DE19834735A1

DE19834735A1 - Vorrichtung zum Abkoppeln von Torsions- und Biegeschwingungen in Rohrleitungen

Info

Publication number: DE19834735A1
Application number: DE1998134735
Authority: DE
Original assignee: Menzel Heiderose
Current assignee: KERSCHER, ANDREAS, 73230 KIRCHHEIM, DE
Priority date: 1998-07-24
Filing date: 1998-07-24
Publication date: 2000-01-27

Abstract

Es handelt sich um eine Vorrichtung zum Abkoppeln und Dämpfen von Torsions- und Biegeschwingungen für zwei lösbar verbundene Rohrleitungen. Die Rohrleitungen weisen Endabschnitte auf, von denen eines konisch erweitert ist und das andere umgreift, mit einem dazwischenliegenden Dichtelement. Zur Lagefixierung der beiden Endstücke ist eine Rohrschelle als federndes Bauteil angeordnet und umgreift die beiden Endabschnitte. Die Vorspannkraft der Verbindung wird über das Anziehdrehmoment der Verbindungsschraube eingestellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine trennbare Vorrichtung zum Abkoppeln von Torsions- und Biegeschwingungen in, aus zwei miteinander lösbar verbundenen, Rohrleitungen mit Endstücken, von denen mindestens das eine konisch erweitert ist und das andere Endstück wenigstens teilweise umgreift und zwischen den Endstücken angeordneten Dichtelementen, sowie einer Schelle zur Lagefixierung der beiden Endstücke.

Die bereits bekannten federbelasteten Rohrverbindungen, sind derart aufgebaut, daß sie trennbar sind und sowohl zur Verbindung von zwei Rohren dienen, als auch gleichzeitig zum Abkoppeln von Biegeschwingungen. Mit der üblichen Bauweise der federbelasteten Rohrverbindungen können Torsionsschwingungen nicht abgekoppelt werden. Um eine Abkopplung der Torsionsschwingungen zu erreichen, ist es nötig zusätzliche Drahtkissen einzusetzen, wodurch die Rohrverbindung nicht mehr einfach zu gestalten ist und teuer wird.

Bei den bekannten, einfach aufgebauten, federbelasteten Rohrverbindungen variiert die Vorspannkraft der Verbindung jedoch sehr stark, in Abhängigkeit von den Fertigungstoleranzen der verwendeten Endstücken und Federn.

Die darüber hinaus bereits bekannt gewordenen Abkoppelelemente, welche in die Rohrleitung eingeschweißt werden, dienen nur zur Abkopplung und die Rohrleitungen können nicht getrennt werden. Allen gemeinsam ist, daß sie sehr kompliziert aufgebaut sind und daß ein teurer Faltenbalg vorgesehen sein muß, um die Gasdichtheit der Einrichtung zu gewährleisten. Außerdem entkoppeln diese Elemente entweder ausschließlich Biegeschwingungen oder Torsionsschwingungen, eine Abkopplung beider Schwingungsarten erreicht man bei dieser Bauweise nur durch eine aufwendige und sehr kostspielige Gestaltung der Abkoppelelemente, oder durch eine Kombination von zwei dieser Abkoppelelemente.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache und kostengünstige Vorrichtung zu schaffen, welche sowohl Torsions- als auch Biegeschwingungen in der Rohrleitung entkoppelt und dämpft. Dabei soll die Vorrichtung eine Trennung der Rohrleitungen zulassen und die Vorspannkraft soll unabhängig von den Herstelltoleranzen der einzelnen Bauteile sein.

Die Lösung der Aufgabe besteht bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung darin, daß an einer vorzugsweise zweiteiligen Rohrschelle federnde Bauteile angebracht sind, von denen das eine Bauteil auf den Endabschnitt des einen Rohres und das andere Bauteil auf den Endabschnitt des anderen Rohres einwirkt. Die beiden Hälften der Rohrschelle umgreifen die Endabschnitte der Rohrleitungen und werden mit einer Schraube verbunden. Über das Anziehdrehmoment der Schraube und die Abstützung der federnden Bauteile auf den Endabschnitten, wird die gesamte Vorrichtung definiert vorgespannt. Damit wird eine im Aufbau einfache Vorrichtung geschaffen, die Biegeschwingungen aufnimmt und abbaut. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß die federnden Bauteile an der Rohrschelle angeformt sind. Damit wird eine raumsparende und einfach zu montierende Vorrichtung geschaffen. Die federnden Bauteile weisen vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt auf und liegen punktförmig an den Endabschnitten der jeweiligen Rohrleitung an. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Enden der federnden Bauteile - im Bereich der Endabschnitte - eine zylindrische oder kugelförmige Anformung aufweisen. Damit wird die Montage des federnden Bauteils vereinfacht. Dadurch können die Rohrschelle und die federnden Bauteile aus einem mindestens einlagigen Federblech gebildet sein. Ein solches Bauteil ist als Massenartikel besonders preiswert.

Gemäß einer weiterführenden Ausbildung der Erfindung, kann auf beiden Seiten der Rohrschelle eine zusätzliche Anformung angebracht sein, in deren Ausnehmung jeweils elastisches Lagerelement z. B. ein Drahtgestrickkissen angeordnet wird, wobei diese mit Befestigungselementen an den Endabschnitten befestigt werden. Ein derartiges Gestrick ist besonders temperaturfest und ein in Abgasanlagen von Fahrzeugen bewährtes Bauteil. Dabei ist es zweckmäßig, daß die Anformung an der Rohrschelle das Drahtgestrickkissen umfaßt. Damit ist in besonders einfacher Weise eine Lagesicherung des Drahtgestrickkissens erreicht. Durch diese einfache Ergänzung wird eine im Aufbau einfache Vorrichtung geschaffen, die sowohl Biege- als auch Torsionsschwingungen aufnimmt und abbaut.

Gemäß einer noch weiterführenden Ausbildung der Erfindung, kann das federnde Bauteil auch aus einem Lagerelement z. B. Drahtgestrick gebildet sein, das in der Rohrschelle angeordnet ist. Dabei umgreift die Rohrschelle sowohl die Endabschnitte der Rohrleitungen, als auch das Drahtgestrick. Durch geeignete Anformungen an der Rohrschelle und den Endabschnitten, erreicht man, daß sich die beiden Endabschnitte nur noch geringfügig zueinander verdrehen können. Durch die dabei im Drahtgestrickkissen entstehende radiale Federkraft, werden die beiden Endstücke wieder in ihre Ausgangslage zurückgedreht. Die innere Reibung im Drahtgestrickkissen bewirkt gleichzeitig eine Dämpfung der Torsionsschwingungen. Man erhält durch diesen Aufbau eine einfach aufgebaute Vorrichtung, die sowohl Biege- als auch Torsionsschwingungen aufnimmt und abbaut.

Gemäß einer weiterführenden Ausbildung der Erfindung, kann das federnde Bauteil auch als Rohrschelle mit wellenförmigem Querschnitt ausgeführt sein. Die Federkraft wird dabei nicht über zusätzliche, seitlich angebrachte, federnde Bauteile erzeugt, sondern durch die federnde Wirkung der wellenförmigen Kontur der Rohrschelle.

In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht und schematisch dargestellt und wird nachfolgend beschrieben, einschließlich der Weiterführungen. Es zeigt:

Abb. 1 die Vorrichtung in räumlicher Ansicht von oben, mit Ausbruch,

Abb. 2 einen Längsschnitt der Vorrichtung gemäß Abb. 1, mit den federnden Bauteilen,

Abb. 3 die Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Abb. 1,

Abb. 4 die Vorderansicht der Vorrichtung gemäß Abb. 1,

Abb. 5 einen Längsschnitt der Vorrichtung gemäß Abb. 1, mit zusätzlichen Drahtgestrickkissen,

Abb. 6 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsart der Vorrichtung, mit Drahtgestrick als federndem Bauteil,

Abb. 7 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsart der Vorrichtung, mit einem wellenförmigen Querschnitt der Rohrschelle.

In den Abbildungen sind jeweils gleiche Teile mit gleichen Positionsnummern gekennzeichnet. Die beiden Endabschnitte 3 und 4 einer Rohrleitung sind über einen Dichtring 5 der an einer an dem Endabschnitt der Rohrleitung 3 angeformten Nase 6 anliegt miteinander verbunden. Damit die beiden Endabschnitte 3 und 4 zueinander beweglich sind, werden sie mit einer zweiteiligen Rohrschelle und daran angebrachten federnden Bauteilen 7 und 8 miteinander verbunden. Dabei werden die beiden Hälften 1 und 2 der Rohrschelle auf der einen Seite mit einem ein- oder mehrlagigen Blechstreifen 10 verbunden und auf der anderen Seite werden die beiden Hälften 1 und 2 mit einer in radialer Richtung angeordneten Schraube 9 miteinander verschraubt. Dadurch kann in Abhängigkeit vom gewählten Anziehdrehmoment der Schraube 9 die Vorspannkraft der Verbindung eingestellt werden. Die federnden Bauteile 7 und 8 sind fest mit den beiden Hälften 1 und 2 der Rohrschelle verbunden. Der Dichtring 5 gewährleistet bei dieser Vorrichtung sowohl die Dichtheit zwischen den beiden Endabschnitten 3 und 4, als auch deren Beweglichkeit zueinander. Die Bauteile 7 und 8 übernehmen die Funktion von Federn und erzeugen die erforderliche Rückstellkraft zwischen den beiden Endabschnitten 3 und 4, so daß diese nach einer Auslenkung wieder in ihre Ausgangsposition zurückgedrückt werden.

Alternativ können anstelle von nur zwei federnden Bauteilen 7 und 8, je Seite auch drei oder mehr federnde Bauteile erforderlich sein, oder man gestaltet die Bauteile 7 und 8 als zusätzlichen Einzelteile die mit den beiden Hälften 1 und 2 der Rohrschelle verbunden werden. Dadurch muß nicht die komplette Rohrschelle aus Federstahl hergestellt werden und die Vorrichtung wird kostengünstiger.

Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß die Rohrschelle nicht aus zwei Hälften 1 und 2 besteht, sondern einteilig ist. Dabei muß die Verbindung der beiden Seiten - im unteren Teil der Rohrschelle - ein dünner Steg sein. Diese Gestaltung der Rohrschelle ist einfacher herstellbar und kostengünstiger.

Eine noch weitere Ausführungsform besteht darin, daß die Schraube 9 nicht in radialer Richtung, sondern durch eine geeignete Gestaltung der Verbindung, in axialer Richtung angeordnet ist, oder parallel zur Rohrmittelachse. Dadurch kann man die Schraubrichtung variieren und auf den jeweiligen Anwendungsfall abstimmen.

Eine weitem vorteilhafte Ausgestaltung ist gegeben (Abb. 5), wenn man an beiden Hälften 1 und 2 der Rohrschelle zusätzliche Anformungen 11 und 12 anordnet und darin die Ausnehmungen 13 und 14 anbringt, in welche die Drahtgestrickkissen 15 und 16 eingesetzt sind. Die Drahtgestrickkissen 15 und 16 werden mit den Befestigungselementen 18 und 19 auf den Endstücken 3 und 4 befestigt. Diese Bauweise hat den Vorteil, daß sie sowohl Biege- als auch Torsionsschwingungen abkoppelt und dämpft.

Gemäß einer noch weiterführenden Ausbildung der Erfindung, kann das federnde Bauteil auch aus Drahtgestrick 17 gebildet sein (Abb. 6). Die Dichtheit der Vorrichtung wird, wie schon beschrieben, über den Dichtring 5 sichergestellt, während die Rückstellkraft zwischen den beiden Endabschnitten 3 und 4 durch ein einseitiges Zusammenpressen des Drahtgestrickes 17 in den beiden Hälften 1 und 2 der Rohrschelle erzeugt wird. Diese Bauweise hat den Vorteil, daß sie zum Abkoppeln und Dämpfen von Biegeschwingungen sehr einfach ausgeführt werden kann. Sollen jedoch auch Torsionsschwingungen abgekoppelt werden, erreicht man über Anformungen an den Einzelteilen, oder durch zusätzlich angebrachte seitliche Anformungen, daß sich die beiden Endabschnitte 3 und 4 relativ zueinander verdrehen können. Durch die dabei im Drahtgestrick 17 aufgebaute Federkraft, werden die beiden Endabschnitte 3 und 4 wieder in ihre Ausgangslage zurückgedreht.

Eine weitere Ausführung der Vorrichtung erhält man, indem man die beiden Hälften 1 und 2 der Rohrschelle mit einem wellenförmigen Querschnitt ausführt (Abb. 7). Durch diese Gestaltung der erreicht man, daß die Rohrschelle selbst die Funktion des federnden Bauteils übernimmt, wodurch zusätzliche federnde Bauteile 7 und 8 überflüssig werden und ebenso der Einsatz eines Drahtgestricks 17. Man benötigt neben den beiden Endabschnitten 3 und 4 nur noch einen Dichtring 5, der wie schon beschrieben, die Dichtheit der Verbindung sicherstellt. Diese Bauweise hat den Vorteil, daß sie zum Abkoppeln von Biegeschwingungen sehr einfach ausgeführt werden kann. Zum Abkoppeln und Dämpfen von Torsionsschwingungen und zum Dämpfen von Biegeschwingungen, muß man jedoch zusätzliche Drahtgestrickkissen 15 und 16 einsetzen.

Um die gewünschten Eigenschaften der Vorrichtung zu erreichen, kann es auch erforderlich sein, vorher beschriebene Ausführungsarten miteinander zu kombinieren.

Mit der aufgezeigten erfindungsgemäßen Lösung erhält man durch die Verwendung von sehr einfachen Einzelbauteilen eine kostengünstige und besonders wirksame Vorrichtung zum Abkoppeln und Dämpfen von Torsions- und Biegeschwingungen in Rohrleitungen. Durch den Einsatz der Rohrschelle ist die Vorrichtung auch noch trennbar und in ihrer Vorspannkraft unabhängig von den Fertigungstoleranzen der einzelnen Bauteile. Außerdem ist die Vorrichtung in ihren Eigenschaften nicht abhängig von einer bestimmtem Einbaurichtung oder Einbaulage.

Claims

1. Vorrichtung zum Abkoppeln von Torsions- und Biegeschwingungen in Rohrleitungen in, aus zwei lösbar verbundenen, Rohrleitungen mit Endstücken, von denen mindestens das eine konisch erweitert ist und das andere Endstück umgreift und zwischen den Endstücken angeordneten Dichtelementen, sowie einer Rohrschelle zur Lagefixierung der beiden Endstücke, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschelle zweiteilig ausgebildet ist, wobei deren beiden Hälften (1, 2) mindestens je zwei nach außen weisende federnde Bauteile (7, 8) aufweisen, von denen das federnde Bauteil (7) auf den Endabschnitt (4) einwirkt und das andere, gegenüberliegende federnde Bauteil (8) auf den Endabschnitt (3) einwirkt und die beiden Hälften (1, 2) lösbar miteinander verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften (1, 2) der Rohrschelle mit zwei Schrauben (9) miteinander verschnaubt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften (1, 2) der Rohrschelle mit einer Schraube (9) und einem gegenüberliegenden Gelenk miteinander verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschelle einteilig ausgeführt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Seitenteilen der einteiligen Rohrschelle ein dünner Steg eine Art Gelenk bildet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Bauteile (7, 8) als zusätzliche Teile an den beiden Hälften (1, 2) angebracht sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Bauteile (7, 8) aus einem mehrlagigen Federblech hergestellt sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften (1, 2) der Rohrschelle die Endabschnitte (3, 4) umgreifen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Bauteile (7, 8) einen geeigneten vorzugsweise rechteckigen Querschnitt aufweisen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Bauteile (7, 8) punktförmig an den Endstücken (3, 4) zur Anlage kommen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Hälften (1, 2) zusätzliche Anformungen (11, 12) angebracht werden, in deren Ausnehmungen (13, 14), je Endstück (3, 4), mindestens zwei federnde Bauteile (15, 16) angeordnet sind, welche mit Befestigungselementen (18, 19) an den Endstücken (3, 4) angebracht sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Drahtgestrick (17) als federndes Bauteil zwischen einem der beiden Endstücke (3, 4) und einer der Flanken der beiden Hälften (1, 2) der Rohrschelle angeordnet ist

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Endstücken (3, 4) und den beiden Flanken der beiden Hälften (1, 2) der Rohrschelle, mindestens je ein federndes Bauteil (17) als federndes Bauteil angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften (1, 2) der Rohrschelle und die beiden Endstücke (3, 4) Anformungen aufweisen, die sich in das Drahtgestrick (17) eindrücken.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften (1, 2) der Rohrschelle mir einem wellenförmigen Abschnitt ausgeführt sind.