DE2550554C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden zweier koaxial zueinander angeordneter rohrförmiger Glieder - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden zweier koaxial zueinander angeordneter rohrförmiger GliederInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier koaxial zueinander angeordneter rohrförmiger
Glieder mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruches. Außerdem betrifft die Erfindung eine
Anwendung dieses Verfahrens und ferner eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens mit den
Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 3.
Bei Auspuffsystemen von Kraftfahrzeugmotoren ist es üblich, Rohrstücke ineinander zu stecken und
dieselben durch Festziehen einer Schraube gegen einen schalenförmigen Schuh aneinander zu befestigen. Diese
Verbindungsart hat den Nachteil, daß der Querschnitt der Rohre verformt wird, so daß sich in Längsrichtung
derselben häufig Undichtigkeiten ergeben, durch die Gase und Schall entweichen können, Ein weiterer
Nachteil besteht darin, daß die Schraube vielfach das äußere Rohr in das innere Rohr drückt, so daß es zum
Lösen der Verbindung erforderlich ist, Metallteile zu zerschneiden. Schließlich ist eine derartige Verbindung
für flexible Metallschläuche wenig geeignet, weil die Schraube derartige Schläuche beschädigen kann und
eine Dichtung; wegen der Vertiefungen zwischen den Wendeln des Schlauches nicht zu erreichen ist.
Zum Verbinden von stumpf aneinanderstoßenden Rohren mit gewellter Oberfläche ist es bekannt, eine
Rohrschelle zu verwenden, die aus einem flachen Band besteht, das an einem Ende einen winkelförmigen
Flansch und nahe dem anderen Ende ebenfalls einen winkelförmigen Flansch trägt, wobei die beiden
Flansche mittels durchgesteckter Schrauben zusammengezogen werden, um das Band unter L ingsspannung
zu setzen und damit auf den zu verbindenden Rohren festzuziehen (US-PS 34 11 748). Eine Abdichtung
der Verbindungsstelle ist mittels dieser bekannten Rohrschelle nicht zu erreichen, ebensowenig wie es mit
derselben möglich ist, ineinandergesteckie Rohre bzw.
Rohre unterschiedlichen Durchmessers aneinander zu befestigen.
Weiterhin ist ein Rohrverbinder für stumpf aneinander zu setzende Rohre gleichen Durchmessers bekannt,
der aus einem die Verbindungsstelle schalenartig umschließenden gebogenen Blech besteht, das entweder
mittels an demselben angebrachter hochstehender Flansche oder mittels aufgesetzter Schellen auf den
beiden Rohren festgeklemmt wird (DE-GBM 19 36 774). Zum Abdichten der Verbindungsstelle muß eine
Dichtungseinlage verwendet werden. Zum Verbinden von Rohren unterschiedlichen Durchmessers und
insbesondere auch ineinandergesteokter Rohre ist dieser bekannte Rohrverbinder nicht geeignet.
Ein weiterer bekannter Rohrverbinder besteht aus einem auf die zu verbindenden Röhrenden aufzustekkenden
Rohrstäck, das an seinen beiden Enden Längsschlitze enthält und in diesem Bereich mittels
aufgesetzter Schellen zusammengedrückt und damit auf die zu verbindenden Rohre aufgedrückt wird (DE-GBM
18 62 269). Dieser bekannte Rohrverbinder ist zum Verbinden von ineinandergesteckten Rohren nur
geeignet, wenn das äußere Rohr am Ende längsgeschlitzt ist, wobei eine Abdichtung nicht gewährleistet
ist, weil die Schellen seitlich mit den Stirnkanten der längsgeschlitzten Röhrenden abschließen, also die
Rohre kleineren Durchmessers nicht überlagern. Insbesondere ist auch nicht eine Verbindung zwischen einem
starren und einem flexiblen Rohr möglich.
Ein weiterer bekannter Rohrverbinder (DE-AS 12 82 373) ist als Breitbandschelle mit eingelegter Dichtmanschette ausgebildet, wobei das Band etwa auf der Hälfte seines Umfanges im Bereich der Verbindungsstelle geschlitzt ist, so daß mit Hilfe der eingelegten Dichtmanschette und durch unterschiedlich
Ein weiterer bekannter Rohrverbinder (DE-AS 12 82 373) ist als Breitbandschelle mit eingelegter Dichtmanschette ausgebildet, wobei das Band etwa auf der Hälfte seines Umfanges im Bereich der Verbindungsstelle geschlitzt ist, so daß mit Hilfe der eingelegten Dichtmanschette und durch unterschiedlich
so starkes Anziehen der Spannschrauben Durchmessertoleranzen in mit ihren Enden stumpf aneinanderliegenden
Rohren ausgeglichen werden können. Für größere Toleranzunterschiede und insbesondere zum Verbinden
ineinandergesteckter Rohre ist diese Breitbandschelle aber nicht geeignet, weil Toleranzunierschiede nur auf
einem Teil des Umfanges der Schelle ausgeglichen werden können.
Eine weitere bekannte Breitbandschelle dient zum Befestigen von Schläuchen üuf starren Rohren und
besteht aus einem mehrlagigen Band, das an seinen Enden je eine verstärkte Lasche aufweist, wobei sich die
Bandenden vollständig um die Vcrstärkungsslrcifen herum erstrecken (USPS Il 46 813). Diese bekannte
Schelle ist nur zum Befestigen eines flexiblen Schlauches
M auf einem starren Rohrstück geeignet, wobei die
Abdichtung durch Aufpressen des flexiblen Schlauches auf das starre Rohrstück erreicht wird.
Da alle bekannten Rohrverbinder beim Verbinden
rohrförmiger Glieder unterschiedlichen Durchmessers
Nachteile haben, beispielsweise beim Verbinden ineinandergesteckter
verhältnismäßig starrer Rohre, hat man für diese Zwecke bisher überwiegend Klemmelemente
mit speziell abgestuften Durchmessern verwendet, damit man dieselben einerseits an dem größeren
und andererseits auch an dem kleineren Durchmesser fest anziehen kann. Derartige Klemmelemente sind aber
in ihrem Aufbau kompliziert und insbesondere für eine Massenproduktion wenig geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Möglichkeit zu schaffen, zwei koaxial zueinander
angeordnete rohrförmige Glieder unabhängig von ihren gegenseitigen Durchmessern schnell, dicht und
dauerhaft miteinander verbinden zu können.
Diese Aufgabe wird crfindungsgemäß bei einem
Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Kennzeichens des Hauptanspruches
gelöst. Erfindungsgemäß wird dieses Verfahren insbesondere
zum Verbinden eines gewickelten flexiblen Metaüschlauches mit einem anderen rohrförmigen
Glied angewendet
Weiterhin wird diese Aufgabe erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den
Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 3 gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind
Gegenstand der Ansprüche 4 und 5.
Dadurch, daß das Metallband der Verbindungsvorrichtung beim Festziehen über seine Elastizitätsgrenze
hinaus gedehnt wird, paßt es sich sehr genau den Oberflächen der miteinander zu verbindenden Glieder
an, so daß sich eine Abdichtung im Auflagebereich des Bandes aufgrund der schmiegenden Anpassung desselben
an die rohrförmigen Glieder ergibt und eine Dichtung allenfalls im Bereich der Laschen der
Spannelemente eingelegt werden muß.
Der erfindungsgemäße Rohrverbinder kann auch nach Zusammensetzen eines Rohrleitungssystems an
Verbindungsstellen angebracht werden, so daß Rohre gleichen urd auch unterschiedlichen Durchmessers fest
miteinander verbunden werden, ohne daß an den Oberflächen der Rohre irgendwelche Bearbeitungen
vorgenommen oder die Rohrdurchmesser nach irgendwelchen speziellen Gesichtspunkten ausgewählt werden
müssen. Die Erfindung eignet sich insbesondere für Verbindungen in Auspuffanlagen von Verbrennungsmotoren.
Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigt
Fig. I in einer perspektivischen Ansicht ein erfindungsgerräßes Verbindungsglied vor dem Benutzen,
Fig. 2 bis 4 die beim Aufbringen des Verbindungsgliedes
auf eine Verbindungsstelle zwischen einem inneren, festen Metallrohr und einem äußeren, flexiblen
Metallschlauch auftretenden Schritte,
F i g. 5 und 6 Teilschnitte längs den Linien 5-5 und 6-6 aus Fig. 3und4,
F i g. 7 ein Paar der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtungen im Rahmen einer Anwendung bei einer
Mötöf auspuffleitung,
F i g. 8 einen Teilschnitt längs der Linie 8-8 aus F i g. 7,
F-ig. 9 eine Teilansicht einer abgewandelten Ausfiihrungsform
der Erfindung und
Fig. IO einen Teilschnitt längs der Linie 13-13 aus
F ig. 9.
Die in Fig. I perspektivisch dargestellte Ausführungsform
der Erfindung ist eine Verbindungsvorrichtung 20 mit einem Band 21 aus duktilem bzw.
streckbarem Metall. Das Band hat parallele Seiten 3!2
sowie 23, und die Enden 24 des Bandes sind rechtwinklig zu den Seiten abgeschnitten. Die Bandenden sind
beispielsweise durch Reihen von Punktschweißungen oder durch eine Nahtschweißung mit Versteifungs- bzw.
Verstärkungsstreifen 26 verbunden, um verstärkte flache Rippen 27 zu bilden. Diese sind in bezug auf das
Hauptband längs ebenfalls rechtwinklig zu den Seiten
ίο des Bandes verlaufenden Spitzen bzw. Scheiteln 3:0
V-förmig umgebogen. Unter Abstand angeordnete Bohrungen 31 führen über den Schweißungsreihen
durch die Streifen 26 und die Enden 24 des Bandes zwecks Aufnahme von Kiemmitteln. Die letzteren
weisen gemäß der Darstellung ein U-förmiges Schraubenglied 32 sowie hiermit zusammenarbeitende Unterlegscheiben
33 und Muttern 34 auf. Selbstverständlich kann das U-förmige Schraubenglied 32 auf Kosten der
Bequemlichkeit durch ein Paar einzelner Schrauben ersetzt werden, wenn dieses erv anseht ist. Es ist
festzustellen, daß die V-förmigen Utrbiegungen entsprechend
ausgebildet sind, damit das U-förmige Schraubenglied 32 und die Unterlegscheiben 33 eher die
Streifen 26 als die Enden 24 des Bandes 21 berühren. Bei
der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform werden die Verbindungsvorrichtungen zum Verpacken und Transportieren
leicht und kompakt ineinandergeschachtelt.
Aus F i g. 2 ist es ersichtlich, wie eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung an einer Verbindungsstelle
zwischen einem festen Rohr 35 und einem flexiblen Metallschlauch 36, in den das Rohr einzuführen ist,
angebracht wird. Das Band 21 wird einfach um die Verbindungsstelle geschlungen, wobei ein Drittel bis
eine Hälfte der Breite des Bandes den größeren Durchmesser überlagert. Dann erfolgen ein Zusammenführen
sowie Ausrichten der Enden, ein Hindurchführen des U-förmigen Schraubengliedes 32 durch die Bohrungen
31 in beiden Rippen und ein loses Anbringen der Unterlegscheiben 33 sowie Muttern 34. Danach kann
ein Streifen 37 aus einem kompressiblen Dichtungsmaterial in den Spalt zwischen den verstärkten Laschen 27
unterhalb des U-förmigen Schraubengliedes 32 eingesetzt werden. Bevor der sich beim Anziehen der
Muttern 34 einstellende Vorgang erörtert wird, dürfte die Angabe einiger Daten bezüglich einer typischen
Ausführung hilfreich sein.
Bei der dargestellten Ausführungsform wurde ein bandgewickelter Edelstahlschlauch 36 mit einem Nenninnendurchmesser
von 101,6 mm (4ZoII) und einem
so Außendurchmesser von 106,5 mm (4,19ZoII) benutzt.
Das aus Stahl bestehende feste Rohr 35 hatte einen Nennnußendurchmesser von 101,6 mm (4 Zoll) und eine
Wandungsstärke von 0,15 mm (0,06 Zoll). Das Band 211 natte eine Breite von 88,9 mm (3,5 Zoll) sowie eine
Dicke von 0,46 mm (0,018ZoIl) und bestand aus Edelstahl mit einem spannungslosen weichen Härtegrad.
Die Streifen 26 hatten eine Abmessung von 6,35 mm χ 25,4 mm, die Bohrungen 31 hatten einen
Durchmesser vi η 12,7 mm (0,5 Zoll) sowie einen
bo Mittemabstand von 50,8 mm (2 Zoll) und das U-förmige
Schraubengiied 32 war ein Vib-Zoll-Material mit einem
feinen Gewinde: Das Schraubenglied, di? Muttern und die Unterlegscheiben bestanden aus gehärtetem Stahl
vom Grad bzw. der Güte 5, und die Schleife bzw.
hi Umbiegung des Jförmigen Schraubcnglieder. war
gerade, um die Bandenden 24 insgesamt längs de Abstandes zwischen den Bohrungen zu berühren.
Vorzugsweise waren die an die V-förmigen Umbieeun
gen angrenzenden Rändern bzw. Kanten der Streifen 26 abgerundet. Die Länge des Bandes 21 zwischen den
V-förmigen Umbiegungen war ungefähr 20,3 mm (0,08 Zoll) kleiner als der tatsächliche Umfang des
Schlauches 36.
Beim Anziehen bzw. Festziehen der Muttern 34 wird das Band intensiv gegen den Außenumfang des Rohres
35 und des Schlauches 36 gezogen. Infolge der ursprünglich V-förmigen Umbiegungen und der aufgebrachten
Klemmkräiie werden die Rippen 27 zunächst an ihren äußeren Rändern bis zu einem Berührungskontakt
zusammengezogen, wie es in F i g. 5 dargestellt ist. Ein weiteres Festziehen der Muttern führt zu einem
Komprimieren der Dichtung 37 bis zum Erreichen eines cncigiiltiigen Zustandes, wie er in F i g. 4 und 6 dargestellt
ist. Im Verlauf dieses Festziehvorganges wird die Elastizitätsgrenze des Bandes 21 bewußt überschritten.
Dadurch wird das Band laufend gedehnt, und es wird bei 5 w Ii ii-i11 Ljmiguitgj wiguiig int uli witii ι,πυίιι^ιι ui. it
Laschen immer schmäler. Der Kontakt zwischen dem Band und dem Schlauch sowie dem Rohr wird
zunehmend stärker bzw. inniger, und zwar bis zu dem Punkt, wo das Spiralmuster des Schlauches an der
Außenfläche des Bandes wahrnehmbar wird. Die unterschiedlichen Durchmesser führen dazu, daß bei
einem gleichmäßigen Anziehen der Muttern 34 auf dem U-förmigen Schraubenglied ein sich um den Schlauch 36
erstreckender Teil des Bandes 21 stärker ah der srh um das Rohr 35 erstreckende Teil gedehnt wird. Dies
wiederum führt dazu, daß sich die Streifen nicht mit der Rohrachse ausrichten, sondern in Richtung zum
kleineren Durchmesser etwas nach innen neigen, was ebenfalls zeichnerisch dargestellt ist. Ein Komprimieren
bzw. Zusammendrücken der Dichtung 37 führt nicht nur zu einem Füllen des achsparallelen Spaltes zwischen den
Rippen wie es in Fig. 6 dargestellt ist. sondern das
Dichtungsmaterial wird auch in die spiralförmige Nut bzw. Vertiefung im Schlauch eingedrückt, so daß
achsparallele oder spiralförmige Gas- und Schaileckstellcn wirksam abgedichtet werden. Beim gleichförmiger
Aufbringen der Kräfte ergibt sich keine von der Kreisform abweichende Störung der Rohrglieder, und
außerdem besteht keine Tendenz, daß irgendwelche Grübchen oder Eindruckstellen eine spätere und
beispielsweise wartungsbedingte Demontage der Einrichtung stören. Die mit dem statischen Reibungskoeffizientein
zusammenwirkenden radialen Normal-Kräfte stellen den Mechanismus dar, der die Rohre hält und fest
verk emmt bzw. daran hindert, daß sie gegen die Kräfte infolge eines Gasinnendrucks oder gegen äußere
Bewigungskräfte ^.es Abgassystems auseinandergezogen
werden. Schließlich kann die Verbindungsvorrichtung auch nach dem Montieren des Systems angebracht
werden, denn sie muß nicht vor dem Einsetzen des Rohres 35 über den Schlauch 36 geführt werden.
In Fig. 7 ist ein Paar von erfindungsgemäßeti
Verbindungsvorrichtungen bzw. Verbindern 20 dargestellt, die dazu benutzt werden, um einen Moiorauspufftopf
40 mit einem zu einem Auspuffrohr des Motors führenden ersten Rohr 41 und einem nach außer
führenden zweiten Rohr 42 zu verbinden. Ein Auspufftopfstutzen 40a ist geschlitzt und greift über das
Verbindungsrohr 41, während das Verbindungsrohr 42 geschlitzt ist und über den anderen Auspufftopfstutzen
ίο 40a greift, wie es in F i g. 7 und 8 dargestellt ist, damit ein
festes bzw dichtes Verschließen in rv-r,-, einer
Icckdiciiten Verbindungsstelle möglich ist. Aus diesen
Figuren ist es ersichtlich, wie die aufgebrachte Umfangskrafl das duktile bzw. geschmeidige Band
dehnt und fest über das dickere sowie das dünnere Rohr zieht, mit Ausnahme längs des mit der Dichtung 37
gefüllten Spaltes. F i g. K zeigt noch klarer als F i g. 4, wie die Rippen aus ihrer parallelen Lage bezüglich d· r
-r "giiigt gt.
Gemäß F i g. 7 hat das Rohr 41 einen Bogen, und es is:
ersichtlich, daß sich das Band 21 beim Aufziehen bzw. Dehnen v\ie bei 39 der Kurve des Rohres 41 anpassen
kann. Aus F i g. 8 ist ferner ersichtlich, daß die Spitze der V-förmigen Umbiegung Jen Körper des dünneren
RoI;: -s bei 43 und das Ende des dickeren Rohres bei 44
berührt, während jedoch keine Berührung am Kopfbereich 45 und ui:r>mtulbar unterhalb des Endes des
äußeren '-.ohres bei 46 vorliegt. Dieser Mangel kann
teilweise durch die in F i g. 9 dargestellte Abwandlung
JO bzw. Ausführungsform der Erfindung behoben werden.
Die Fig. 9 und 10 zeigen diese abgewandelte Ausführungsform der Verbindung-ivoi richtung, welche
den im Zusammenhang mit F i g. 8 erläuterten Einfluß korrigiert. Verstärkungsstreifen 52 enthalten zwischen
den Bohrungen für die Spannelemente Schlitze 53 und 54, die sich ziemlich tief in die Verstärkungsstreifen
hinein erstrecken, damit sich letztere unter dem Einfluß der Spannelemente verformen können. Wie in Fig. 9
dargestellt, hat sich unter dem Einfluß der Spannkraft
*o der Schlitz 53 an der Außenkante der Verstärkungsstreifen etwas geöffnet und der Schlitz 54 etwas
geschlossen, wodurch die Verstärkungsstreifen eine etwas abgestufte Form annehmen. Das führt dazu, daß
ein erheblicher Teil der Verbindungsvorrichtung das dicke Rohr bei 55 und ein entsprechender Teil desselben
das dünnere Rohr bei 56 berührt und nur ein relativ schmaler Zwischenbereich 57 übrigbleibt, in dem eher
eine Überbrückung als eine direkte Berührung stattfindet.
F i g. 10 zeigt, daß bei dieser Ausführungsform sich die
Enden 59 des Bandes 21 vollständig um die VeK.iärkungsstreifen
52 erstrecken und mit diesen außen und innen bei 60,61 und 62, 63 verschweißt sein können, um
die verstärkten Laschen zu bilden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zum Verbinden zweier koaxial
zueinander angeordneter rohrförmiger Glieder, die entweder stirnseitig aneinanderstoßen oder teleskopisch
ineinandergesteckt sind, beispielsweise von Rohren am Auspuff eines Verbrennungsmotors,
mittels eines um deren Verbindungsstelle herumgelegten Bandes aus Metall, das mit Hilfe von
Spannelementen unter Längsspannung gesetzt und dadurch auf den beiden rohrförmigen Gliedern
festgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Band beim Festziehen auf der Verbindungsstelle über seine Elastizitätsgrenze
hinaus gedehnt und dabei auf dem gesamten Umfang der beiden Glieder deren Oberflächen angepaßt
wird.
2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Verbindung eines gewickelten flexiblen Metallschlauchs
mit einem anderen rohrförmigen Glied.
3. Vorrichtung zum Verbinden zweier rohrförmiger Giieder nach dem Verfahren gemäß Anspruch I
oder 2, die ein aus Metall bestehendes, die Verbindungsstelle zwischen den rohrförmigen Gliedern
an diesen anliegend umgebendes Band und die Enden des Bandes verbindende Spannelemente
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (21) an seinen Enden in an sich bekannter Weise je eine
verstärkte Lasche (27; 52, 59) zum Anbringen der Spannelemente (32, 33, 34) aufweist, wobei diese
Laschen durch V-förmige Umbiegung schräg zur Oberfläche des Bandes stehen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Laschen (27; 52, 59) bei angezogenen Spannelemente'-- (32, 33, 34) einander
wenigstens im Bereich ihrer äußeren Enden berühren.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Laschen verstärkenden
Streifen (52) zwischen den Spannelementen (32, 33, 34) etwa senkrecht zur Oberfläche des Bandes (21)
verlaufende kerbenartige Schlitze (53,54) enthalten.
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