DE19728655A1 - Stossverbindung an Luftkanalrohren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stoßverbindung nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Die einzelnen Abschnitte von dünnwandigen runden Blechrohren, wie sie in der Lufttechnik verwendet werden, erfolgt häufig durch Anbringen von Ringborden an den Enden der Abschnitte, die aneinandergefügt und mittels eines sie umfassenden Spann­ rings zusammengehalten werden. Die Enden der offenen Spann­ ringe überlappen sich dabei und werden beispielsweise durch Schrauben oder ein verstellbares Spannschloß nach dem Aufset­ zen zusammengezogen. Bekannte Spannringe dieser Art haben un­ terschiedliche Querschnittsformen, wobei die Ringborde stets in einem Ringteil mit U-Profil aufgenommen werden, der der Form der Ringborde nicht angepaßt ist und daher ein festes Aneinanderziehen der Ringborde nur mit mehr oder weniger gro­ ßem Axialspiel ermöglicht. Soweit es möglich ist, wird in man­ che Spannringe eine Dichtung eingelegt, in die die äußeren Ränder der Ringborde eingebettet werden.

Trotzdem haben die meisten Stoßverbindungen dieser Art große Leckverluste und häufig auch geringe radiale Stabilität. Auch bei Anwendung der bekannten Spannringe an Ringborden unter­ schiedlicher Höhe treten Schwierigkeiten auf.

Durch die Erfindung soll die eingangs genannte Stoßverbindung so verbessert werden, daß durch das Aufsetzen und Festziehen des Spannrings selbsttätig ein festen Aneinanderziehen der Ringborde im wesentlichen ohne axiales Spiel und mit Anpassung an verschiedene Ringbordhöhen möglich wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die schräg ins Innere des U-Profils stehenden Spannstege bil­ den einen sich zum Innern des Profils hin verjüngenden Spalt, in welchen beim Aufsetzen und Festziehen des Spannrings die Ringborde eindringen. Die Außenränder der Ringborde gleiten dabei auf den Flanken der Spannstege, wodurch die Ringborde zunehmend aneinandergezogen werden. Da der kleinste Abstand zwischen den Spannstegen im losen, noch nicht aufgesetzten Zustand des Spannrings höchstenfalls gleich, meist etwas kleiner ist als die Stärke der beiden aneinanderliegenden Ringstege zusammen, erfolgt beim Aufsetzen und Festziehen des Spannrings durch leichte elastische Verformung der Spann­ stege ein außerordentlich festes Anlegen der Ringborde anein­ ander. Das U-Profil des Spannrings kann dabei weitgehend be­ liebig ausgeformt werden. Insbesondere kann es so hoch sein, daß es alle gängigen Ringbordhöhen aufnehmen kann, wenn es nach dem Festziehen an der Außenwand des Luftkanalrohres an­ liegt.

Das Aufsetzen und Festziehen des Spannrings hat nicht nur den Zweck, die Ringborde zusammenzuziehen und damit die Enden der beiden Luftkanalabschnitte möglichst dicht aneinanderzubrin­ gen, sondern auch die Rundheit der dünnwandigen Blechrohre zu erzwingen, die oft durch Herstellungstoleranzen oder durch den Transport ohne die Spannung des aufgesetzten Spannrings nicht ohne weiteres gegeben ist. Auch dieser Zweck wird bei der erfindungsgemäßen Stoßverbindung einwandfrei erfüllt.

Da beim Aufsetzen und Festziehen des Spannrings nicht nur die beiden Spannstege, sondern auch das U-Profil des Spannrings selbst etwas elastisch auffedern, wird ein großer Blechstär­ kenbereich der Luftkanalabschnitte und somit der Ringborde mit der gleichen Spannringsausbildung abgedeckt.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung unter Schutz gestellt. So kann der Winkel zwischen den beiden Spannstegen nach Anspruch 2 weitgehend frei zwi­ schen etwa 20° und etwa 100° gewählt werden. Nach Anspruch 3 werden die Spannstege zweckmäßigerweise so geformt und ausge­ bildet, daß sie sich im aufgesetzten und festgezogenen Zustand des Spannrings unter einer gewissen Kraftausübung reibschlüs­ sig an den Ringborden einspreizen. Dadurch wird ein hervorra­ gender Sitz an den Ringborden und eine ausgezeichnete Abdich­ tung zwischen denselben bereits ohne zusätzliches Einbringen einer Dichtungsmasse ins Innere des U-Profils nach einer wei­ teren Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 erreicht.

Die Ansprüche 4 und 5 sind auf mögliche unterschiedliche Aus­ bildungen eines sich mehr öffnenden oder schließenden U-Profils gerichtet, die je nach Anwendungszweck weitgehend frei gewählt werden können.

Die Ansprüche 7 bis 9 sind auf vorteilhafte Ausbildungen des Spannrings im Bereich seiner überlappenden Enden gerichtet, während Anspruch 10 zusätzlich eine Einrichtung zur Erleichte­ rung des Aufsetzens des Spannrings auf die Ringborde betrifft.

Anhand der Figuren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stoßverbindung mit einteiligem Spannring längs der Linie I-I in Fig. 4, wobei der Spannring nicht auf die Ringborde aufgesetzt und festgezogen ist,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Teildarstellung in auf­ gesetztem und festgezogenem Zustand des Spann­ rings,

Fig. 3 einen ebenfalls der Fig. 1 entsprechenden Teilschnitt durch eine andere Ausführungsform mit längs eines Scharniers aufklappbarem Spannring,

Fig. 4 einen Teilschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5 einen Teilschnitt längs der Linie V-V in Fig. 2,

Fig. 6a-e fünf verschiedene Ausführungsformen des U- Profils von erfindungsgemäß anwendbaren Spannringen,

Fig. 7 eine Teilseitenansicht des Spannschloß- und Über­ lappungsbereichs einer weiteren Ausführungsform des Spannrings,

Fig. 8 einen Radialschnitt durch die Spannringabschnitte im Überlappungsbereich des Spannrings gemäß Fig. 7, wobei das Spannschloß zur besseren Übersichtlichkeit weggelassen ist,

Fig. 9 einen Teilschnitt durch die in Fig. 8 gezeigten Spannringenden im überlappten und festgezogenen Zustand,

Fig. 10 eine Teilseitenansicht einer weiteren Ausführungs­ form eines Spannrings der erfindungsgemäßen Stoß­ verbindung, und

Fig. 11 eine der Fig. 10 entsprechende Teilseitenansicht in aufgebogenem Zustand des Spannrings.

In allen Figuren sind für gleiche oder entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Die in den Fig. 1, 2, 4 und 5 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stoßverbindung umfaßt zwei Abschnitte 10 und 12 eines etwa kreisrunden Luftkanalrohres aus Blech mit an den Enden der Kanalabschnitte 10 und 12 senkrecht abstehenden, einstückig angeformten Ringborden 14 und 16 sowie einen all­ gemein mit 18 bezeichneten Spannring. Das Querschnittsprofil des Spannrings 18 ist außen im wesentlichen U-förmig, wobei an die Enden 36 und 38 der seitlichen Schenkel 20 und 22 des U-Profils schräg nach innen umgebogene Spannstege 24 und 26 angeformt sind, die etwa bis in einen mittleren Bereich des Profils reichen. Da auch der Spannring 18 normalerweise aus Blech geformt ist, besitzen die Spannstege 24 und 26 eine von der Blechstärke abhängige Elastizität. In dem in Fig. 4 dar­ gestellten losen, d. h. noch nicht auf die Ringborde 14 und 16 aufgesetzten und festgespannten Zustand ist der geringste Ab­ stand 28 zwischen den Enden der Spannstege 24 und 26 etwas kleiner als die doppelte Blechstärke eines Ringbordes 14 oder 16. Das Innere des U-Profils des Spannrings 18 ist durch eine weichelastische Dichtungsmasse 30 ausgefüllt. Bei der darge­ stellten Ausführungsform schließen die beiden Spannstege 24 und 26 einen Winkel Ó von ca. 70 bis 80° ein.

Beim Aufsetzen des Spannrings 18 auf die Ringborde 14 und 16 gleiten die Kanten der Ringborde 14 und 16 auf den Flanken 32 und 34 der Spannstege 24 bzw. 26 ins Innere des U-Profils des Spannrings 18. Dadurch werden die beiden Ringborde 14 und 16 aneinandergezogen und durchdringen den Spalt zwischen den Spannstegen 24 und 26. Da der Abstand 28 zwischen den Enden der Spannstege 24 und 26 im losen Zustand gemäß Fig. 4 etwas kleiner ist als die doppelte Stärke eines Ringbords 14 bzw. 16, werden die Spannstege 24 und 26 etwas auseinandergedrückt, so daß sie unter elastische Spannung kommen und unter Kraft­ ausübung an den Ringborden 14 und 16 zur Anlage kommen. Die Enden 36 und 38 der Schenkel 20 und 22 des U-Profils des Spannrings 18 kommen im vollständig aufgesetzten und gespann­ ten Zustand des Spannrings 18 an der Außenseite der Kanalab­ schnitte 10 bzw. 12 zur Anlage.

Der Spannring 18 ist in Umfangsrichtung an einer Stelle 40 offen, und an den beiden Enden 42 und 44 des Spannrings 18 ist ein an sich bekanntes Spannschloß befestigt, das allgemein mit 46 bezeichnet ist. Das Spannschloß 46 kann mittels einer Schraube 48 eingestellt und mittels eines Kipphebels 50 derart gespannt werden, daß einerseits die Ringborde 14 und 16 voll­ ständig in das U-Profil des Spannrings 18 eintauchen und gleichzeitig die Enden 42 und 44 des Spannrings 18 in die in Fig. 2 dargestellte, in einem Überbrückungsbereich 52 sich ge­ genseitig überlappende Lage kommen. In Fig. 1 befindet sich der Kipphebel 50 in der geöffneten, ungespannten Stellung, während er sich in Fig. 2 in der umgelegten, gespannten Stellung befin­ det. Die Kanten der elastisch gespannten Spannstege 24 und 26 spreizen sich zudem fest in die Flächen der Ringborden 14 bzw. 16 ein, so daß ein absolut fester Sitz des Spannrings 18 ohne axiales Spiel zwischen den Ringborden 14 und 16 erzielt wird. Im auf die Ringborde 14, 16 aufgesetzten und festgezogenen Zu­ stand des Spannrings 18 gemäß Fig. 5 sind die äußeren Ränder 31 der Ringborde 14 durchgehend in die Dichtungsmasse 30 im Inne­ ren des U-Profils des Spannrings 18 eingebettet, so daß eine hervorragende Abdichtung gewährleistet ist.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Stoßverbindung wird ein zweiteiliger Spannring 19 ver­ wendet, der im Bereich des Spannschlosses 46 gleich ausgebil­ det ist wie der Spannring 18 gemäß Fig. 1, jedoch an der gegen­ überliegenden Teilungsstelle 54 durch ein an beiden Hälften befestigtes Klappscharnier 56 zusammengehalten ist. Bei dieser Ausführungsform läßt sich wesentlich steiferes Blechmaterial für den Spannring 19 verwenden als bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform. Dadurch wird die Stabilität der Stoßverbin­ dung und damit auch deren zwangsläufig erreichte Rundheit beim Aufsetzen des Spannrings verbessert. Damit trotzdem ein genü­ gendes Aufweiten der beiden Enden 42 und 44, um den Spannring aufzusetzen, in einfacher Weise möglich ist, wird bei solchen Ausführungsformen vorzugsweise wenigstens eine Zweiteilung vorgenommen.

Verschiedene Ausformungen des U-Profils des erfindungsgemäß verwendeten Spannrings sind in den Fig. 6a-e dargestellt. Während das U-Profil 18a gemäß Fig. 6a sich von der Ausfüh­ rungsform gemäß den Fig. 4 und 5 nur durch eine geringfügi­ ge Abrundung am Boden des U unterscheidet, laufen die Schenkel der U-Profile 18b, 18d und 18e, die in den Fig. 6b, 6d bzw. 6e dargestellt sind, leicht voneinander weg, während die Schenkel des U-Profils 18c gemäß Fig. 6c leicht aufeinander zu laufen. Durch diese unterschiedlichen Formgebungen für das U-Profil des Spannrings können die jeweils dem Anwendungsfall sowie dem verwendeten Material angepaßten Kraft- und Elastizi­ tätsverhältnisse erreicht werden.

Grundsätzlich ist es möglich, die Enden 42 und 44 eines Spann­ rings 18 (siehe Fig. 1) beim Spannen gegeneinanderzuquetschen oder auch vorher den Spannring 18 an einem Ende etwas aufzu­ weiten, damit eine Überlappung der Endbereiche ohne gegensei­ tige Behinderung durch die Spannstege 24 und 26 erfolgen kann. Eine sehr zweckmäßig Ausgestaltung zur Lösung dieses Problems ist in den Fig. 7 bis 9 dargestellt. In Fig. 7 ist eine an­ dere, ebenfalls an sich bekannte Ausführungsform eines Spann­ schlosses, eines sogenannten Rollenschlosses 47, an den beiden Enden 42 und 44 des Spannrings 18 befestigt. Das Ende 44 ist am Beginn des Überlappungsbereichs 52 mit einer Abkröpfung 60 versehen, die das Ineinanderschieben der beiden Enden 42 und 44 erleichtert. Damit die Spannstege 24 und 26, von denen in den Fig. 8 und 9 nur der Spannsteg 24 auf einer Seite des Spannrings 18 zu sehen ist, das Ineinanderschieben der Enden 42 und 44 im Überlappungsbereich 52 nicht behindern, sind die Spannstege 24 und 26 am Ende 44 im Überlappungsbereich 52 weg­ geschnitten. Dadurch kann das Ende 42 unbehindert in den abge­ kröpften Überlappungsbereich 52 des Endes 44 in die in Fig. 9 dargestellte Endstellung gleiten, die im aufgesetzten und festgezogenen Zustand des Spannrings 18 erreicht wird. Auch die Dichtungsmasse 30 kann am Ende 44 im losen Zustand des Spannrings 18 gegen die eigentliche Endkante 62 etwas zurück­ gezogen enden, während sie am Ende 42 bis zur Kante 61 reicht. Damit wird beim Überlappen der beiden Enden 42 und 44 durch Gegeneinanderquetschen der Dichtungsmasse 30 in den beiden Enden 42 und 44 etwa längs einer Quetschfläche 64 (siehe Fig. 9) eine hervorragende Abdichtung auch im Überlappungsbe­ reich erzielt, ohne daß die Dichtungsmasse 30 das Ineinander­ schieben zu stark behindert.

Um einerseits ein genügend weites Auseinderbiegen der beiden Enden 42 und 44 des Spannrings 18 beim Aufsetzen desselben auf die Ringborde 14 und 16 zu ermöglichen, andererseits eine zweiteilige Ausführung des Spannrings 19 mit Scharnier 56 (siehe Fig. 3) zu vermeiden, wird bei einer weiteren einteili­ gen Ausführungsform des Spannrings 18 gemäß den Fig. 10 und 11 ein im wesentlichen T-förmiger Durchbruch 66 in axialer, senkrecht zum Spannring verlaufender Richtung im Spannring 18 angebracht. Dadurch wird an der Stelle des Durchbruchs 66 der Spannring 18 samt der Spannstege 24 und 26 mit Ausnahme eines Verbindungsstreifens 68 am Boden des U- Profils vollständig durchtrennt. Dadurch kann beim Aufsetzen des Spannrings auf die Ringborde 14, 16 der Spannring 18 in die in Fig. 11 gezeigte Stellung aufgebogen und sodann beim Aufsetzen und Festziehen des Spannrings 18 wieder in die Stellung der Fig. 10 zurück­ gebogen werden. Der Durchbruch 66 kann in sehr einfacher Weise durch Ausstanzen angebracht werden. Erforderlichenfalls können auch mehrere derartige Durchbrüche 66 über den Umfang des Spannrings 18 verteilt werden. Dies ist insbesondere vorteil­ haft, wenn der Spannring aus dickerem Material gefertigt ist und dadurch radial sehr steif wird. Der in Umfangsrichtung des Spannrings 18 verlaufende Querteil 70 des T-förmigen Durch­ bruchs 66 kann beispielsweise eine Länge von 10 bis 30 mm be­ sitzen, so daß am Verbindungsstreifen 68 eine Biegestelle des Spannrings 18 entsteht, die ein mehr als etwa 100faches Bie­ gen ohne Bruch ermöglicht. Das ist mehr als ausreichend, da die meisten Spannringe nur einmal aufgesetzt und geschlossen werden, andere zwei- bis zehnmal. Die durch die T-Form des Durchbruchs 66 verbleibenden seitlichen Schenkel 20 und 22 des U- Profils sorgen beim Schließen des Spannrings 18 dafür, daß die Dichtungsmasse 30 nicht durch die eindringenden Ringborde 14 und 16 aus dem U-Profil hinausgedrückt werden können.

Claims (10)

1. Stoßverbindung von aneinanderliegenden Enden zweier Ab­ schnitte eines dünnwandigen Luftkanalrohres aus Blech mit kreisförmigem Querschnitt, wobei die Enden jeweils einen von der Rohrwand etwa senkrecht abstehenden Ringbord auf­ weisen und wobei die Ringborde durch einen elastischen Spannring gegeneinandergezogen sind, der außen im wesentli­ chen U-Profil besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß an die inneren, zur Wand der Luftkanalabschnitte (10, 12) hinwei­ senden Ränder (36, 38) der beiden Schenkel (20, 22) des U-Profils jeweils ein schräg ins Innere des U-Profils gebo­ gener Spannsteg (24, 26) angeformt ist, wobei der kleinste Abstand (28) zwischen den Spannstegen (24, 26) im losen, nicht auf die Ringborde (14, 16) aufgesetzten Zustand des Spannrings (18, 19) gleich der oder geringfügig kleiner ist als die doppelte Stärke eines Ringbords (14 bzw. 16).

2. Stoßverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spannstege (24, 26) im losen Zustand des Spann­ rings (18, 19) einen gegenseitigen Winkel von etwa 20° bis 100° einschließen.

3. Stoßverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spannstege (24, 26) im auf die Ringborde (14, 16) aufgesetzten Zustand des Spannrings (18, 19) jeweils reibschlüssig an den Ringborden (14, 16) eingespreizt sind.

4. Stoßverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (20, 22) des U-Profils in Richtung zu den Spannstegen (24, 26) hin leicht voneinander weg laufen.

5. Stoßverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (20, 22) des U-Profils in Richtung zu den Spannstegen (24, 26) leicht aufeinander zu laufen.

6. Stoßverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Spannring als offener Ring ausgebildet ist, des­ sen Enden im auf die Ringborde aufgesetzten Zustand des Spannrings durch ein am Spannring angebrachtes Spannschloß in eine sich überlappende Lage zusammengezogen sind, da­ durch gekennzeichnet, daß die äußeren Ränder (31) der Ring­ borde (14, 16) durchgehend in eine im Inneren des U-Profils angeordnete Dichtungsmasse (30) eingebettet sind.

7. Stoßverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende (44) des Spannrings (18) im Überlappungs­ bereich der beiden Enden (42, 44) im aufgesetzten und fest­ gezogenen Zustand des Spannrings (18) die beiden Spannstege (24, 26) weggeschnitten sind.

8. Stoßverbindung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß das eine Ende (44) des Spannrings (18) am Beginn des Überlappungsbereichs (52) eine Abkröpfung (60) auf­ weist.

9. Stoßverbindung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmasse (30) bis zur Kante (61) an einem Ende (42) des Spannrings (18) verläuft, je­ doch um einen Abstand von der Kante (62) des anderen Endes (44) zurückgezogen endet, der einem Teil des Überlappungs­ bereiches (52) entspricht.

10. Stoßverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer von den Enden (42, 44) des Spannrings (18) entfernten Stelle das U-Profil samt Spannstegen (24, 26) in axialer, senkrecht zum Spannrings (18) verlaufender Richtung mit Ausnahme eines Verbindungsstreifens (68) am Boden des U-Profils von einem oder mehreren im wesentlichen T-förmigen Durchbrüchen (66) durchsetzt ist.