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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.
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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 Anschlußstutzen
eingedrückt,
wobei im Idealfall unter Flachdrücken
des O-Rings auf das Maß des
sammlerfernen weiten Querschnitts ein Anschlag eines Außenflansches
am Anschlußstutzen an
einem Außenwulst
der Rohrleitung erfolgt. In ungünstigen
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 Beschädigung des
O-Ringes und wegen der Schwächung
der eigentlichen Dichtfunktion des O-Rings auch an sich schon zu
Abdichtungsproble men. Bei nicht optimaler Montage des O-Ringes oder
auch alleine infolge von dessen Toleranzen kommt es häufig auch
beim Zusammenschieben des Anschlußstutzens und der Rohrleitung
zu Schiebehemmungen allein durch den in unerwünschter 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 ungünstigen 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 Rohrleitung
kann es überdies
zu unerwünschten
Verdrehungen und Schrägstellungen
des O-Ringes kommen, obwohl dieser im Idealfall seine hintere Abstützung an
dem Außenwulst
findet. Solche negativen Einflüsse
können
nur dann einigermaßen
beherrscht werden, wenn eine hohe Montagekraft aufgebracht wird;
dabei bleibt jedoch die Gefahr einer unerwünschten Verformung des O-Ringes
und eines Eintretens verformter Bereiche des O-Ringes in den Raum
zwischen dem Außenwulst
und dem Außenflansch
bestehen. Die Schwierigkeiten des bekannten Verfahrens werden darüber hinaus
noch dadurch erhöht,
daß die üblicherweise
für die
endgültige
Zusammenspannung von Außenflansch
und Außenwulst
mit eingelegtem O-Ring verwendeten Verbindungsschellen nur dann
bei der Endmontage der Rohrverbindung unter Umgreifung des Außenflansches
und des Außenwulstes
montiert werden können,
wenn Außenflansch
und Außenwulst
eine innige Anlage aneinander haben und nicht durch eingeschlossene
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 Außenwulst
in die gewünschte
innige Verbindung kommen, muß man
immer noch diese innige Verbindung beim Montieren der Verbindungsschelle
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 Verfügung
zu haben.
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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 auseinanderzustreben.
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Diese
Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
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Wie
ein Herstellungsverfahren 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 Anschlußstutzens
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 vorhandene ungünstige
Krümmungsgeometrie
für das
Einsetzen der Dichtung keine Beeinträchtigung mehr darstellt, da
die Vormontage noch ohne Verpressung durchgeführt wird. Im Endzustand der
Rohrverbindung wird dann bewußt
ein Teil der Dichtung, nämlich deren
Dichtflansch, zwischen dem Außenflansch
des Anschlußstutzens
und dem Außenwulst
der Rohrleitung ein gespannt.
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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 Endzustand der Rohrverbindung
durch Anschlag des Dichtflansches zwischen dem Außenflansch
und dem Außenwulst an
deren einander 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 erfindungsgemäßen Rohrverbindung
kein funktioneller Nachteil gegenüber der konventionellen Abdichtung
durch einen O-Ring in Kauf genommen, aber alle genannten Nachteile
lassen sich dabei vermeiden. Dies ist von besonderer Bedeutung,
weil Rohrverbindungen der hier in Frage stehenden Art großserienhaft
geradezu im Sinne von Massenartikeln im Fußraum von Kraftfahrzeugen relativ
schwer zugänglich
angeordnet sind.
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Insbesondere
seien folgende Vorteile noch besonders hervorgehoben: Wegen der
Anordnung des bei der Erfindung analog zum bisherigen O-Ring wirksamen
Dichtelements an der Einsteckhülse
kann sich das Dichtelement nicht mehr in Umfangsrichtung seines
Querschnitts verdrehen, wie dies bei dem konventionellen 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 Rohrleitung in die Einsteckhülse sowie
gegebenenfalls den sammlernahen 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
zuverlässiger
im Hinblick auf die Gefahr, daß einmal
bei der Montage der Einbau einer Dichtung vergessen wird. Im vorbekannten
Fall der Verwendung einer O-Ringdichtung kann deren Fehlen trotzdem
noch zu einer vorübergehenden
rein metallischen Abdichtung zwischen dem Außenflansch des Anschlußstutzens
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 beispielsweise eine Verbindungsschelle
von vornherein auf eine sandwichartige Folge von Außenflansch – Dichtungsflansch – Außenwulst
eingestellt und läßt einen
immer eine Leckage bewirkenden Leckspalt zwischen dem Außenflansch
und dem Außenwulst
frei, wenn die erfindungsgemäße Dichtung
nicht eingebaut ist.
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Bei
der erfindungsgemäßen Rohrverbindung bestehen
darüber
hinaus weitere vorteilhafte Weiterbildungsmöglichkei ten gemäß den Unteransprüchen. Einige
besonders wichtige Weiterbildungen seien dabei im folgenden hervorgehoben:
Es
ist möglich,
an der Einsteckhülse,
am Dichtflansch und im Übergangsbereich
von Dichtflansch und Einsteckhülse
je nach Bedarf weitere Dichtelemente anzuordnen (vgl. insbesondere
Ansprüche
6 und 7). Dabei kann man zwischen radial wirksamen und axial wirksamen
Dichtelementen unterscheiden und gegegebenenfalls beide Arten einsetzen.
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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
Flächenverpressung
nicht immer zuverlässig
gegeben sein muß und
gegebenenfalls 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
Flächenverpressung
oder auch nur einer relativen Anlage vorgesehen (vgl. Anspruch 12).
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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
Umständen
in der Montage die Einsteckhülse
mitsamt dem Dichtflansch in den sammlerfernen weiten Querschnitt
innerhalb des Anschlußstutzens
eingedrückt wird.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an
mehreren Ausführungsbeispielen
noch nä her
erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
Querschnitt durch eine Rohrverbindung zwischen einem Sammler eines
Kraftfahrzeugwärmetauschers
und einer äußeren Rohrleitung für das innere
Wärmetauschfluid
des Sammlers mit eingebauter Verbindungsschelle;
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2 einen
radialen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer fiktiven Anordnung
der Rohrverbindung noch ohne Spanneinrichtung, bei der eine erste
Ausführungsform
der Dichtung im ursprünglichen
noch unverpreßten
Zustand in Überlagerung
von Rohrleitung und Anschlußstutzen
des Sammlers im wesentlichen zwischen diesen Teilen angeordnet ist;
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2a einen
mit 2 vergleichbaren Radialschnitt, in welchem dieselbe
Dichtung wie in 2 im endgültigen Zustand der Rohrverbindung
verpreßt und über eine
Verbindungsschelle im verpreßten
Zustand gehalten ist;
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3 und 3a jeweils
einen Radialschnitt einer im Vergleich mit 2 und 2a zweiten
bzw. dritten Ausführungsform
der Dichtung; und
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die 4, 4a und 4b Veranschaulichungen
des internen Stands der Technik unter Verwendung eines O-Rings jeweils
auch in einem schematisierten Radialschnitt der Rohrverbindung,
wobei 4 eine erste Montagephase der Verpressung des
O-Rings, 4a die gewünschte Endphase der Verpressung
und 4b eine typische Zwischen- oder Endphase einer
mißlungenen
Verpressung darstellen.
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Anhand
von 1 wird zunächst
ein konventioneller Aufbau einer Rohrverbindung beschrieben, deren
Abdichtung erfindungsgemäß gestaltet
ist.
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Ein
Sammler 2 eines Kraftfahrzeugwärmetauschers ist zweiteilig
aus einem Rohrboden 4 des Kraftfahrzeugwärmetauschers
und einem Deckel 6 zusammengesetzt. Der Rohrboden 4 hat
einen umgebördelten
Rand 8, in welchen der topfartig ausgebildete 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 Kraftfahrzeugwärmetauschers
ebenfalls unter Verlötung
eingreifen. Es handelt sich hier im übrigen um den Sammler eines
konventionell aufgebauten Flachrohrwärmetauschers, der im einzelnen
nicht weiter beschrieben zu werden braucht.
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Der
Sammler 2 dient dazu, den Flachrohren das innere Wärmetauschfluid
des Kraftfahrzeugwärmetauschers
zuzuführen
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.
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Anstelle
der Flachrohre können
auch Wärmetauschrohre
mit anderem Querschnitt Verwendung finden.
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Der
Deckel 6 des Sammlers 2 weist einen nach außen gerichteten
Kragen 12 auf, in welchen wiederum unter Verlötung ein
gesonderter Anschlußstutzen 14 eingesteckt
ist. Alternativ könnte
der Anschlußstutzen 14 auch
integral mit dem Sammler 2 bzw. dessen Deckel 6 gefertigt
sein.
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Der
Anschlußstutzen 14 kommuniziert
mit einer Rohrleitung 16, welche je nach Eingangs- oder Ausgangsfunktion
das innere Wärmetauschfluid
zum Sammler 2 zuleitet oder vom Sammler 2 ableitet.
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Der
Anschlußstutzen 14 ist
in Richtung zur Rohrleitung 16 zweimal unter entsprechender
symmetrischer Vergrößerung 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 Rohrmantels ein. Im Bereich
der zweiten Stufe 20, die eine ebenfalls symmetrische weitere
Erweiterung nach außen
beschreibt, wird mit dem hier im Querschnitt unverändert bleibenden
Mantel der Rohrleitung 16 ein umlaufender Ringspalt 22 zwischen
der Innenfläche 24 des
Anschlußstutzens 14 und
der Außenfläche 26 der
Rohrleitung 16 für
die mindestens teilweise Aufnahme 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
Querschnitt 34, der in der schon beschriebenen Weise für die Ausbildung
des Ringspaltes 22 genutzt wird.
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Die
Rohrleitung 16, welche in dem hier beschriebenen 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 außen ragenden ursprünglichen Rohrmantelteile
unter doppelwandiger Ausbildung weitgehend eng aneinander anliegen.
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Der
Außenwulst 36 wirkt
in einer Funktion als stirnseitiger Flansch der Rohrleitung 16 mit
einem Außenflansch 38 am
freien Ende 40 des Anschlußstutzens zusammen, welcher
als Umbördelung
dieses freien Endes nach außen
gewonnen ist. Der Außenflansch 38 und
der Außenwulst 36 haben
dabei ohne Beschränkung
der Allgemeinheit denselben Außendurchmesser,
wobei gewisse Abweichungen zulässig
bleiben.
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Eine
Verbindungsschelle 42 dient dazu, im Endmontagezustand
den mit der äußeren Stirnfläche 41 versehenen
Außenflansch 38 am
Anschlußstutzen 14 und
den Außenwulst 36 an
der Rohrleitung 16 dauerhaft gegeneinander zu verklammern.
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Bei
einer Rohrverbindung gemäß 1 wird nach
dem internen 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 dieses 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 Anschlußstutzens 14 eingreift.
Eine solche Zwischenphase der Montage ist in 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 gewünschter
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 4a in
den Endzustand der Rohrverbindung verpreßt, in welchem die Stirnfläche 41 des
Außenflansches 38 an
der ihr zugewandten Stirnfläche
des Außenwulstes 36 in
direkte Anlage kommt und der O-Ring unter radialer Verpressung völlig im
Ringspalt 22 zwischen der Innenfläche 24 des Anschlußstutzens 14 und
der Außenfläche des
freien Endes 32 der Rohrleitung 16 verpreßt ist.
Eine typische fehlgeschlagene Rohrverbindung zeigt demgegenüber 4b,
wo der O-Ring sich praktisch nicht wesentlich weiter in den Ringspalt 22 als
in der vorhergehenden Montagephase gemäß 4 erstreckt,
aber dafür
sich mit einem erheblichen Abschnitt zwischen dem Außenflansch 38 und
dem Außenwulst 36 verpreßt hat,
so daß diese
Teile nicht mehr in unmittelbare Anlage aneinander kommen können, eine
Verspannung mittels der nur einen begrenzten Spannbereich übergreifenden
Verbindungsschelle 42 nicht mehr möglich ist und die radiale Dichtfunktion
zu einem erheblichen Maße
aufgehoben ist.
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Bei
der erfindungsgemäßen Rohrverbindung – und dementsprechend
auch bei den drei Ausführungsbeispielen
der 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 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 Anschlußstutzen 14 und der
Rohrleitung 16.
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Zusätzlich übernimmt
der Dichtflansch 46 an sich schon eine weitere axiale Dichtfunktion
zwischen dem Außenflansch 38 und
dem Außenwulst 36.
Bei allen drei gezeigten Ausführungsbeispielen ist
zur Verstärkung
dieser axialen Dichtwirkung jeweils noch an dem Dichtflansch 46 etwa
in Verlängerung
eines mittleren Querschnittsbereiches der Einsteckhülse 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 3 dargestellt
ist. In 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.
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Anhand
des ersten Dichtelements 48a von 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.
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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 Abschwächungsmöglichkeit
zeigt 2. Hier ist der Querschnitt eines O-Ringes am
freien Ende der Einsteckhülse 44 in
eine stumpfe radiale Stirnfläche 54 abgeschnitten.
Radial innen verläuft
dabei noch eine Restkontur eines O-Ringes, während radial außen eine weitere
Reduzierung auf einen in axialer Richtung schmaleren umlaufenden
Ringwulst vorgenommen ist. Alternativ könnte man auch die Art der Ausbildung radial
innen und radial außen
austauschen oder weitere Modifizierungen am Querschnitt eines O-Ringes vornehmen.
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Während jedoch
bei den beschriebenen und als Varianten erörterten Ausbildungsformen des
ersten Dichtelementes 48 noch ein mehr oder minder ausgeprägter Vollquerschnitt
dieses ersten Dichtelementes vorgesehen ist, zeigt 3a,
daß man
sogar eine stirnseitig konkave Ausbildungsform gemäß 3a vorsehen
kann. Bei dieser ist die Querschnittsform der 2 durch
die stirnseitige konkave Ausbildung so weiter 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 Vorspannung radial nach außen noch
in einem solchen Maße
bestehen bleiben, daß auch
bei den betriebsmäßig in Frage kommenden
Unterdruckverhältnissen
in dem abzudichtenden Raum 58 noch eine hinreichende radiale Verpressung
gegen die einander zugewandten Flächen 24 und 26 des
Ringspalts 22 gewährleistet
ist.
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Bei
allen drei Ausführungsbeispielen
geht die Einsteckhülse 44 unter
keilförmiger
Erweiterung entsprechend dem geschwungenen Übergang des Anschlußstutzens 14 aus
der zweiten Stufe 20 in den Anschlußstutzen 14 in den
Dichtflansch 46 über.
Wie aus 2 ersichtlich ist, hat die Einsteckhülse 44 ferner
an ihrer radialen Innenfläche 60 von
einem abgerundeten Übergang
des Dichtflansches 46 her eine beispielsweise konische
allmähliche
Verjüngung
zum freien Ende der Einsteckhülse 44 hin.
Dadurch wird im ganzen zwischen dem freien Ende der Einsteckhülse 44 und
dem Dichtflansch 46 eine Keilform erhalten.
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Das
erste Dichtelement 48 bzw. im Falle von mehreren ersten
Dichtelementen das sammlernächste
erste Dichtelement 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 3a noch
gewährleistet.
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Die
nur einseitige radiale Verpressung an der Innenseite der weiteren
ersten Dichtelemente 48b und 48c gemäß 3 ist
demgegenüber
geringer, aber immer noch deutlich oberhalb von 0%. Anschließend an
das einzige erste Dichtelement 48 bzw. das noch sammlerfernste
erste Dichtelement 48c erfolgt im Keilbereich des Übergangs
der Einsteckhülse 44 in
den Dichtflansch 46 eine zusätzliche Flächenerpressung typischerweise
im Bereich von 0 bis 20%. Bei unglücklichem Aufeinandertreffen
von Toleranzen kann dabei diese Flächenerpressung ganz oder nahe
0 sein oder gar zu geringfügigen
freien Spalten führen.
In allen diesen Fallen besteht die Gefahr 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 radial außen – und gegebenenfalls
stattdessen oder zusätzlich
auch in nicht dargestellter Weise radial innen – eine umlaufende Kapillarunterbrechung 62 in
Gestalt einer umlaufenden Rille in der Außenfläche der Dichtung 28 vorgesehen.
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Im
endgültigen
Verbindungszustand der Rohrverbindung 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 verbleibt immer gemäß 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 2a verdeutlicht
ist.
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2 mit 2a beschreibt
dabei den Fall einer ganz normalen Ringflanschausbildung des Dichtflansches 46.
Dies gilt auch für
die zweite Ausführungsform
gemäß 3.
Modifiziert ist der Dichtflansch dabei lediglich jeweils durch die
Art der Anordnung von mindestens einem zweiten Dichtelement. Gemäß 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 aufgeteilt sein
kann. Ebenso kann der Rücksprung
anders als in 3a einen anderen als einen rechteckigen
Querschnitt haben. Wesentlich ist, daß er den Außenflansch 38 des
Anschlußstutzens 14 außen umgreifen
kann.
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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 sammlerzugewandten 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 Anschlag des Außenwulstes 36 an
der freien Stirnfläche 50 des
Dichtflansches 46. Dies ist möglich im Verhältnis zu
der anhand der 4 bis 4b erläuterten
Montageweise eines konventionellen 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 mittels der Verbindungsschelle 42 oder
einer anderen Spanneinrichtung der endgültige Montagezustand fixiert werden,
ohne daß dabei
wie im Falle des O-Ringes wieder auseinanderstrebende Kräfte berücksichtigt zu
werden brauchen, wenn man einmal von den relativ geringfügigen Verformungskräften des
Dichtflansches 46 absieht, die aus dem Vergleich von 2 mit 2a anhand
der radialen Auswölbung 64 veranschaulicht
sind. Die Einsteckhülse 44 verändert bis auf
die auch oben angesprochene axiale Streckung praktisch während des
Montagevorgangs anders als bei dem O-Ring ihre Lage im Ringspalt 22 nicht
mehr.
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Allgemein
und insbesondere bei allen drei Ausführungsbeispielen wird die radiale
Verpressung noch dadurch weiter gefördert, daß im Bereich der ersten Stufe 18 des
Anschlußstutzens 14 auch
noch eine radial nach innen verlaufende Stufe 68 im freien Ende 32 der
Rohrleitung 16 ausgebildet ist, welche zweckmäßig eine
Rampe mit geringem Montagewinkel 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 Einsteckhülse 44 ablaufen kann. Zusätzlich ist
das freie Ende 32 der Rohrleitung 16 außen mit
einer als Einführschräge dienenden
Fase 70 versehen, um beim Einführen in die Einsteckhülse 44 diese
nicht von innen her zu verletzen.