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Die Erfindung betrifft eine Wellrohrkupplung, insbesondere für Metallwellrohre, ein Verfahren zum Verbinden derselben und seine Verwendung.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl an Wellrohrkupplungen bekannt, bei denen jedoch insbesondere bei Metallwellrohren bei Biegebeanspruchung häufig Undichtigkeiten auftreten.
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In
DE 197 23 410 A1 ist offenbart eine Anordnung zum Befestigen eines Wellrohres auf einem im Wesentlichen hohlzylindrischen Stutzen, insbesondere bei Kraftstoffförderaggregaten in Kraftfahrzeugen, wobei am Stutzen mindestens ein im Radialabstand und in Längsrichtung zu diesem verlaufendes Federbein mit radial zum Stutzen hin vorspringender Haltenase angeformt ist und außen um das mindestens eine Federbein und Anschlußstutzen aufgeschobene Wellrohr herum ein ringförmiges Klemmelement gelegt ist, das eine zum Wellrohr hin gerichtete radiale Spannkraft an dem mindestens einen Federbein erzeugt. Hierbei ist jedoch in nicht wenigen Fällen nicht auszuschließen, dass die Anforderungen an die Abdichtung von biegebeanspruchten Metallwellrohren über längere Zeiträume erfüllt werden.
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Das der Erfindung zugrundeliegende Problem liegt darin, eine Wellrohrkupplung, insbesondere für Metallwellrohre, zur Verfügung zu stellen, die auch bei Biegebeanspruchung von Wellrohren, insbesondere Metallwellrohren, eine dauerhaft hohe Dichtigkeit bereitstellen.
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Erfindungsgemäß wird dieses Problem gelöst durch eine Wellrohrkupplung nach Anspruch 1, die insbesondere für Metallwellrohre geeignet ist, mit einem Flansch, einem Wellrohr-Presselement, beispielsweise und insbesondere in Form eines oder mehrerer Ringe, der bzw. die in einem Wellental zwischen zwei Rippen eines Wellrohres angeordnet wird bzw. werden, um dann mit Hilfe eines Konterelementes, das beispielsweise und insbesondere in Form einer Kontermutter mit innenliegendem Gewinde zum Verschrauben der Kontermutter mit dem Flansch, der üblicherweise ein Außengewinde aufweist, verschraubend verbunden zu werden.
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Erfindungsgemäß ist der Flansch derart gestaltet, dass beim presssenden Kontern ein zu verbindendes Wellrohr auf dem Flansch dichtungselementfrei, also ohne ein übliches Dichtungselement, das üblicherweise in Form von Dichtungsringen verwendet wird, insbesondere und beispielsweise auf einer Flanschauflauffläche abgedichtet ist.
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Dies wird dadurch realisiert, dass der Flansch derart ausgestaltet ist, dass beim pressenden Kontern ein zu einer Flanschaufläuffläche proximaler Grat, also der zur Flanschauflauffläche benachbarte Grat an einem Ende eines Wellrohres, eines zu verbindenden Wellrohres auf dem Flansch in einer Vertiefung, insbesondere einer nutartigen Vertiefung, aufgenommen wird bzw. ist und der zur Flanschauflauffläche proximale Wellenberg des Wellrohres, also der der Flanschauflauffläche benachbarte Wellenberg des Wellrohres, an der Flanschauflauffläche dichtend anliegt. Durch die Aufnahme des Grates des Wellrohres in der Vertiefung ist es nunmehr möglich, dass der zur Flanschauflauffläche proximale Wellenberg des Wellrohres ungehindert sauber auf der Flanschauflauffläche auflaufen und beim pressenden Kontern abdichten kann.
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Dabei ist es von Vorteil, wenn neben der Aufnahme des Grates in der Vertiefung eine Umformung des Grates stattfindet, da sich in der Praxis herausgestellt hat, dass hierdurch die Druckfestigkeiten der erzielten Dichtungen überraschenderweise höher ausfallen.
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In der Praxis hat es sich darüber hinaus vorteilhafterweise bewährt, wenn der Flansch in der Flanschauflauffläche eine nutartige Vertiefung zur Aufnahme des Wellrohres aufweist, um so möglichst gleichmäßig den Grat des Wellrohres aufzunehmen und ggf. umzuformen.
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Vorteilhafterweise ist das Wellrohr-Presselement ein ringförmiges Wellrohr-Presselement, das beispielsweise und insbesondere als an einer Seite geschlitzter, biegeförmiger Ring ausgestaltet sein kann, um dann um ein zu verbindendes Wellrohr in einem Wellental angebracht zu werden. Das Anbringen geschieht in einem Wellental des Wellrohres, wobei es sich in der Regel um das letzte Wellental in Richtung proximales Ende bezüglich des Flansches handelt.
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Es ist jedoch von weiterem Vorteil, wenn die erfindungsgemäße Wellrohrkupplung mindestens zwei, vorzugsweise zwei oder drei bis vier teilringförmige Wellrohr-Presselemente aufweist, wobei diese teilringförmigen Wellrohr-Presselemente in ihrer Summe und aneinander stoßend bzw. liegend im Einsatz in einem Wellental eines Wellenrohres angebracht wieder einen Ring – in diesem Fall dann eben bestehend aus mehreren Unterelementen – bilden.
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Zum besseren Anbringen und Sitzen des Wellrohr-Presselementes bzw. der Wellrohr-Presselemente weist das Wellrohr-Presselement mindestens eine Fase oder Rundfase auf also an einer Seite des Pressringes – oder aber zwei Fasen oder Rundfasen – somit an zwei Seiten bezogen auf die Materialstärke – auf. Entsprechendes gilt für die einzelnen Wellrohr-Presselemente. Da es sich um ringförmige Wellrohr-Presselemente handelt, ist es erfindungsgemäß selbstverständlich nur dann sinnvoll, wenn mindestens eine Fase bzw. Rundfase am Innendurchmesser des Wellrohr-Presselementes bzw. der Wellrohr-Presselemente angeordnet ist bzw. sind, da die Fasen bzw. Rundfasen einen besseren mechanischen Sitz in einem Wellental zwischen zwei Wellenbergen eines Wellrohres ermöglichen. Erfindungsgemäß ist unter dem Begriff ”Rundfase” eine Fase mit gekrümmtem Profil zu verstehen.
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Zum Verbinden eines Wellrohres mit einem Flansch werden beispielsweise und insbesondere zwei halbringförmige Wellrohr-Presselemente, die am Innenradius zwei Fasen, beispielsweise und vorzugsweise im Winkel von 45°, aufweisen, leicht pressend um das letzte Wellental, das proximal zum Flansch ist, angeordnet, wobei der zum Flansch hinweisende Grad des Wellrohres auf eine Flanschauflauffläche gedrückt wird, um anschließend mittels eines Konterelementes beispielsweise und insbesondere in Form einer Kontermutter verschraubend – hierbei wechselwirken dann ein Innengewinde der Kontermutter mit einem Außengewinde des Flansches als das Wellrohr pressend – auf die Flanschauflauffläche auflaufend gepreßt wird, wobei eine Aufnahme beispielsweise und insbesondere in einer nutartigen Vertiefung stattfindet und insbesondere auch das Wellrohr in der Vertiefung umgeformt wird, wobei das Wellrohr bzw. der zur Flanschauflauffläche proximale Wellenberg auf die Flanschauflauffläche aufläuft und dichtend an der Flanschauflauffläche anliegt, um eine hohe Dichtigkeit zu realisieren. Die erfindungsgemäße Wellrohrkupplung ist auch bei mehreren hundert Grad, beispielsweise und insbesondere bis +400°C, einsetzbar, da durch den Wegfall der üblichen Kunststoff-Dichtungen solch hohe Temperaturen realisierbar sind.
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Beim Kontern läuft ein Materialvorsprung des Konterelementes auf die über das Profil der Wellenberge des Wellrohres hinausragenden Wellrohr-Presselemente, um auf diese Weise den notwendigen Druck zur abdichtenden Umformung des Grates des Wellrohres zu erreichen.
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In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn der Flansch einen Stutzen zum Führen eines Wellrohres aufweist, wobei es insbesondere vorteilhaft ist, wenn der Stutzen eine konische Form aufweist, um beim Aufschieben und konternden Abdichten das Wellrohr sicher zu führen.
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In der Praxis hat es sich bewährt und ist somit vorteilhaft, wenn die nutartige Vertiefung in der Flanschauflauffläche zwischen Stutzen und äußerem Rand der Flanschauflauffläche angeordnet ist, um so ein sicheres und reproduzierbares Aufnehmen und ggf. Umformen des Wellrohres in der insbesondere nutartigen Vertiefung und ein sicheres Auflaufen und dichtendes Anliegen bereitzustellen.
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Die Welrohrkupplung bzw. einzelne Teile davon wie insbesondere Flansch, Wellrohr-Presselement und Konterelement sind üblicherweise metallischer Natur und können beispielsweise und insbesondere aus Stahl, Edelstahl, deren Legierungen oder aber auch Messinglegierungen aber auch Aluminium und entsprechende Legierungen bestehen. Auch andere Metalle und deren Legierungen sind selbstverständlich denkbar. Weiterhin ist es denkbar, dass andere Materialien wie Kunststoffe, wie beispielsweise Polyetheretherketon verwendet werden können.
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Üblicherweise jedoch nicht beschränkend sind solche Wellrohrkupplungen geeignet für Wellrohre mit Durchmesserdimensionierungen im Bereich von mehreren Millimetern bis mehreren Zentimetern beispielsweise und insbesondere zwischen 5 und 100 Millimetern.
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Die Erfindung wird nunmehr nicht beschränkend anhand eines Ausführungsbeispieles näher wie folgt erläutert:
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Es zeigen:
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1 – eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wellrohrkupplung;
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2 – eine Längs-/Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Ausführungsform.
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In 1 ist in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wellrohrkupplung zu erkennen.
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Ein metallisches Wellrohr 4 soll dichtend fixiert werden in der Wellrohrkupplung, wobei ein Flansch 1 das Welrohr 4 mit Hilfe eines Konterelementes 3 in Form einer Konterschraube mit Hilfe von zwei halbförmigen Wellrohr-Presselementen 2 in Form von teilringförmigen Wellrohr-Presselementen 2 in der Wellrohrkupplung fixiert wird. Der durch die Konterschraube als Konterelement 3 über die zwei teilringförmigen Wellrohr-Presselemente 2 auszuübende Druck auf den letzten (proximal zu einer Flanschauflauffläche 5) Wellenberg 11 des Wellrohres 4 bei Ineinandergreifen eines (nicht gezeigten) Innengewindes der Konterschraube als Konterelement 3 und eines (nicht gezeigten) korrespondierenden Außengewindes des Flansches 1 wird einen entsprechenden Druck auf das Wellrohr 4 ausüben, dessen Grat 10 innerhalb der Wellrohrkupplung in einer nutartigen Vertiefung 6 einer Flanschauflauffläche 5 aufgenommen und umgeformt werden wird, wobei sich gleichzeitig das Wellrohr 4 anschmiegt an den konusförmig ausgestalteten Stutzen 8 des Flansches 1 und beim Auflaufen des proximalen Wellenberges 11 auf die Flanschauflauffläche 5 eine hohe abdichtende Wirkung – ohne einen üblichen Dichtungsring – erzielt wird. Die beiden teilringförmigen Wellrohr-Presselemente 2 weisen an ihren Innenradien an der Ober- und Unterseite jeweils eine Fase 7 auf, so dass ein besserer Sitz im entsprechenden Wellental des Wellrohres 4 realisiert wird.
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In 2 sind im Längsquerschnitt die zu 1 beschriebenen Elemente und ihre Wechselwirkungen miteinander zu erkennen.
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Insbesondere und beispielhaft ist zu erkennen, dass die nutartige Vertiefung 6 in der Flanschauflauffläche 5 zwischen Stutzen 8 und äußerem Rand 9 der Flanschauflauffläche 5 angeordnet ist, um so ein sicheres und reproduzierbares Aufnehmen und Umformen des Wellrohres 4 in der nutartigen Vertiefung 6 und ein sicheres Auflaufen und dichtendes Anliegen bereitzustellen.
