CN1291184C - 具有管夹的连接装置 - Google Patents

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Abstract

用于连接两个可部分插在一起的管(1，2)的管夹具有夹带(7)，夹带周向包围可相互插在一起的管(1，2)的球形端部(3，4)。夹带(7)具有两个备有孔(25)的向外伸出的夹爪(8，9)，其中夹紧螺钉(10)穿过上述孔(25)。夹带(7)围绕横轴线(26)弯曲，当夹带(7)处于松驰状态并且管(1，2)同轴地插在一起时，该横轴线位于夹带(7)的中间平面(29)内，其中该中间平面垂直于管(1，2)的同轴中心轴线(27，28)并与管球形端部(3，4)的中心(M)有间隔(ΔR)。在松驰状态，夹带(7)内半径(R5)比球形端部(3，4)的外半径(R1，R3)小，使得间隔与内半径之和比端部的外半径大。

Description

具有管夹的连接装置
技术领域
本发明涉及用于连接两个管，特别是汽车排气管道的管的具有一个管夹的连接装置。这些管可以相互部分插入，并具有插入端部和接收端部。插入端部分成两个球形区域，其中与插入端部的自由端邻接的第一球形区域的外半径与接收端部的内半径相同。接收端部也做成球形区域，并且插入端部可插入到接收端部内。插入端部第二球形区域的外半径与接收端部的外半径相同。管夹包括一个夹带，当管一个插入在另一个内时，夹带包围接收端部和第二球形区域。夹带围绕横轴线弯曲，当管同轴地一个插入在另一个内并且夹带包围管端部处于松驰状态时，上述横轴线处于与管的同轴中心轴线垂直的夹带中间平面内。夹带包括向外伸出的夹爪。一个夹紧螺钉插入在夹爪的孔内。夹紧螺钉的头部支承在背离第二夹爪的第一夹爪的侧面上，另一端通过备有螺纹孔的中间零件支承在背离第一夹爪的第二夹爪的侧面上，其中夹紧螺钉与该螺纹孔接合。
背景技术
在已知的与汽车排气管道一起使用的上述类型管夹中，插入端部的第一球形区域与接收端部的球形区域接合。管夹的密封紧密性仅取决于接合的球形区域的相接接触表面的精确配合。从而当管内存在高流体压力时，密封的紧密性就不够了。夹爪按与根据DE 3404739C1所述夹的夹爪类似的方式成形并且通过点焊连接在夹带上。在最开始，夹紧螺钉大致根据待连接管的外周弯曲。如果没有这种弯曲，则由于夹爪的支承边在夹的圆周方向上与夹开口的间隔太远，夹紧螺钉可能会与管表面接触；这可能损坏夹紧螺钉的螺纹。在极端情况下，当收紧夹时，夹紧螺钉可能弯曲；这可能使得更难以收紧。焊接夹爪不仅复杂，而且会破坏在夹带上可选择地提供的用于防腐蚀的保护层。此外，焊接必须受到强度控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种上述类型的具有管夹的连接装置，通过该具有管夹的连接装置改善了高内压时管连接的密封紧密性。而且，应该简化上述类型管夹的制造，并且提高其操作安全性。
根据本发明，该目的是这样实现的，即管夹在松驰状态围绕横轴线弯曲，该横轴线与球形区域的中心有间隔，并且松驰状态的夹带围绕该横轴线弯曲的内半径比球形区域外半径小，使得上述间隔与该弯曲的内半径之和大于球形区域的外半径。
根据这种解决方案，在最终收紧之前，管夹仅以其内圆周的边缘靠在接收端部的球形区域和插入端部的第二球形区域上。在收紧时，由于球形区域的圆形外表面，管夹向管施加轴向相对的收紧力分量，直到夹带以最小的弯曲以大的接触表面积靠在球形区域上为止。从而管受到轴向压缩，使得相互插在一起的球形区域无需密封装置就能基本紧密密封地相互靠在一起。
可取的是，至少夹带的内圆周边缘是圆形的。这样在收紧时，它们可容易地在球形区域的外表面上滑动，不会穿透外表面。这样，管夹施加在球形区域上的压力就增加了，而不必增加用于收紧夹子的管夹夹紧力。而且，也降低了破坏在管子上可选择地设置的保护层的危险。
此外，夹爪优选与夹带整体制成。从而不用将夹爪焊接在夹带上。同样，对于和现有技术的夹中相同的夹开口，夹爪的支承表面可以更靠近，这样夹紧螺钉可能接触外管表面并从而破坏其螺纹的可能性也降低了。
而且，夹爪的轴向边缘区域可以相互背离弯曲并形成相互背离弯曲的轴向向外的圆形壁，在圆形壁之间，在面向夹紧螺钉头部的夹爪侧面上，在相关的夹爪和夹紧螺钉头部之间布置了一个可旋转的铰链零件，其中至少在面向夹爪的一侧铰链零件是圆柱形的。铰链零件具有引导夹紧螺钉杆从中穿过的通孔。中间零件至少在其靠在另一个夹爪上的侧面也是圆柱形的，并且作为可旋转的铰链零件靠在夹爪上。类似于铰链螺栓夹，铰链零件保证在夹紧管夹时，基本上没有弯矩施加在夹紧螺钉上，这样夹紧螺钉就不会弯曲。从而也不用象现有技术中那样弯曲夹紧螺钉了。
根据管连接要承受的管内压水平，铰链零件可以实施为实心铰链螺栓或铰链套筒。
可取的是，在相互背离的铰链零件的侧面中，至少靠在夹紧螺钉头部上的侧面是平面的或平的。这样，即使对于高的夹紧力，也只需在夹紧螺钉头部和靠在夹紧螺钉头部上的铰链零件之间提供最小的表面压力。
夹爪可具有双斜面屋顶形突出部分，该突出部分具有在管夹轴向上延伸的脊部，并且其面向相对夹爪的侧面相互相向倾斜，这样它们相对夹爪的横向平面限定了一个锐角。当收紧管夹时，就在夹带刚要以大接触表面积靠在球形区域上之前，夹爪的脊部相互抵靠在一起。通过继续收紧管夹，夹带随后可以大接触表面积靠在球形区域上，而夹爪不会以大的接触表面积相互接触。因此，在管夹的收紧状态，夹紧螺钉承受夹爪施加的预紧作用，这是由夹爪的最小弹性产生的。因此，例如当驱动其排气管备有管夹的汽车时，由于振动使夹紧螺钉松动的危险也最小。
当突出部分的脊部在轴向上比夹爪宽度小时，就产生了这样的夹爪形状，即由于几个弯曲边缘，这种夹爪本身刚硬并从而能承受更高的夹紧力，而不会发生永久的变形。
夹爪中的孔最好是背离夹带向外延伸的长圆孔。从而当收紧管夹时，夹紧螺钉不会受在收紧管夹时由长圆孔边缘施加在螺钉上的弯矩作用而弯曲。
管夹可带有一个薄片，借此至少在完成最后的安装之前管夹可预装在管之一上，或者管夹可特别固定在汽车底盘上。这样，一方面使得管夹更易于安装，另一方面，当例如由于夹紧螺钉拧得不紧而丢失时，管夹不会丢失。
薄片可以焊接在夹带上或者与夹带整体形成。与通过螺钉可拆卸的连接相比，夹带和薄片之间的这种连接类型具有安全且更易于制造的优点。
可取的是，夹带设有加强沟槽。加强沟槽不仅增加弯曲阻力，并从而也在管夹收紧后再次放松时增加夹带恢复其初始形状的能力，而且还改善了夹紧螺钉在收紧状态的预紧作用，并从而提高了防止夹紧螺钉脱离的安全性。
而且，可以保证支承中间零件的夹爪可具有延伸超过中间零件的突出部分，并且在螺丝杆的自由端部上方具有用于将固定零件夹在突出部分和夹紧螺丝杆之间的弯曲部分。这样，管夹可固定在固定不动的零件上以便以简单的方式悬挂管。
根据根据本发明的连接方案，邻接插入端部的自由端的第一球形区域具有至少一个外部沿圆周延伸的环形凹槽，一个密封环布置在该凹槽内，该密封环靠在接收端部的内侧以进一步提高连接的密封紧密性。
附图说明
图1示出了未收紧状态的本发明管夹的侧视图；
图2示出了根据图1的管夹俯视图；
图3示出了根据图1的夹爪剖面图III-III的俯视图；
图4示出了图3细部X的放大视图；
图5示出了根据图1的夹爪剖面图V-V，其中夹紧螺钉插入在根据图1的管夹内；
图6示出了在最后收紧管夹之前，管夹包围同轴插入管的安装状态时，图1的剖面图VI-VI；
图7示出了和图6相同的视图，但管夹已经收紧；
图8以相对图1的左视图示出了管夹的第二实施例，其中一个薄片焊接在夹带上；
图9示出了图1管夹的另一个实施例，其中在夹带中形成有加强沟槽；
图10以放大视图示出了根据图9的加强沟槽剖面X-X；
图11示出了根据图1的管夹另一个实施例细节，其中在夹带的夹爪一端形成有一个整体的薄片；
图12示出了图11实施例的左视图；
图13示出了根据图1的管夹变型的细节，该管夹变型带有作为夹带整体的一部分形成的弧形薄片，其中薄片与靠在拧紧的夹紧螺钉杆上的紧固零件接合。
图14示出了根据图13的实施例的左视图；
图15示出了根据图1的管夹变型的细节，其中薄片作为整体的一部分形成在夹带的夹爪端部；
图16以相对图1的左视图示出了图15的管夹；
图17示出了根据本发明连接装置的轴向剖面的一半，其中根据本发明的管夹另外还有一个位于插好的管之间的密封环。
具体实施方式
根据图1至7的管夹用于连接汽车排气管道的两个管1和2。管1和2具有可以部分地相互插在一起的端部：插入端部3和接收端部4。插入端部由具有不同外半径R1和R2的两个球形区域5和6形成。接收端部4仅由一个球形区域形成，其外半径R3与球形区域6的外半径R1相同，其内半径R4与球形区域5的外半径R2相同。这些球形区域的目的是在收紧管夹之前将管1和2定位就位，在该位置这两个管彼此相互稍稍成一个角度。
根据图1至7的管夹具有一个夹带7，夹带7在轴向上具有向外弯的桶形，其端部形成为夹爪8和9。因此，夹爪8和9是与夹带7整体形成的。而且，管夹具有一个夹紧螺钉10，夹紧螺钉10带有头部11和杆12，杆12带有螺纹和两个实心的铰链零件13和14。
夹爪8和9的轴向间隔开的边缘区域15和16以圆形截面相互背离弯曲，并形成相互背离弯曲的圆形截面轴向外壁17和18。在壁17之间，铰链零件13靠在夹爪8面向夹紧螺钉头部11的侧面上；在壁18之间，铰链零件14靠在夹爪9背离螺钉头部11的侧面上。铰链零件13支承头部11的侧面是平的；此外，铰链零件13是一个实心的部分圆柱形螺栓，其具有径向带螺纹通孔，夹紧螺钉杆12穿过该孔被引导。另一方面，铰链零件14是一个完整的圆形圆柱形螺栓。作为另外一种选择，铰链零件14背离夹爪9的侧面也可以做成平的。铰链零件14还具有带螺纹通孔，夹紧螺钉10拧入并穿过该通孔。作为实施为实心螺栓的替代方案，铰链零件13，14还可以是具有和螺栓相同横截面轮廓的套筒，其中铰链零件14是在套筒壁上具有两个位于直径方向上的孔的套筒，其中至少一个孔具有用于接收夹紧螺钉杆12的螺纹。由于其至少部分圆形的圆柱形形状，铰链零件13和14可分别在壁17和18内的夹爪侧面上转动。因此，当收紧管夹时，夹紧螺钉就几乎不会受到弯曲力的作用。
夹爪8和9具有形状类似于双斜面屋顶的突出部分19和20，突出部分具有在管夹轴向上延伸的脊部21和22，脊部在轴向上比夹爪8，9的轴向宽度小。这为夹爪8，9提供了内部非常刚硬的形状。而且，夹爪8，9备有从夹带7伸出的长圆孔(图5)。它们的长度是这样选择的，即在管夹收紧状态，其径向外端不会靠在夹紧螺钉杆12上。从而当收紧管夹时，夹紧螺钉杆12不会受到长圆孔25的弯曲力作用。
夹紧螺钉头部11可以根据需要做成各种形状，它可以是如图所示的外多边形或内多边形，环形(Torx)，和/或带有夹紧螺钉槽。
根据图6，管夹的一个重要特征是包围横向轴26的管夹7的内半径R5(其中当管1，2同轴地一个插入在另一个内并且夹带7在松驰状态靠在管1，2的端部3，4上时，轴26位于夹带7的中间平面29内，该平面垂直于管1，2的同轴中心轴线27，28，并与球形区域4-6的中心M间隔ΔR)比圆形区域4，6的外半径R1或R3小，使得间隔ΔR与内半径R5之和比球形区域4，6的外半径R1或R3大。
对于这种构造，根据图6，在最终收紧之前，管夹仅以其内圆周边缘30和31靠在球形区域4和6上。在收紧时，由于球形区域4和6的圆形外表面，管夹向管1，2施加轴向相对的夹紧力分量，直到夹带7经过最小的弯曲后，在根据图7的最终位置以大的接触表面积并基本紧密密封地靠在球形区域4和6上为止；这样，夹带也形成一个球形区域，其中其曲率中心与中心M重合，其内半径R’5与球形区域3和4的外半径R1和R3近似。因此，管1，2被牢固且紧密密封地固定在一起。在该连接中，夹带7相对球形区域4和6的外名义直径或半径R1和R3的尺寸是这样选择的，即夹爪8，9的倾斜侧面23和24还要不能相互靠在一起，并且夹爪8和9由于其弹性-尽管弹性非常小-向夹紧螺钉10施加预紧力。这有利于定位的可靠性并使夹紧螺钉10不易脱落。而且，夹带7的内圆周边缘30是圆形的。因此，它们不会穿透到管材料内。因此，如图7中所示，与边缘不是圆形的情况相比，夹带7可以降低的夹紧力适应球形区域4和6。
根据图3和4，夹爪8，9的壁17和18以小角度β向外倾斜。这有助于将铰链零件13和14分别插入到壁17和18之间。此外，与夹带7的边缘30和31一样，壁17和18的边缘也向内和向外做成圆形，并且铰链零件13和14的端部边缘可以倒角以使铰链零件13和14更易于分别插入到壁17和18之间。
在根据图8的管夹实施例中，薄片32通过点焊33连接在夹带7上。该薄片例如同样通过将薄片点焊在管上使得能够将管夹预安装在管1，2中的一个上。
根据图9，夹带7可在圆周方向上设有V形沟槽34，其中沟槽腿与横向平面成锐角γ。在图10中示出了沟槽的横向横截面。这些沟槽34增强了夹带7，使得当管夹打开时，能够更安全地回弹到其被收紧之前的初始形状。因此，可以重复使用管夹，而不会产生永久变形。夹爪的刚硬形状也有助于这种作用。
在根据图11和12的实施例中，夹爪9在夹带7端部备有向外突出的薄片35，该薄片与夹带7整体形成，并具有用于将管夹附装在汽车底盘上的通孔36。因此，管夹还可用于悬挂排气管道。
在根据图13和14的管夹实施例中，夹爪9具有突出部分37，铰链零件14位于壁18之间并支承在该夹爪上，其中铰链零件在横向延伸的通孔内备有内螺纹。突出部分37延伸超过铰链零件14并具有位于穿过铰链零件14的螺钉杆12自由端部上方的弯曲部分。弯曲部分与紧固零件38接合；在所示实施例中，零件38也是一个固定在车上的圆形螺栓(螺钉或类似物)，夹在夹紧螺钉杆12和突出部分37之间。这就使夹紧螺钉10在被拧紧之前不会脱落。同时，管1，2可通过管夹悬挂在车上，而不需要在管夹上附加额外的零件。
在根据图15和16的变型中，和根据图11和12的实施例的方式一样，夹爪9备有用于将管夹附装在车底盘上的薄片39。但是，该薄片另外还弯曲了90°以通过穿过孔40的螺钉将其附装在底盘的不同位置上。
根据图17，球形区域5备有外圆周环形凹槽41，一个0形密封环42布置在该凹槽内，当管1，2通过管夹相互连接在一起时，该密封环靠在内侧上。与不带密封环42并且流体，如例如柴油机含有烟炱的废气，本身在时间过程中不会起到额外密封作用的结构相比，密封环42保证连接对管内更高流体压力的额外密封作用。在直径更大并且球形区域5和6更大的管连接中，如果必要，可以在球形区域5提供另外的带密封环的环形凹槽。特别适合的密封环材料是例如橡胶，特氟隆，石墨，铜或密封剂。
尽管示出并详细描述了具体实施例以展示本发明的原则，但应该理解，在不偏离本发明原则的情况下，可以其它方式实施本发明。

Claims (17)

1.用于连接两个管(1，2)的具有一个管夹的连接装置，其中两个管具有可相互部分插入的端部(3，4)，一个插入端部(3)，一个接收端部(4)，其中插入端部(3)分成第一球形区域和第二球形区域(5，6)，其中邻接插入端部(3)自由端的第一球形区域(5)的外半径(R2)与同样为球形区域形式的接收端部(4)的内半径(R4)相同，其中第一球形区域(5)可插入到接收端部(4)内，其中插入端部(3)的第二球形区域(6)的外半径(R1)与接收端部(4)的外半径(R3)相同；管夹包括：
一个夹带(7)，当管(1，2)相互插在一起时，该夹带周向包围接收端部(4)和第二球形区域(6)，该夹带绕一根横轴线(26)弯曲，该横轴线在管(1，2)相互轴向插入时并且夹带松弛地靠在管(1，2)的端部(3，4)时位于一个垂直于管(1，2)的同轴中心轴线(27，28)的夹带(7)中间平面(29)内，其中夹带(7)具有第一向外突出的夹爪(8)和第二向外突出的夹爪(9)以及穿过第一和第二夹爪中的孔(25)的一个夹紧螺钉(10)，其具有螺钉头部(11)和螺钉杆(12)；
其中夹紧螺钉(10)以头部(11)支承在第一夹爪(8)和第二夹爪(9)相互背离的侧面中的一个上；另一方面通过一个具有螺纹孔的中间零件支承在上述相互背离的侧面中的另一个上，其中夹紧螺钉(10)的螺钉杆(12)与该螺纹孔接合；
其特征在于，松弛的夹带(7)围绕横轴线(26)弯曲，该横轴线并与球形区域的中心(M)有一个间隔(ΔR)，松弛的夹带(7)的绕横轴线(26)的弯曲内径(R5)比球形区域的上述外半径(R1；R3)小，使得间隔(ΔR)与上述弯曲的内半径(R5)之和比球形区域的外半径(R1；R3)大。
2.根据权利要求1中所述的连接装置，其特征在于，夹带(7)的至少内圆周边缘(30，31)是倒圆的。
3.根据权利要求1中所述的连接装置，其特征在于，第一和第二夹爪(8，9)是与夹带(7)整体形成的。
4.根据权利要求3中所述的连接装置，其特征在于，第一和第二夹爪(8，9)分别具有轴向边缘区域(15，16)，这些区域以圆形截面相互背离弯曲并形成相互背离弯曲的圆形截面的轴向外壁(17，18)，在所述外壁之间在第一夹爪(8)背向夹紧螺钉头部(11)的一侧上以及在该侧与夹紧螺钉头部(11)之间贴靠一个至少在其背对第一夹爪(8)一侧呈圆柱形的铰链零件(13)，该铰链零件具有一个通孔用于穿过夹紧螺钉杆(12)，中间零件同样至少在其靠在第二夹爪(9)上的一侧上是圆柱形的并作为铰链零件可旋转地支承。
5.根据权利要求4中所述的连接装置，其特征在于，所述铰链零件和中间零件是实心铰链螺栓或铰链套筒。
6.根据权利要求4中所述的连接装置，其特征在于，所述铰链零件靠在螺钉头部上的侧面是平面的。
7.根据权利要求4中所述的连接装置，其特征在于，所述中间零件背离第二夹爪的侧面是平面的。
8.根据权利要求4中所述的连接装置，其特征在于，第一和第二夹爪(8，9)分别具有一个第二侧面，该第二侧面形成彼此相对的突出部分(19，20)，其中相对的突出部分分别为双斜面屋顶形并且分别具有在管夹轴向上延伸的脊部(21，22)，其中相对的突出部分分别具有一个面对的侧面(23，24)，该面对的侧面面对相应的相对突出部分的相应面对的侧面，其中面对的侧面(23，24)相互相向倾斜以相对夹紧螺钉的横向平面成锐角。
9.根据权利要求8中所述的连接装置，其特征在于，脊部比夹爪的轴向宽度小。
10.根据权利要求1中所述的连接装置，其特征在于，夹爪的孔是从夹带向外延伸的长圆孔，长圆孔的长度使在管夹收紧状态时长圆孔的外端不会接触螺钉杆。
11.根据权利要求1中所述的连接装置，还包括一个薄片，薄片用于在最终安装之前将管夹预装在第一和第二管之一上，或者用于将管夹静止固定在汽车底盘上。
12.根据权利要求11中所述的连接装置，其特征在于，薄片焊接在夹带上或者是夹带整体的一部分。
13.根据权利要求1中所述的连接装置，其特征在于，夹带设有加强沟槽。
14.根据权利要求1中所述的连接装置，其特征在于，第二夹爪具有突出超过中间零件的突出部分，其中突出部分具有横过从中间零件穿过的螺钉杆的自由端部延伸的弯曲部分，其中弯曲部分将紧固零件夹在夹紧螺钉杆上。
15.根据权利要求1中所述的连接装置，其特征在于，第一和第二管是汽车排气管道的零件。
16.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于，第一球形区域具有至少一个外部周向延伸的环形凹槽和布置在环形凹槽内的密封环，其中密封环靠在接收端部的内侧上。
17.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述连接装置用于汽车排气管道的管(1，2)。
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