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VORGEFERTIGTE FLANSCHVERBI NDUNG
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Die Erfindung betrifft eine vorgefertigte Flanschverbindung für rechteckige,
vier Wände aufweisende Klimatisierungskanäle mit folgenden Merkmalen: a) Es sind
vier Rahmenschenkel aus einem randoffenen Hohlprofil aus Blech vorgesehen, das einen
senkrecht zur Wand stehenden Hohlraum hat, der durch zwei parallele Wandbereiche
begrenzt wird.
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b) Parallel zu der Wand hat das Hohlprofil zwei parallele Wandbereiche,
die einen Spalt bilden, durch den jeweils eine Wand einführbar ist, wobei eine Vergrößerung
des Spalts eine Vergrößerung des Hohlraums über seine Sollgestalt hinaus bewirkt
und die Montagebreite des Spalts die Sollgestalt des Hohlraums bewirkt.
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c) Es sind vier massive, metallene Winkelstücke vorgesehen, deren
ebene Schenkel in den jeweiligen Hohlraum zumindest ihrer Dicke nach satt einsteckbar
sind.
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d) Die Schenkel haben in ihrem von den beiden ersten parallelen Wandbereichen
überdeckten Bereich Löcher, die senkrecht zur Schenkelebene liegen, in die zur formschlüssigen
Verbindung von Winkelstück und Flansch in mindestens einen der parallelen Wandbereiche
eingeprägte Näpfchen greifen.
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Solche Flanschverbindungen werden etwa seit 1971 in großer Zahl in
Deutschland gebaut.
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Gegenüber Punktschweißungen hat diese Ausführungsform den Vorteil,
daß man keine großen Punktschweißzangen samt dem für ihren Betrieb benötigten Aufwand
braucht.
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Nachteilig an der bekannten Ausführungsform ist jedoch folgendes:
a) Man benötigt zur Herstellung guter, formschlüssiger Verbindungen in jeder solche
Flanschverbindungen herstellenden Werkstatt eine Preßluft angetriebene Maschine,
in die der Eckbereich zweier Rahmenschenkel eingeführt wird und vier Näpfe - zwei
je Schenkel - in die Löcher hineingeprägt werden. Jede Werkstatt muß sich also eine
solche in der Anschaffung etwa 3.000 DM kostende Maschine mindestens in einem Exemplar
und häufig in mehreren Exemplaen kaufen.
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b) Die Werkstatt muß Preßluftanschluß haben.
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c) Die Prägefinger der Maschine bestehen aus gehärtetem Stahl und
sind teuere Verschleißteile.
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d) Obwohl die Maschine gesichert ist, könnte es dennoch zu Unfällen
kommen.
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e) Die Maschine wiegt rund 80 kg und ist deshalb im wesentlichen ortsfest
zu verwenden.
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f) Es ist in der Konstruktion der Maschine im Verhältnis zur Gestalt
der Winkel ecken zu berücksichtigen, daß die Prägefinger auch genau in die Löcher
hineintreffen, obwohl man die Löcher von außen nicht sieht.
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g) Es gibt im wesentlichen zwei Sorten von Eckwinkeln und dazu gehörigen
Rahmenschenkeln. Die einen Eckwinkel haben Schenkel, die 27 - 29 mm breit sind,
und die anderen Eckwinkel haben Schenkel, die 17 - 19 mm breit sind. Da man nun
aus Platz- und Preisgründen nicht für jeden Profiltyp eine eigene Prägemaschine
sich leisten kann, muß man die Konstruktion der Eckwinkel und der Prägemaschine
so treffen, daß bei einer bestimmten
Lage des Eckbereichs der Flanschverbindung
in der Maschine die Prägefinger immer in die Löcher treffen. Außerdem muß man bei
den Löchern im Eckwinkel sowohlbei den großen als auch den kleinen Eckwinkeln auf
gleiche Geometrie achten.
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h) Trotz guter Arbeit kann es vorkommen, daß die Näpfchen beim Prägen
reißen, so daß der Napf in seiner Festigkeit geschwächt wird, Luft aus dem Kanal
entweichen kann und die Risse Ansatzstellen für Rost bilden.
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i) Sofern man behelfsweise die Näpfchen mit einer handbetriebenen
Prägevorrichtung prägt, besteht die Gefahr, daß man ungleichmäßige Arbeit leistet
und insbesondere besteht hier die Gefahr, daß die Näpfchen reißen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine vorgefertigte Flanschverbindung
anzugeben, die die oben bezeichneten Nachteile insgesamt nicht aufweist, billig
und praxisföhig ist und Massenproduktion zuläßt. Dabei soll exakte Arbeit trotz
niederem Preis und den in der Blechtechnik üblichen Toleranzen möglich sein. Die
Flanschverbindung in ihrer neuen Form soll jedoch die bewährten Dinge an dieser
Flanschverbindung ungeändert lassen und vom Anwender möglichst kein Umdenken erfordern.
Sie soll auch so einfach sein, daß sie Hilfspersonal ohne längere Einarbeitung versteht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch folgende Merkmale gelöst:
e) Es sind mehr als zwei Löcher in den Schenkeln vorgesehen, die Löcher liegen mit
ihren Mitten in einer gemeinsamen, zur jeweiligen Wand parallelen Ebene und die
Mitten der Löcher haben gleichen Abstand.
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f) Die Näpfchen sind auf der gesamten Länge des Wandbereichs vorgeprägt,
liegen mit
ihren Mitten in der gleichen Ebene wie die Löcher und
haben den gleichen Abstand wie die Löcher.
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Damit ist jedes Prägewerkzeug überflüssig. Eine größere Anzahl von
Löchern schwächt trotz insgesamt gleicher Querschnittsfläche den Schenkel weniger
als zwei Löcher mit der gleichen Querschnittsfläche. Die über die formschlüssige
Verbindung übertragenen Kräfte werden gleichmäßiger in den Eckwinkel eingeleitet,
da sie sich mehr verteilen. Die Gestalt der Näpfchen ist immer die gleiche, da sie
herstellerseitig vorgefertigt werden kann. Es ist damit möglich, den Napfbereich
in bezug auf die schützende Zinkschicht noch schonender zu behandeln als seither,
denn die herstellerseitig hergestellten Näpfchen können in dieser Beziehung besser
sein und da mehrere Näpfchen verwendet werden, braucht auch der Tiefziehgrad nicht
so hoch zu sein um zumindest das gleiche Ergebnis zu erzielen wie seither.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 2 erreicht man, daß die formschlüssigen
Haltekräfte bei sonst gleichen Bedingungen verdoppelt werden. Man kann aber auch
die gleichen Haltekräfte erzielen wie bei einer einzigen Reihe von Näpfchen, wenn
man weniger tiefprägt od. dgl.
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Diese zweite Reihe wird erst durch die Erfindung praxisfähig möglich;
mit einer Handprägevorrichtung wären zwei Reihen nicht möglich, weil man hier kaum
ein Mittel hat, in beiden Reihen die gleiche Napftiefe zu erzielen und Prägemaschinen,
die beiderseits in die Wandbereiche prägen, wären viel zu teuer, sperrig und schwer.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 3 kann die Prägetiefe nieder, zum
Beispiel bei 1,5 mm gehalten werden, die Vielzahl von Löchern macht es möglich,
die Rahmenschenkellänge
fein zu stufen, die Prägekräfte sind klein,
der Eckwinkel kann leicht in den Hohlraum geschlagen werden, weil der Hohlraum nicht
übermäßig deformiert werden muß, und die Schwächung der Schenkel bleibt klein.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 4 erreicht man, daß die beiden zur
Wand parallelen Wandbereiche nach dem Einschlagen der Eckwinkel wieder zurückfedern
und nicht klaffen.
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In diesem Fall wäre das Punktschweißen erschwert, denn die Punktschweißpunkte
würden auf Zug belastet und könnten reißen, wenn sie nach dem Punktschweißen nicht
ganz abgekühlt sind.
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Durch die Merkmale des Anspruchs 5 erreicht man ein genügend feines
Unterteilungsmaß für die Rahmenschenkellänge, das in das Zentimetermaß hineinpaßt.
Außerdem kann man bei diesem Maß die Näpfchen einerseits genügend groß machen und
beläßt andererseits zwischen den Näpfchen noch genügend Fleisch.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels hervor. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schaubildliche, abgebrochene Darstellung zweier Teil-Klimatisierungskanäle,
Fig. 2 die Draufsicht auf ein Winkelstück im Maßstab 1:1 Fig. 3 einen Querschnitt
durch einen Eckbereich mit eingestecktem Eckwinkel.
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Da die beiden Klimatisierungskanäle 11 und 12 spiegelbildlich symmetrisch
sind, wird im folgenden nur der in Fig. 1 rechts abgebildete Kanal genauer beschrieben.
Der Kanal 12
besitzt zwei Seitenwände 13 und 14, eine Oberwand
16 und eine nichtdargestellte Unterwand. Die Oberwand 16 ist über einen Falz 17
mit der Seitenwand 13 verbunden, während die Oberwand 16 durch einen Falz 18 mit
der Seitenwand 14 verbunden ist.
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Um den linken Endbereich 23 herum sind vier Rahmenschenkel angeordnet,
von denen die Rahmenschenkel 24 , 26 dargestellt sind. Jeder Rahmenschenkel hat
einen Hohlraum 27, dessen Umriss durch einen in Fig. 3 waagrechten Bereich 28 ,
ein daran links anschließenden Bereich 29, eine Krümmung 31 , einen zum Bereich
29 parallelen, nach unten gerichteten Bereich 32, der in etwa halber Höhe nach einem
Knick 33 unter weniger als 450 in einen schrägen Bereich 34 übergeht, auf den nach
einem weiteren Knick 36 ein waagrechter Bereich 37 folgt. Zwischen den Bereichen
28 und 37 liegt im nicht fertig montierten Zustand ein Maul vor, durch das der Endbereich
23 in die in Fig. 3 gezeichnete Lage geschoben werden kann. Der Bereich 28, die
Oberwand 16 und der Bereich 37 liegen dort satt aufeinander, so daß man Punktschweißpunkte
38 setzen kann, die den Rahmenschenkel 26 mit der Oberwand 16 verbinden. Das gleiche
gilt natürlich auch für die anderen Rahmenschenkel.
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In den Hohlraum 27 und anliegend an die Bereiche 29 und 32 ist ein
massives metallisches Winkelstück 39 mit seinem einen Schenkel 41 eingeschoben.
Der andere Schenkel 42 steckt in dem entsprechenden Hohlraum des Rahmenschenkels
24. Der Bereich 29 , der Schenkel 41 und der Bereich 32 liegen satt aneinander.
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Im Winkelstück 39 ist noch eine Bohrung 44 vorgesehen, die mit einer
entsprechenden Bohrung eines danebenl iegenden Winkelstückes 46 fluchtet. Dieses
gehört zu einer vorgefertigten
Flanschverbindung 47. Zwischen der
Flanschverbindung 19 und der Flanschverbindung 47 liegt eine räumlich entsprechend
ausgebildete Dichtung 48 etwa auf der Höhe der Oberwand 16, wie dies Fig. 3 zeigt.
Durch die Winkelstücke 39, 46 steckt man eine Schraube - ebenso wie bei den anderen
drei Winkelsttickpaaren - und zieht diese an, so daß die Flanschverbindungen 19,
47 gegeneinander abgedichtet sind.
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Das Winkelstück 39 ist mit seinen Schenkeln 41, 42 ebenso breit wie
der senkrechte Teil des Hohlraums 27, das heißt, die Schenkel reichen von der Krümmung
31 bis zum Bereich 28.
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Auf dem Winkelstück 39 liegt die Stirnfläche 51 der Seitenwand 13
und der Oberwand 16 auf.
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Natürlich ist dies an den anderen, nicht beschriebenen Ecken ebenfalls
so.
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Das Winkelstück 39 hat in seinen Schenkeln 41, 42 zweimal sechs Löcher
52, 53, 54, 56, 57, 58, und zwar in dem Bereich, der außerhalb der Stufen 59 liegt.
Die Löcher 52,53,54, 56,57,58 liegen mit ihren Mitten 61, 62,63,64,66, 67 alle in
einer Ebene 68, die parallel zur Oberwand 16 ist und die sowohl durch den Bereich
29 als auch den Bereich 32 hindurchgeht. Die Mitten61 bis 67 haben einen gleichen
Abstand von jeweils 1 cm. Die Löcher 52 bis 58 haben genau gleichen Durchmesser.
Die Innenwand der Löcher 52 bis 58 ist von einer Qualität, wie sie beim Stanzen
entsteht. Entsprechend ist auch die Randschärfe der Löcher 52 bis 58.
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Der Durchmesser der Löcher 52 bis 58 ist 5 mm, so daß das zwischen
den Löchern 52 bis 58 verbleibende Fleisch ebenfalls 5 mm ist. Das Maß Lochdurchmesser/Fleisch
ist also gleich 1.
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Obwohl die Ebene 68 etwa auf gleicher Höhe liegt wie bei den seither
bekannten, zwei,
jedoch wesentlich größere Löcher aufweisenden
S chenkeln ist der Abstand zwischen der äußeren Stirnfläche 69 und demScheitelbereich
der Löcher 52 bis 58 wesentlich größer geworden, wodurch die spezifische Querschnittsspannung
im Schenkel abnimmt und bei gleicher Abmessung das Winkelstück 39 höher belastbar
wird.
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Außerdem drückt - wie die Anschauung zeigt - die Gesamtkonfiguration
näher an die in der Mitte des Schenkels 41 liegende neutrale Zone. In diese neutrale
Zone könnte man die Ebene 68 ganz legen, wenn der Knick 33 näher an der Oberwand
16 oder im Falle eines L-Profils des Rahmenschenkels 24 ganz an dieser liegt. Dann
könnten wegen ihrer Symmetrie die Winkelstücke 39 auch für sowohl Innenflansche
als auch Außenflansche verwendet werden.
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Das Material des Schenkels 41 ist wie üblich 4 mm dick. Man sieht,
daß sich in dieser Durchmesser der Größenordnung dietöcher 52 bis 58 bewegen.
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Die Anordnung der Löcher im Schenkel 42 ist exakt gleich wie im Schenkel
41, so daß sich eine weitere Beschreibung erübrigt.
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An den Enden haben die Schenkel 41, 42 nicht nur die üblichen Schrägen
71, 72. Vielmehr sind die Enden der Schenkel 41, 42 keilförmig zu der Zeichnungsebene
von Fig. 2, so daß eine Spreizwirkung leichter erzielt werden kann. Dies aus folgenden
Gründen In der Ebene 68 sind im Bereich 32 eine durchgehende Reihe 73 von Näpfchen
74 , 76, 77, 78, 79, 81 eingeprägt, deren Mittenabstand gleich dem Abstand der Mitten
61 bis 67 ist, die beim Ausführungsbeispiel 1 cm beträgt. Die Näpfchen 74 bis 81
sind um etwa 1,5 mm in den Hohlraum 27 hineingeprägt und haben einen solchen Durchmesser,
daß ihre Innenwölbung 82 genau in die Löcher 52 bis 58 paßt, wie dies Fig. 3 zeigt.
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Im fertig montierten Zustand ragt das Näpfchen 74 in das Loch 52,
das Näpfchen 76 in das Loch 53 usw. bis zum Näpfchen 81, das in das Loch 58 ragt.
Natürlich haben die anderen Rahmenschenkel ebenfalls eine solche Reihe von Näpfchen.
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Zur Montage schlägt man das Winkelstück 39 in den Hohlraum 27, wobei
die Innenwdbungen 82 an dem keilförmig gestalteten rechten Ende des Schenkels 41
aufgleiten. Beim Einschlagen rutschen die Löcher 52 bis 58 immer von Näpfchen zu
Näpfchen, bis alle Näpfchen 74 bis 79 im zugehörigen Loch 52 bis 58 liegen. Bei
jedem Überrasten wird natürlich vor allem die Krümmung 31 etwas aufgebogen. Dieses
Aufbiegen findet jedoch im elastischen Bereich statt, so daß keine bleibende Verformung
entsteht. Wenn man nach Aufschlagen der vorgefertigten Flanschverbindung auf den
Endbereich 23 die Punktschweißpunkte 38 setzt, werden vollends die Näpfchen 74 bis
81 satt in die Löcher 52 bis 58 gedrückt, da ja die Hebellänge von den Punktschweißpunkten
38 bis zu den Näpfchen 74 bis 79 relativ lang ist und bei den üblichen Blechstärken
von etwa 1 mm die Bereiche 32, 34, 37 als steif angesehen werden können. Außerdem
übermittelt gerade der schräge Bereich 34 die Kräfte gut.
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Wie Fig. 3 zeigt, könnte auch der Bereich 29Näpfchen 83 haben, die
mit den Näpfchen 74 bis 81 in Längsrichtung des Klimatisierungskanals 12 fluchten,
gleich groß sind, gleich geformt sind und von der anderen Seite her in die Löcher
52 bis 58 eingeifen können. Diese Näpfe 83 schaden der Dichtigkeit des Kanals nichts,
da ja die Dichtung 48 - wie üblich -gemäß Fig. 3 viel weiter unten liegt.
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Die Näpfchen stellen Materialdeformationen dar und versteifen hierdurch
die Rahmenschenkel 24, 26 ansich. Sie dürfen aber mit Körnerkratern nicht verwechselt
werden, da diese viel kleiner sind. Jedoch sind sie deutlich kleiner als die seither
nachträglich eingedrückten Näpfchen.
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Für etwaige Durchgangsbohrungen zum Setzen von Schrauben, welche Fluchtungsfehler
ausgleichen, können die Näpfchen 83 auch als Bohreransatzpunkte verwendet werden.
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Statt einer einzigen Reihe von Näpfchen je Schenkel 41, 42 könnte
man auch zwei Reihen von Näpfchen verwenden. Liegen diese symmetrisch zur Mittenachse,
dann kann man die Winkelstücke 39 wieder für Innen- und Außenflansche verwenden.
In einem solchen Fall mußte natürlich der Knick 33 ganz wesentlich tiefer angesetzt
werden. Es ist selbstverständlich, daß dann auch die Näpfchen in einer passenden
Konfiguration eingedrückt sind.
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Statt bei Klimatisierungskanölen allein könnte die Erfindung auch
bei Frühbeeten, Kompostern usw. verwendet werden, sofern diese ebenfalls unter Verwendung
vorgefertigter Rahmenschenkel hergestellt sind.