DE19849574A1 - Rohrverbindung zwischen einem Sammler eines Kraftfahrzeugwärmetauschers und einer äußeren Rohrleitung für das innere Wärmetauschfluid und Verfahren zum Herstellen der Rohrverbindung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung zwischen einem Sammler (2) eines Kraftfahrzeugwärmetauschers und einer das innere Wärmetauschfluid zum Sammler (2) zuleitenden oder vom Sammler (2) ableitenden Rohrleitung (16), wobei ein nach außen ragender Anschlußstutzen (14) am Sammler (2) einen sammlernahen engen Querschnitt (30), in den das freie Ende (32) der Rohrleitung (16) formschlüssig eingreift, und einen sammlerfernen weiten Querschnitt (34) aufweist, der einen Ringspalt (22) zwischen der Innenfläche (24) des Anschlußstutzens (14) und der Außenfläche (26) der Rohrleitung (16) für die teilweise Aufnahme einer ringförmig die Rohrleitung (16) umschließenden Dichtung (28) bildet, am freien Ende (40) des Anschlußstutzens (14) ein Außenflansch (38) vorgesehen ist und an der Rohrleitung (16) ein der äußeren Stirnfläche (41) des Außenflansches (38) gegenüberliegender angestauchter Außenwulst (36) ausgebildet ist, der im Endmontagezustand der Rohrverbindung gegen die äußere Stirnfläche (41) des Außenflansches (38) durch eine Spanneinrichtung (42) verspannt ist. Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dichtung (28) eine in den weiten Querschnitt (34) von der sammlerfernen Seite aus eingreifende Einsteckhülse (44) bildet, an deren sammlernahem Umfangsbereich ein Dichtelement (48) ausgebildet ist und von deren sammlerfernem Umfangsbereich ein Dichtflansch (46) absteht, der zwischen dem Außenflansch (38) und dem Außenwulst (36) von der Spanneinrichtung (42) axial eingespannt ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrverbindung zwischen einem Sammler eines Kraftfahrzeugwärmetauschers und einer das innere Wärmetauschfluid zum Sammler zuleitenden oder vom Sammler ableitenden Rohrleitung mit den weiteren Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Eine solche Rohrverbindung entspricht dem internen Stand der Technik der Anmelderin.

Die Erfindung betrifft ferner ein neuartiges Ver­ fahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 zum Herstellen ei­ ner solchen Rohrverbindung.

Nach dem genannten internen Stand der Technik der Anmelderin ist es üblich, einen O-Ring als Dichtung zwischen einem Anschlußstutzen an dem Sammler und der Rohrleitung zu verwenden. Ein solcher O-Ring wird zunächst auf das freie Ende der Rohrleitung aufgesteckt und dann mit dieser in den sammlerfernen weiten Querschnitt zwischen Rohrleitung und An­ schlußstutzen eingedrückt, wobei im Idealfall unter Flach­ drücken des O-Rings auf das Maß des sammlerfernen weiten Querschnitts ein Anschlag eines Außenflansches am Anschluß­ stutzen an einem Außenwulst der Rohrleitung erfolgt. In un­ günstigen Fällen wird jedoch ein Abschnitt des O-Rings in den Zwischenraum zwischen dem Außenflansch und dem Außenwulst teilweise mit eingeklemmt. Das führt zu einer vorzeitigen Be­ schädigung des O-Ringes und wegen der Schwächung der eigent­ lichen Dichtfunktion des O-Rings auch an sich schon zu Ab­ dichtungsproblemen. Bei nicht optimaler Montage des O-Ringes oder auch alleine infolge von dessen Toleranzen kommt es häu­ fig auch beim Zusammenschieben des Anschlußstutzens und der Rohrleitung zu Schiebehemmungen allein durch den in uner­ wünschter Weise verformten O-Ring, so daß die gewünschte Rohrverbindungsendlage nicht immer zuverlässig eingenommen wird. Diese Funktion wird noch dadurch beeinträchtigt, daß der O-Ring an der Innenfläche des Anschlußstutzens in den sammlerfernen weiten Querschnitt hineingleiten soll, diese Innenfläche jedoch oft im Rahmen der Toleranzen mit einer un­ günstigen Krümmung in den Außenflansch übergeht und überdies häufig durch seitliche Streuung eines Flußmittels in einem die Reibung behindernden Maße oberflächlich verändert ist. Beim Aufschieben des O-Ringes auf das freie Ende der Rohrlei­ tung kann es überdies zu unerwünschten Verdrehungen und Schrägstellungen des O-Ringes kommen, obwohl dieser im Ideal­ fall seine hintere Abstützung an dem Außenwulst findet. Sol­ che negativen Einflüsse können nur dann einigermaßen be­ herrscht werden, wenn eine hohe Montagekraft aufgebracht wird; dabei bleibt jedoch die Gefahr einer unerwünschten Ver­ formung des O-Ringes und eines Eintretens verformter Bereiche des O-Ringes in den Raum zwischen dem Außenwulst und dem Au­ ßenflansch bestehen. Die Schwierigkeiten des bekannten Ver­ fahrens werden darüber hinaus noch dadurch erhöht, daß die üblicherweise für die endgültige Zusammenspannung von Außen­ flansch und Außenwulst mit eingelegtem O-Ring verwendeten Verbindungsschellen nur dann bei der Endmontage der Rohrver­ bindung unter Umgreifung des Außenflansches und des Außenwul­ stes montiert werden können, wenn Außenflansch und Außenwulst eine innige Anlage aneinander haben und nicht durch einge­ schlossene Fremdteile wie Abschnitte des ungewollt verformten O-Ringes zwangsweise etwas distanziert sind. Dabei kommt es zu einer erkennbaren fehlgeschlagenen Rohrverbindung, die als Ausschuß abfällt. Aber auch dann, wenn Außenflansch und Au­ ßenwulst in die gewünschte innige Verbindung kommen, muß man immer noch diese innige Verbindung beim Montieren der Verbin­ dungsschelle mit gesonderten Mitteln halten. Bei Handmontage, wie sie etwa in Reparatur- und Wartungsbetrieben üblich ist, benötigt man also zum Montieren der Schelle beide Hände, ohne etwa eine Hand für das Halten des Rohres oder eines sonstigen Hilfsmittels, wie einer Zange oder einer Lampe, noch zur Ver­ fügung zu haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverbindung der genannten Art so zu gestalten, daß sie leicht und zuverlässig ohne Gefahr von Fehlverbindungen mit nur einer Hand bzw. nur einer entsprechenden Werkzeugfunktion montiert werden kann, ohne die Tendenz zu haben, nach dem Montieren, jedoch noch vor Anbringen einer Spanneinrichtung wie der Verbindungsschelle o. dgl. wieder selbsttätig ausein­ anderzustreben.

Diese Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merk­ male von Anspruch 1 gelöst.

Wie das bevorzugte Herstellungsverfahren gemäß An­ spruch 14 - mit der zweckmäßigen Weiterbildung nach Anspruch 15, dessen beiden Merkmale vorzugsweise beide verwirklicht werden - besonders deutlich zeigt, wird die erfindungsgemäße Dichtung nicht wie bisher der O-Ring auf dem freien Ende der Rohrverbindung, sondern im lichten Querschnitt, hier dem sammlerfernen weiten Querschnitt, innerhalb des Anschlußstut­ zens am Sammler in den Anschlußstutzen eingesteckt. Dies hat den Vorteil, daß bei dieser Vormontage eine rauhe Oberfläche an der Innenseite des Anschlußstutzens oder eine dort vorhan­ dene ungünstige Krümmungsgeometrie für das Einsetzen der Dichtung keine Beeinträchtigung mehr darstellt, da die Vor­ montage noch ohne Verpressung durchgeführt wird. Im Endzu­ stand der Rohrverbindung wird dann bewußt ein Teil der Dich­ tung, nämlich deren Dichtflansch, zwischen dem Außenflansch des Anschlußstutzens und dem Außenwulst der Rohrleitung ein­ gespannt.

Da Dichtungen der hier in Frage stehenden Art, seien es nun O-Ring-Dichtungen oder die erfindungsgemäße Form der Dichtung, aus relativ druckfestem elastomeren Material bestehen, kann sogar noch unter Toleranzausgleich der Endzu­ stand der Rohrverbindung durch Anschlag des Dichtflansches zwischen dem Außenflansch und dem Außenwulst an deren einan­ der zugewandten Flächen genau eingestellt werden. Indem dabei an der Einsteckhülse der Dichtung mindestens ein Dichtelement ausgebildet wird, welches in seiner Dichtwirkung einem O-Ring normaler Bauart äquivalent ist, wird bei der erfindungsgemä­ ßen Rohrverbindung kein funktioneller Nachteil gegenüber der konventionellen Abdichtung durch einen O-Ring in Kauf genom­ men, aber alle genannten Nachteile lassen sich dabei vermei­ den. Dies ist von besonderer Bedeutung, weil Rohrverbindungen der hier in Frage stehenden Art großserienhaft geradezu im Sinne von Massenartikeln im Fußraum von Kraftfahrzeugen rela­ tiv schwer zugänglich angeordnet sind.

Insbesondere seien folgende Vorteile noch besonders hervorgehoben: Wegen der Anordnung des bei der Erfindung ana­ log zum bisherigen O-Ring wirksamen Dichtelements an der Ein­ steckhülse kann sich das Dichtelement nicht mehr in Umfangs­ richtung seines Querschnitts verdrehen, wie dies bei dem kon­ ventionellen O-Ring unter Erzeugung von Scherkräften, die wiederum zu einer verfrühten Alterung führen, entsteht. Bei der Endmontage der Rohrverbindung, die mit relativ kleinen axialen Montagekräften vorgenommen werden kann, sind diese Montagekräfte auch deshalb besonders klein, weil sich die Einsteckhülse beim Einstecken des freien Endes der Rohrlei­ tung in die Einsteckhülse sowie gegebenenfalls den sammlerna­ hen engeren Querschnitt des Anschlußstutzens axial dehnen kann und somit bei der Einsteckbewegung in Streckrichtung verformbar ist, ohne wie bei dem bekannten O-Ring eine einen Widerstand erzeugende Quererweiterung zu erfahren. Besonders wesentlich ist, daß bereits bei der Vormontage das den O-Ring ersetzende Dichtelement an seinem endgültigen Dichtungsort im erweiterten Querschnitt zwischen Anschlußstutzen und freiem Rohrende angeordnet ist und nicht erst bei der Endmontage in diesen erweiterten Querschnitt eingedrückt werden muß. Schließlich ist auch die erfindungsgemäße Rohrverbindung zu­ verlässiger im Hinblick auf die Gefahr, daß einmal bei der Montage der Einbau einer Dichtung vergessen wird. Im vorbe­ kannten Fall der Verwendung einer O-Ringdichtung kann deren Fehlen trotzdem noch zu einer Vorübergehenden rein metalli­ schen Abdichtung zwischen dem Außenflansch des Anschlußstut­ zens und dem Außenwulst der Rohrleitung führen, wobei diese vorübergehende Metalldichtung aber nicht dauerbetriebsfest ist. Bei der erfindungsgemäßen Rohrverbindung ist die zur endgültigen Verspannung vorgesehene Spanneinrichtung wie bei­ spielsweise eine Verbindungsschelle von vornherein auf eine sandwichartige Folge von Außenflansch - Dichtungsflansch - Außenwulst eingestellt und läßt einen immer eine Leckage be­ wirkenden Leckspalt zwischen dem Außenflansch und dem Außen­ wulst frei, wenn die erfindungsgemäße Dichtung nicht einge­ baut ist.

Bei der erfindungsgemäßen Rohrverbindung bestehen darüber hinaus weitere vorteilhafte Weiterbildungsmöglichkei­ ten gemäß den Unteransprüchen. Einige besonders wichtige Wei­ terbildungen seien dabei im folgenden hervorgehoben:
Es ist möglich, an der Einsteckhülse, am Dicht­ flansch und im Übergangsbereich von Dichtflansch und Ein­ steckhülse je nach Bedarf weitere Dichtelemente anzuordnen (vgl. insbesondere Ansprüche 6 und 7). Dabei kann man zwi­ schen radial wirksamen und axial wirksamen Dichtelementen un­ terscheiden und gegegebenenfalls beide Arten einsetzen.

Außerdem kann man zusätzlich zu lokaler Abdichtung auch eine flächenhafte Abdichtung vorsehen (vgl. insbesondere Ansprüche 10 und 11). Bei Flächenpressung ist jedoch zu be­ rücksichtigen, daß die miteinander zusammenwirkenden Bauteile jeweils eigene Toleranzen haben, so daß eine Flächenverpres­ sung nicht immer zuverlässig gegeben sein muß und gegebenen­ falls ein Kapillarspalt entsteht. Damit dieser nicht zu einer unter der Kapillarkraft mehr oder minder dauerhaften Leckage führt, ist an der erfindungsgemäßen Dichtung vorzugsweise auch noch eine Kapillarunterbrechung im Bereich einer Flä­ chenverpressung oder auch nur einer relativen Anlage vorgese­ hen (vgl. Anspruch 12).

Eine Keilform am Übergang der Einsteckhülse in den Dichtflansch und/oder ein den Außenflansch übergreifender Rücksprung am Dichtflansch (vgl. Ansprüche 11 und 13) sind neben einer weiteren Förderung der Abdichtwirkung besonders auch dafür hilfreich, daß nicht bei besonders ungünstigen Um­ ständen in der Montage die Einsteckhülse mitsamt dem Dicht­ flansch in den sammlerfernen weiten Querschnitt innerhalb des Anschlußstutzens eingedrückt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schemati­ scher Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen noch nä­ her erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Rohrverbin­ dung zwischen einem Sammler eines Kraftfahrzeugwärmetauschers und einer äußeren Rohrleitung für das innere Wärmetauschfluid des Sammlers mit eingebauter Verbindungsschelle;

Fig. 2 einen radialen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer fiktiven Anordnung der Rohrverbindung noch ohne Spanneinrichtung, bei der eine erste Ausführungs­ form der Dichtung im ursprünglichen noch unverpreßten Zustand in Überlagerung von Rohrleitung und Anschlußstutzen des Samm­ lers im wesentlichen zwischen diesen Teilen angeordnet ist;

Fig. 2a einen mit Fig. 2 vergleichbaren Radial­ schnitt, in welchem dieselbe Dichtung wie in Fig. 2 im end­ gültigen Zustand der Rohrverbindung verpreßt und über eine Verbindungsschelle im verpreßten Zustand gehalten ist;

Fig. 3 und Fig. 3a jeweils einen Radialschnitt ei­ ner im Vergleich mit Fig. 2 und Fig. 2a zweiten bzw. dritten Ausführungsform der Dichtung; und
die Fig. 4, 4a und 4b Veranschaulichungen des in­ ternen Stands der Technik unter Verwendung eines O-Rings je­ weils auch in einem schematisierten Radialschnitt der Rohr­ verbindung, wobei Fig. 4 eine erste Montagephase der Verpres­ sung des O-Rings, Fig. 4a die gewünschte Endphase der Ver­ pressung und Fig. 4b eine typische Zwischen- oder Endphase einer mißlungenen Verpressung darstellen.

Anhand von Fig. 1 wird zunächst ein konventioneller Aufbau einer Rohrverbindung beschrieben, deren Abdichtung er­ findungsgemäß gestaltet ist.

Ein Sammler 2 eines Kraftfahrzeugwärmetauschers ist zweiteilig aus einem Rohrboden 4 des Kraftfahrzeugwärmetau­ schers und einem Deckel 6 zusammengesetzt. Der Rohrboden 4 hat einen umgebördelten Rand 8, in welchen der topfartig aus­ gebildete Deckel 6 des Sammlers 2 unter Verlötung eingreift. Am Rohrboden 4 erkennt man nach innen aufgebogene Krägen 10, in welche Enden nicht dargestellter Flachrohre des Kraftfahr­ zeugwärmetauschers ebenfalls unter Verlötung eingreifen. Es handelt sich hier im übrigen um den Sammler eines konventio­ nell aufgebauten Flachrohrwärmetauschers, der im einzelnen nicht weiter beschrieben zu werden braucht.

Der Sammler 2 dient dazu, den Flachrohren das in­ nere Wärmetauschfluid des Kraftfahrzeugwärmetauschers zuzu­ führen oder nach Durchströmung der Flachrohre wieder aus dem Sammler abzuführen. Dieser kann dabei ein Eingangssammler, ein Ausgangssammler oder auch ein Sammler sein, der unter Verwendung einer nicht dargestellten Querwand die Funktionen von Eingangssammler und Ausgangssammler vereint, wobei dann die anderen Enden der Flachrohre lediglich strömungsmäßig miteinander zu einer mehrflutigen Anordnung verbunden zu sein brauchen.

Anstelle der Flachrohre können auch Wärmetausch­ rohre mit anderem Querschnitt Verwendung finden.

Der Deckel 6 des Sammlers 2 weist einen nach außen gerichteten Kragen 12 auf, in welchen wiederum unter Verlö­ tung ein gesonderter Anschlußstutzen 14 eingesteckt ist. Al­ ternativ könnte der Anschlußstutzen 14 auch integral mit dem Sammler 2 bzw. dessen Deckel 6 gefertigt sein.

Der Anschlußstutzen 14 kommuniziert mit einer Rohr­ leitung 16, welche je nach Eingangs- oder Ausgangsfunktion das innere Wärmetauschfluid zum Sammler 2 zuleitet oder vom Sammler 2 ableitet.

Der Anschlußstutzen 14 ist in Richtung zur Rohrlei­ tung 16 zweimal unter entsprechender symmetrischer Vergröße­ rung des Innenquerschnitts in seinem Querschnitt abgestuft. In dem Bereich der ersten Stufe 18 greift das dem Sammler 2 zugewandte freie Ende der Rohrleitung 16 ganz oder, wie zeichnerisch dargestellt, mit einem Teil der Dicke des Rohr­ mantels ein. Im Bereich der zweiten Stufe 20, die eine eben­ falls symmetrische weitere Erweiterung nach außen beschreibt, wird mit dem hier im Querschnitt unverändert bleibenden Man­ tel der Rohrleitung 16 ein umlaufender Ringspalt 22 zwischen der Innenfläche 24 des Anschlußstutzens 14 und der Außenflä­ che 26 der Rohrleitung 16 für die mindestens teilweise Auf­ nahme einer ringförmig umlaufenden Dichtung 28 gebildet. Im Bereich der ersten Stufe 18 hat somit der Anschlußstutzen 14 einen sammlernahen engen Querschnitt 30, in den das freie Ende 32 der Rohrleitung 16 formschlüssig eingreift, und im Bereich der zweiten Stufe 20 einen sammlerfernen weiten Quer­ schnitt 34, der in der schon beschriebenen Weise für die Aus­ bildung des Ringspaltes 22 genutzt wird.

Die Rohrleitung 16, welche in dem hier beschriebe­ nen Bereich sonst konstanten Außenquerschnitt hat, ist mit einem durch longitudinales Einstauchen gewonnenen Außenwulst 36 versehen, der ringflanschartigen Charakter hat und in des­ sen über die Außenfläche 26 der Rohrleitung 16 herausragenden Flanschbereich die durch das Einstauchen gewonnenen nach au­ ßen ragenden ursprünglichen Rohrmantelteile unter doppelwan­ diger Ausbildung weitgehend eng aneinander anliegen.

Der Außenwulst 36 wirkt in einer Funktion als stirnseitiger Flansch der Rohrleitung 16 mit einem Außen­ flansch 38 am freien Ende 40 des Anschlußstutzens zusammen, welcher als Umbördelung dieses freien Endes nach außen gewon­ nen ist. Der Außenflansch 38 und der Außenwulst 36 haben da­ bei ohne Beschränkung der Allgemeinheit denselben Außendurch­ messer, wobei gewisse Abweichungen zulässig bleiben.

Eine Verbindungsschelle 42 dient dazu, im Endmonta­ gezustand den mit der äußeren Stirnfläche 41 versehenen Au­ ßenflansch 38 am Anschlußstutzen 14 und den Außenwulst 36 an der Rohrleitung 16 dauerhaft gegeneinander zu verklammern.

Bei einer Rohrverbindung gemäß Fig. 1 wird nach dem in­ ternen Stand der Technik ein O-Ring, der die spätere Dichtung der Rohrverbindung darstellt, zunächst unverformt auf das freie Ende der Rohrleitung 16 in Anlage an den Außenwulst 36 aufgeschoben. Um später eine gute radiale Verpressung im Ringspalt 22 zu haben, hat dabei der O-Ring im unverformten Zustand einen größeren Durchmesser als die radiale Weite die­ ses Ringspalts. Anschließend wird die Rohrleitung 16 mit dem O-Ring in den Anschlußstutzen 14 eingeschoben, wobei das freie Ende 32 der Rohrleitung zu Beginn der Verpressung des O-Rings schon in den Bereich der ersten Stufe 18 des An­ schlußstutzens 14 eingreift. Eine solche Zwischenphase der Montage ist in Fig. 4 veranschaulicht, wo der als Dichtung 28 vorgesehene O-Ring an der gerundeten Übergangsschulter der Innenfläche 24 der zweiten Stufe 20 des Anschlußstutzens 14 in den Außenflansch 26 bereits eine Verformung erfährt, die zum Teil in der gewünschten Weise eine Erstreckung in den Ringspalt 22, zum anderen Teil in eigentlich nicht gewünsch­ ter Weise noch etwas Erstreckung in den Zwischenraum zwischen dem Außenflansch 38 und dem Außenwulst 36 hat. Im gewünschten Endzustand der Rohrverbindung wird die gesamte Masse des O- Rings dann gemäß Fig. 4a in den Endzustand der Rohrverbindung verpreßt, in welchem die Stirnfläche 41 des Außenflansches 38 an der ihr zugewandten Stirnfläche des Außenwulstes 36 in di­ rekte Anlage kommt und der O-Ring unter radialer Verpressung völlig im Ringspalt 22 zwischen der Innenfläche 24 des An­ schlußstutzens 14 und der Außenfläche des freien Endes 32 der Rohrleitung 16 verpreßt ist. Eine typische fehlgeschlagene Rohrverbindung zeigt demgegenüber Fig. 4b, wo der O-Ring sich praktisch nicht wesentlich weiter in den Ringspalt 22 als in der vorhergehenden Montagephase gemäß Fig. 4 erstreckt, aber dafür sich mit einem erheblichen Abschnitt zwischen dem Au­ ßenflansch 38 und dem Außenwulst 36 verpreßt hat, so daß diese Teile nicht mehr in unmittelbare Anlage aneinander kom­ men können, eine Verspannung mittels der nur einen begrenzten Spannbereich übergreifenden Verbindungsschelle 42 nicht mehr möglich ist und die radiale Dichtfunktion zu einem erhebli­ chen Maße aufgehoben ist.

Bei der erfindungsgemäßen Rohrverbindung - und dem­ entsprechend auch bei den drei Ausführungsbeispielen der Fig. 2 mit 2a, 3 und 3a weist die Dichtung 28 eine Einsteckhülse 44 und einen an deren einem Ende angeordneten Dichtflansch 46 auf. Im Bereich des anderen Endes der Einsteckhülse 44 ist an deren Umfang ein erstes Dichtelement 48 ausgebildet, welches bei den Fig. 2, 3 und 3a unterschiedlich gestaltet ist. In nicht dargestellter Weise kann auch längs der Einsteckhülse eine Mehrzahl von zwei oder mehr ersten Dichtelementen 48 ausgebildet sein. Alle solchen ersten Dichtelemente sollen die Funktion des O-Rings des internen Stands der Technik übernehmen, nämlich die Funktion einer radialen Abdichtung durch radiale Verpressung im Ringspalt 22 zwischen dem An­ schlußstutzen 14 und der Rohrleitung 16.

Zusätzlich übernimmt der Dichtflansch 46 an sich schon eine weitere axiale Dichtfunktion zwischen dem Außen­ flansch 38 und dem Außenwulst 36. Bei allen drei gezeigten Ausführungsbeispielen ist zur Verstärkung dieser axialen Dichtwirkung jeweils noch an dem Dichtflansch 46 etwa in Ver­ längerung eines mittleren Querschnittsbereiches der Einsteck­ hülse 44 ein über die Stirnfläche 50 des Dichtflansches 46 im unverpreßten Zustand herausragendes zweites Dichtelement 52 ausgebildet, von dem wiederum auch eine Mehrzahl vorhanden sein kann, typischerweise dann entweder radial weiter außen an der Stirnfläche 50 und/oder auch an der Rückseite des Dichtflansches 46, wie dies durch das zweite Dichtelement 52a in Fig. 3 dargestellt ist. In Fig. 3 sind auch axial längs der Einsteckhülse 44 drei erste Dichtelemente 48a, 48b und 48c ausgebildet, von denen die ersten Dichtelemente 48b und 48c radial innen umlaufende hervorstehende Ringwülste sind.

Anhand des ersten Dichtelements 48a von Fig. 3 ist gezeigt, daß dieses selbst vollständig den Querschnitt eines konventionellen O-Ringes annehmen kann, der hier jedoch nicht isoliert ist, sondern an dem dem Dichtflansch 46 abgewandten freien Ende der Einsteckhülse 44 mit ausgebildet ist.

Wegen der zusätzlichen weiteren Dichtmöglichkeiten bei der erfindungsgemäßen Dichtung 28 kann man jedoch auch die radiale Verpressung und damit die radiale Dichtwirkung des ersten Dichtelementes gegenüber der Verpressung eines isolierten O-Ringes abschwächen. Eine erste Abschwächungsmög­ lichkeit zeigt Fig. 2. Hier ist der Querschnitt eines O-Rin­ ges am freien Ende der Einsteckhülse 44 in eine stumpfe ra­ diale Stirnfläche 54 abgeschnitten. Radial innen verläuft da­ bei noch eine Restkontur eines O-Ringes, während radial außen eine weitere Reduzierung auf einen in axialer Richtung schma­ leren umlaufenden Ringwulst vorgenommen ist. Alternativ könnte man auch die Art der Ausbildung radial innen und ra­ dial außen austauschen oder weitere Modifizierungen am Quer­ schnitt eines O-Ringes vornehmen.

Während jedoch bei den beschriebenen und als Vari­ anten erörterten Ausbildungsformen des ersten Dichtelementes 48 noch ein mehr oder minder ausgeprägter Vollquerschnitt dieses ersten Dichtelementes vorgesehen ist, zeigt Fig. 3a, daß man sogar eine stirnseitig konkave Ausbildungsform gemäß Fig. 3a vorsehen kann. Bei dieser ist die Querschnittsform der Fig. 2 durch die stirnseitige konkave Ausbildung so wei­ ter abgewandelt und in der radialen Anpreßkraft abgeschwächt, daß radial innen und radial außen je eine Dichtlippe 56a bzw. 56b entsteht. Beide Dichtlippen werden über die stirnseitige konkave Ausnehmung durch Innendruck an die Innenflächen des Ringspaltes 22 angedrückt. Die Aussparung im Vollquerschnitt geht jedoch nicht so weit, daß die Vorspannung radial nach außen vollständig aufgehoben wird. Vielmehr soll diese Vor­ spannung radial nach außen noch in einem solchen Maße beste­ hen bleiben, daß auch bei den betriebsmäßig in Frage kommen­ den Unterdruckverhältnissen in dem abzudichtenden Raum 58 noch eine hinreichende radiale Verpressung gegen die einander zugewandten Flächen 24 und 26 des Ringspalts 22 gewährleistet ist.

Bei allen drei Ausführungsbeispielen geht die Ein­ steckhülse 44 unter keilförmiger Erweiterung entsprechend dem geschwungenen Übergang des Anschlußstutzens 14 aus der zwei­ ten Stufe 20 in den Anschlußstutzen 14 in den Dichtflansch 46 über. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, hat die Einsteckhülse 44 ferner an ihrer radialen Innenfläche 60 von einem abgerun­ deten Übergang des Dichtflansches 46 her eine beispielsweise konische allmähliche Verjüngung zum freien Ende der Einsteck­ hülse 44 hin. Dadurch wird im ganzen zwischen dem freien Ende der Einsteckhülse 44 und dem Dichtflansch 46 eine Keilform erhalten.

Das erste Dichtelement 48 bzw. im Falle von mehre­ ren ersten Dichtelementen das sammlernächste erste Dichtele­ ment 48a bewirkt ganz oder annähernd eine radiale Dickenver­ pressung im Verhältnis zur radialen Abmessung des Ringspalts 22 von 20 bis 40%. Dies entspricht der üblichen radialen Verpressung auch bei den konventionellen O-Ringen und wird im Untergrenzbereich auch bei der Ausführungsform von Fig. 3a noch gewährleistet.

Die nur einseitige radiale Verpressung an der In­ nenseite der weiteren ersten Dichtelemente 48b und 48c gemäß Fig. 3 ist demgegenüber geringer, aber immer noch deutlich oberhalb von 0%. Anschließend an das einzige erste Dichtele­ ment 48 bzw. das noch sammlerfernste erste Dichtelement 48c erfolgt im Keilbereich des Übergangs der Einsteckhülse 44 in den Dichtflansch 46 eine zusätzliche Flächenverpressung typi­ scherweise im Bereich von 0 bis 20%. Bei unglücklichem Auf­ einandertreffen von Toleranzen kann dabei diese Flächenver­ pressung ganz oder nahe 0 sein oder gar zu geringfügigen freien Spalten führen. In allen diesen Fällen besteht die Ge­ fahr einer kapillaren Kriechströmung längs des gewünschten Flächenverpressungsbereichs. Um hier eine Leckage infolge von Kapillarkräften zu blockieren, ist axial in Richtung zum Dichtflansch 46 hin anschließend in dargestellter Weise ra­ dial außen - und gegebenenfalls statt dessen oder zusätzlich auch in nicht dargestellter Weise radial innen - eine umlau­ fende Kapillarunterbrechung 62 in Gestalt einer umlaufenden Rille in der Außenfläche der Dichtung 28 vorgesehen.

Im endgültigen Verbindungszustand der Rohrverbin­ dung kommt es anders als bei der Abdichtung mittels des kon­ ventionellen O-Ringes nicht zu einer unmittelbaren Anlage des Außenflansches 38 am Außenwulst 36, sondern dazwischen ver­ bleibt immer gemäß Fig. 2a der Dichtflansch 46. Aufgrund der axialen Verpressungskräfte in die endgültige Position der Rohrverbindung quillt dabei der Dichtflansch 46 etwas radial nach außen aus, wie durch die radial äußere Auswölbung 64 in Fig. 2a verdeutlicht ist.

Fig. 2 mit Fig. 2a beschreibt dabei den Fall einer ganz normalen Ringflanschausbildung des Dichtflansches 46. Dies gilt auch für die zweite Ausführungsform gemäß Fig. 3. Modifiziert ist der Dichtflansch dabei lediglich jeweils durch die Art der Anordnung von mindestens einem zweiten Dichtelement. Gemäß Fig. 3a ist an der sammlerzugewandten Seite des Dichtflansches 46 an dessen radial äußerem Ende ein Rücksprung 66 vorgesehen, der im Normalfall radial umläuft, aber auch in in Umlaufrichtung verteilte Abschnitte aufge­ teilt sein kann. Ebenso kann der Rücksprung anders als in Fig. 3a einen anderen als einen rechteckigen Querschnitt ha­ ben. Wesentlich ist, daß er den Außenflansch 38 des Anschluß­ stutzens 14 außen umgreifen kann.

Die typische Montageweise bei der erfindungsgemäßen Rohrverbindung ist folgende:
Zunächst wird die Einsteckhülse 44 der Dichtung 28 möglichst ganz in die zweite Stufe 20 am Anschlußstutzen 14 eingeschoben, zweckmäßig bis zum Anschlag der sammlerzuge­ wandten Seite des Dichtflansches 46 an der freien Stirnfläche 41 des Außenflansches 38. Dann wird die Rohrleitung 16 in die Einsteckhülse 44 eingeschoben, zweckmäßig wiederum bis in An­ schlag des Außenwulstes 36 an der freien Stirnfläche 50 des Dichtflansches 46. Dies ist möglich im Verhältnis zu der an­ hand der Fig. 4 bis 4b erläuterten Montageweise eines konven­ tionellen O-Ringes mit bei weitem geringeren Montagekräften bei weitaus größerer Zuverlässigkeit des Erreichens einer vorschriftsmäßigen Rohrverbindung mit hoher Dichtfunktion und ohne versehentliche Auslassung des Einsetzens einer Dichtung 28. Im Zustand der endgültigen Rohrverbindung kann dann mit­ tels der Verbindungsschelle 42 oder einer anderen Spannein­ richtung der endgültige Montagezustand fixiert werden, ohne daß dabei wie im Falle des O-Ringes wieder auseinanderstre­ bende Kräfte berücksichtigt zu werden brauchen, wenn man ein­ mal von den relativ geringfügigen Verformungskräften des Dichtflansches 46 absieht, die aus dem Vergleich von Fig. 2 mit Fig. 2a anhand der radialen Auswölbung 64 veranschaulicht sind. Die Einsteckhülse 44 verändert bis auf die auch oben angesprochene axiale Streckung praktisch während des Montage­ vorgangs anders als bei dem O-Ring ihre Lage im Ringspalt 22 nicht mehr.

Allgemein und insbesondere bei allen drei Ausfüh­ rungsbeispielen wird die radiale Verpressung noch dadurch weiter gefördert, daß im Bereich der ersten Stufe 18 des An­ schlußstutzens 14 auch noch eine radial nach innen verlau­ fende Stufe 68 im freien Ende 32 der Rohrleitung 16 ausgebil­ det ist, welche zweckmäßig eine Rampe mit geringem Montage­ winkel typischerweise von 10 bis 20° aufweist, an der die Übergangsschulter der ersten Stufe in die zweite Stufe des Anschlußstutzens 14 während der radialen Verpressung der Ein­ steckhülse 44 ablaufen kann. Zusätzlich ist das freie Ende 32 der Rohrleitung 16 außen mit einer als Einführschräge dienen­ den Fase 70 versehen, um beim Einführen in die Einsteckhülse 44 diese nicht von innen her zu verletzen.

Claims (15)

1. Rohrverbindung zwischen einem Sammler (2) eines Kraftfahrzeugwärmetauschers und einer das innere Wärme­ tauschfluid zum Sammler (2) zuleitenden oder vom Sammler (2) ableitenden Rohrleitung (16), wobei

• - ein nach außen ragender Anschlußstutzen (14) - der insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht - am Sammler (2) einen sammlernahen engen Querschnitt (30), in den das freie Ende (32) der Rohrleitung (16) form­ schlüssig eingreift, und einen sammlerfernen weiten Quer­ schnitt (34) aufweist, der einen Ringspalt (22) zwischen der Innenfläche (24) des Anschlußstutzens (14) und der Außenflä­ che (26) der Rohrleitung (16) für die teilweise Aufnahme ei­ ner ringförmig die Rohrleitung (16) umschließenden Dichtung (28) bildet, die mit einem (ersten) Dichtelement (48; 48a, b, c), das insbesondere die Funktion eines O-Rings hat, sowohl gegen inneren Überdruck als auch gegen inneren Unterdruck abdichtet,
• - am freien Ende (40) des Anschlußstutzens (14) ein, insbesondere als Umbördelung ausgebildeter, Außenflansch (38) vorgesehen ist, und
• - an der - insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehenden - Rohrleitung (16) - die ins­ besondere einen Außendurchmesser im Bereich von 15 bis 22 mm und eine Wandstärke von 0,7 bis 2 mm hat - ein der äußeren Stirnfläche (41) des Außenflansches (38) gegenüberliegender angestauchter Außenwulst (36) ausgebildet ist, der im End­ montagezustand der Rohrverbindung gegen die äußere Stirnflä­ che (41) des Außenflansches (38) durch eine Spanneinrichtung, insbesondere eine Verbindungsschelle (42), verspannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (28)
• - eine in den weiten Querschnitt (34) von der samm­ lerfernen Seite aus eingreifende Einsteckhülse (44) bildet,
• - an deren sammlernahem Umfangsbereich das (erste) Dichtelement (48; 48a, 48b, 48c) ausgebildet ist und
• - von deren sammlerfernem Umfangsbereich ein Dicht­ flansch (46) absteht, der zwischen dem Außenflansch (38) des Anschlußstutzens (14) und dem Außenwulst (36) der Rohrleitung (16) von der Spanneinrichtung (42) axial eingespannt ist.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das (erste) Dichtelement (48; 48a, 48b, 48c) am sammlernahen Ende und/oder der Dichtflansch (46) am sammler­ fernen Ende der Einsteckhülse (44) ausgebildet ist bzw. sind.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich der Querschnitt des (ersten) Dichtele­ ments (48; 48a, 48b, 48c) für eine radiale Verpressung mit einer Übergangsschräge an der Einsteckhülse (44) in Richtung zum Sammler (2) nach radial außen und/oder nach radial innen erweitert.

4. Rohrverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das (erste) Dichtelement (48; 48a) O-ringförmig ausgebildet ist.

5. Rohrverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das (erste) Dichtelement (48) mit einem Paar radial innerer und radial äußerer Dichtlippen (56a, 56b) aus­ gebildet ist, die sammlerseitig von innen mit Druck beauf­ schlagbar sind und von denen die radial innere Dichtlippe (56a) eine radiale Vorspannung nach radial innen gegen die Rohrleitung (16) und die radial äußere Dichtlippe (56b) eine radiale Vorspannung nach radial außen gegen den Anschlußstut­ zen (14) aufweisen.

6. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsteckhülse (44) mit einer axialen Folge von mindestens zwei (ersten) Dichtelementen (48a, b, c) versehen ist.

7. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Dichtflansch (46) der Dichtung (28) und/oder in dem Übergangsbereich des Dichtflansches (46) in die Einsteckhülse (44) mindestens ein zweites lokal umlau­ fendes Dichtelement (52; 52a) ausgebildet ist, das axial ver­ preßbar ist.

8. Rohrverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zweite Dichtelement (52; 52a) als Vorsprung in nur eine Axialrichtung ausgebildet ist.

9. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 7 und 8, gekenn­ zeichnet durch ein Paar von Vorsprüngen (52; 52a), von denen einer (52) gegenüber dem Außenwulst (36) und der andere (52a), vorzugsweise ein radial weiter außen liegender, gegen­ über dem Außenflansch (38) angeordnet ist.

10. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsteckhülse (44) mindestens im Übergangsbereich zwischen dem einen sammlernahen ersten Dichtelement (48) oder bei mehreren ersten Dichtelementen (48a, b, c) deren sammlerfernstem Dichtelement (48c) und dem Dichtflansch (46) mit radialer Flächenverpressung angeordnet ist.

11. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenprofil des Übergangs der Einsteckhülse (44) in deren Dichtflansch (46) keilförmig an das sich erweiternde Innenprofil des Übergangs des Anschluß­ stutzens (14) in dessen Außenflansch (38) angepaßt ist.

12. Rohrverbindung nach Anspruch 10 und gegebenenfalls 11, gekennzeichnet durch eine Kapillarunterbrechung (62) im Bereich der Flächenverpressung und/oder der Anlage zwischen dem Außenprofil der Einsteckhülse (44) und dem Innenprofil des Anschlußstutzens (14).

13. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im äußeren Randbereich des Dicht­ flansches (46) ein, vorzugsweise umlaufender, Rücksprung (66) des Dichtflansches (46) ausgebildet ist, der den Außenrand des Außenflansches (38) übergreift.

14. Verfahren zum Herstellen einer Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ nächst die Dichtung (28) mit ihrer Einsteckhülse (44) in das freie Ende des Anschlußstutzens (14) eingesteckt wird, danach das freie Ende der Rohrleitung (16) in die Einsteckhülse (44) eingesteckt wird und schließlich der Dichtflansch (46) zwi­ schen dem Außenflansch (38) des Anschlußstutzens (14) und dem Außenwulst (36) der Rohrleitung (16) eingespannt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstecken der Einsteckhülse (44) der Dichtung (28) in den Anschlußstutzen (14) bis zum Anschlag des Dichtflan­ sches (46) am Außenflansch (38) und/oder das Einstecken der Rohrleitung (16) in die Einsteckhülse (44) der Dichtung (28) bis zum Anschlag des Außenwulstes (36) der Rohrleitung (16) am Dichtflansch (46) vorgenommen wird bzw. werden.