche radiale Querschnittsfläche auf wie der Flachdrahtabschnitt 14. Das Drahtringsegment 18 wird anschließend einer Presse zugeführt, in der es durch einen Prägevorgang zu einer fertigen Konushülse 20 umgeformt wird, welche in der Figur 1c) in einer Schnittdarstellung entlang der Linie C - C der Draufsicht in Fig. 1d) dargestellt ist.

Die Konushülse 20 weist eine radiale Außenumfangsfläche 22 auf, welche bezogen auf die Wickelachse W geneigt ist. Eine radiale Innenumfangsfläche 24 verläuft im Wesentlichen parallel zur Wickelachse W, wobei es je nach Bedarf auch möglich ist, in dieser Innenumfangsfläche 24 beispielsweise eine Art Abstufung vorzusehen, wie dies bei 26 angedeutet ist, um einen möglichst guten Anschluss der Konushülse 20 an einem Dichtungselement zu ermöglichen, so dass eine optimale Dichtungsfunktion gewährleistet ist. Im Ausführungsbeispiel weist die Konushülse 20 eine radiale Querschnittsfläche 28 auf, welche die Form eines Trapezes aufweist.

In der Draufsicht gemäß Fig. 1d) ist ersichtlich, dass die Konushülse 20 als Ringsegment ausgebildet ist, das in Umfangsrichtung eine Öffnung 30 aufweist, bei der sich zwei freie Enden 32, 34 der Konushülse 20 in einem gewünschten Abstand gegenüberliegen. Dabei überstreicht die Konushülse 20 einen Winkel von 345° bis 360°, so dass die zwischen den beiden freien Enden 32 und 34 gebildete Öffnung 30 einen Winkel α von 0 bis 15° aufweist. Es ist hierbei besonders bevorzugt, wenn der Winkel α im Bereich von 2 bis 8° liegt. Wie bereits erwähnt, ermöglicht die Öffnung 30, dass die Konushülse 20 entsprechend ihrer Materialeigenschaften und in Abhängigkeit des von der Öffnung 30 gebildeten Winkels α elastisch verformt werden kann. Hierdurch kann sich die Konushülse 20 in einem fertig montierten Zustand optimal an mit ihr verbundene Bauteile anpassen.

Bezug nehmend auf Fig. 2 wird nun die Verwendung der Konushülse 20 anhand des Beispiels einer Eckventilverbindung erläutert. Ein Eckventil 40 weist einen Gewindeanschluss 42 auf, der mit einer nicht dargestellten Versorgungsleitung, beispielsweise einer Hausinstallation, verbunden werden kann. Ferner weist das Eckventil 40 einen zum Versorgungsanschluss 42 im Wesentlichen orthogonalen Armaturanschluss 44 auf, an den eine Armaturzuleitung 46 mittels eines Dichtungselements 48, der Konushülse 20 sowie einer Überwurfmutter 50, welche auf den Armaturzuleitungsanschluss 44 geschraubt werden kann, angeschlossen werden kann. Bei dieser Art Anschluss wird das Dichtungselement 48 auf einen Rand 52 des Zuleitungsanschlusses 44 aufgesetzt, und dann mittels der Mutter 50 befestigt. Dabei drückt die Konushülse 20 mit ihrem dem Dichtungselement 48 zugewandten Rand 54 auf das Dichtungselement 48. Die Mutter 50 weist eine mit der geneigten Außenumfangsfläche 22 der Konushülse 20 korrespondierende Innenumfangsfläche auf, so dass durch ein Festziehen der Mutter 50 auf dem Anschlussgewindeabschnitt 44 eine axiale Kraft auf die Konushülse 20 und somit auf das Dichtungselement 48 ausgeübt wird, so dass zwischen dem Eckventil 40 und der Armaturzuleitung 46 aufgrund der hergestellten Quetschverbindung eine optimale Dichtwirkung gewährleistet ist. Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass das Eckventil 40 ein Absperrorgan 56 aufweist, mit dem der Durchfluss von der Versorgungsleitung zur Armaturzuleitung 46 reguliert oder abgestellt werden kann.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Verwendung der Konushülse nur beispielhaft an der Eckventilverbindung zwischen einer Versorgungsleitung und einer Armaturzuleitung dargestellt worden ist. Selbstverständlich können solche Konushülsen auch bei anderen Ventilarten oder Leitungsverbindungen oder dgl. zum Einsatz kommen. Solche Konushülsen weisen insbesondere in der angesprochenen Verwendung einen Durchmesser von etwa 5 bis 25 mm auf. Selbstverständlich können durch das vorgeschlagene Verfahren aber auch Konushülsen mit größeren Dimensionen hergestellt werden. Ferner ist zu erwähnen, dass mit dem vorgeschlagenen Umformungsverfahren auch Hülsen mit einer anderen Form, insbesondere doppelt konisch ausgebildete Hülsen oder dergleichen, etwa für hydraulische Anwendungen hergestellt werden können.

Das vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung einer Konushülse stellt eine kostengünstige und ressourcensparende Alternative zur bisher bekannten spanenden Fertigung dar, wobei pro Zeiteinheit ungefähr die 5- bis 10-fache Stückzahl an Konushülsen hergestellt werden kann, verglichen mit dem bekannten spanenden Verfahren. Aufgrund von Tests, welche die Anmelderin durchgeführt hat, kann mit einer Produktion von ca. 200 Konushülsen pro Minute gerechnet werden, wobei diese Zahl in der tatsächlichen Produktion nach oben oder unten variieren kann, je nach Größe der herzustellenden Hülse.