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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft einen druckdichten stoßverbin der für Leitungen
o. dgl., deren aneinanderstoßende Enden Flansche tragen, welche an der Stoßstelle
mit angepaßten Kegelflächen versehen sind, die mittels einer axial wirkenden Spannkraft,
insbesondere durch eine je zwei aneinanderstoßende und außen mit Schrägflächen versehene
Flansche übergreifender V-Bandschelle gegeneinander gespannt sind.
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Zur Verbindung von Rohrleitungen untereinander oder an bzw. über Metallschläuche
sind sogenannte Kegelflanschverbindungen bekannt, bei denen zwei kegelförmig verlaufende
Flanschflächen mit Hilfe einer V-Bandschelle zusammengepreßt werden. Üblich ist
hierbei zur Sicherung der Abdichtung die Verwendung einer zwischen den Flächen angeordneten
Dichtung.
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Beim Einsatz von Metallschläuchen oder -Bälgen als elastische Verbindungsglieder
in Leitungssystemen wird das metallschlauchseitige Teil der Kegelflanschverbindung
durch Schweißen oder Löten an dem verhältnismäßig dünnwandigen Metallschlauch befestigt.
Die Problematik hierbei besteht darin, daß es zur Erzielung der erforderlichen Dauerfestigkeit
eines hohen Aufwandes bedarf, um das dickwandige Flanschelement mit dem dünnwandigen
Metallschlauch zu verbinden. Hinzukommt, daß auch das Gewicht eines derartigen Verbinders
recht hoch ist und daß schließlich beim Einsatz unter höheren Temperaturen die Abdichtung
durch entsprechend aufwendiges Dichtmaterial sichergestellt werden muß.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen druckdichten
Stoßverbinder der eingangs geschilderten Art so weiterzubilden, daß er bei mindestens
gleichen Festigkeits- und Dichtheitseigenschaften preiswerter und leichter hergestellt
werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß mindestens einer
der Flansche mit zugehörigen Kegel-und gegebenenfalls Schrägflächen von einigen
Ringwellungen gebildet ist, welche sich mindestens am Stoßstellen-seitigen Ende
mindestens einer der zu verbindenden Leitungen o. dgl. befinden.
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Bevorzugt hierbei wird, daß der Flansch mit derjenigen Kegelfläche,
deren Kegelspitze außerhalb der zu dem Flansch gehörigen Leitung o. dgl. liegt,
von den Ringwellungen gebildet ist. Denkbar ist aber auch, daß beide Flansche in
der erfindungsgemäßen Weise hergestellt sind und entsprechend gegenläufige Kegelflächen
aufweist.
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Dadurch, daß mindestens einer der beiden Flansche der Verbindung durch
eine quasi keilförmige Verformung einiger Ringwellungen ersetzt wird, fällt zunächst
die aufwendige Schweiß- bzw. Lötverbindung zwischen den bisher verwendeten, sehr
ungleich dicken Teilen fort.
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Dies führt direkt zu einer Kostensenkung und Gewichtsersparnis. Außerdem
wird die Dauerfestigkeit erhöht, weil die trotz aller Präzision nicht immer vermeidbaren
Folgen von Gefügeänderungen durch das Schweißen oder Löten mit der Gefahr von Rißbildungen
vermieden werden.
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Eine weitere Kosten- und Gewichtsersparnis tritt dadurch ein, daß
im Regelfall auf die bisher meist notwendigen
zusätzlichen Dichtungen
verzichtet werden kann, weil der ringgewellte und keilförmig verformte Endabschnitt
die Abdichtung allein übernehmen kann.
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Durch entsprechendes Legen des stirnseitiqen Endes der Wel 1 unq nach
außen oder innen kann der einwirkencie Druck soqar noch zur Erz Wellung einer zusätzlichen
Anpreß- und damit Dichtkraft heranqezogen werden.
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Es hat sich schließl ich noch qezeiqt, daß der äußere Durchmesser
eines Stoßverbinders qemäß der Erfindung ecjenübe r dem Stand der Technik sogar
noch deutlich verringert werden kann. Dies ist nicht nur wegen der damit einhergehenden
weiteren Cewichts- und Kostenersprung von Vorteil, sondern insbesondere dort wichtig,
wo nur ein begrenzter Einbauraum zur Verfügung steht, wie z. rl. bei Fahrzeugen.
Die Durchmesserverringerung ergibt sich daraus, daß die V-Bandschelle tiefer in
Richtung des Wellengrundes der flingwellung eingreifen kann als es bei den dickwandigen
Flanschen und Gegenflanschell des Standes der Technik möglich war.
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Der erfindungsgemäße Stoßverbinder kann überall da eingesetzt werden,
wo elastische Wellrohrelemente in Rohrleitungen eingefügt oder aber wo glatte Rohre
mit einigen Ringwellungen am Ende versehen werden können. Ein Einsatz unter Über-
oder Unterdruck ist eben so gut möglich wie unter sehr niedrigen oder auch sehr
hohen Temperaturen.
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Die Erfindung nachstehend anhand der in den Zeichnungen gezeigten
bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen :
Fig.
1 einen Läflgsschnitt durch einen Kompensator einer abgasleitung dessen oberer Teil
ein Ausführungsbeispiel eines Stoßverbinders und dessen unterer Teil den Stand der
Technik darstellt; Fig. 2 eine Seitenansicht des Kompensators gemäß Fig. 1; Fig.
3 einen Halbschnitt entsprechend der Linie III-III in Fig. 2; Fig. 4 ein teilgeschnittenes
weiteres Ausführungsbeispiel in Form einer Kollektorverbindung; Fig. 5 einen Teilschnitt
durch eine abgewandelte Ausführungsform; und Fig. 6 einen Teilschnitt durch ein
weiteres Ausführungsbeispiel eines Stoßverbinders.
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Kompensatoren in Abgasleitungen gemäß Fig. 1 dienen der Entkopplung
von zwei Schwingungssystemen und insbesondere dem Ausgleich von Wärmedehnungen im
Leitungssystem. Der Kompensator 1 ist zwischen einen Stutzen 2 bzw. eine Rohrleitung
3 auf der einen Seite und ein Maschinenteil 4 auf der anderen Seite geschaltet,
wobei zwischen das Maschinenteil 4 und den Kompensator ein weiterer Stutzen 14 vorgesehen
ist.
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In der unteren Hälfte von Fig. 1 ist die bisherige Anschlußart dargestellt.
Verwendet werden hier Kegelflanschverbindungen, bestehend aus Flanschelementen 5,
6, an die ein ringgewellter Metallschlauch 7 angelötet oder -geschweißt ist und
bestehend aus entsprechend angepaßten Gegenflanschen 8, 9 an den Stutzen 2, 14.
Die Flanschelemente
5, 6 und die Gegenflansche 8, 9 berühren sich
auf Kegelflächen 15,deren Mittelpunkte 16, 16' axial außerhalb des Kompensators
1 liegen.
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Wenn die Gegenflansche 8, 9 unter bestimmten Einbau-und Betriebsverhältnissen
keine besonders großen Relativbewegungen zueinander ausführen und/oder keine größeren
impulsartigen Kräfte auf den Kompensator ausüben, kann es genügen, den Kompensator
1 unter Vorspannung in die beiden Gegenflansche einzusetzen, wo er dann aufgrund
der ihm eigenen Elastizität und aufgrund der Führung durch die Kegelflächen sicher
und abgedichtet verbleiben würde, wobei ein Teil der Dichtwirkung von Dichtringen
10, 10' übernommen wird.
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Normalerweise besitzen die rlanschelemente 5, 6 und die Gegenflansche
8, 9 jedoch auf ihren Außenseiten gegenläufig geneigte Schrägflächen 11, 12, über
die eine V-Bandschelle 13 gelegt ist. Diese übt unter der Wirkung einer Spannschraube
19 eine zunächst radiale Kraft aus, die jedoch wegen der Konfiguration der Flanschelemente
und Gegenflansche eine axiale Anpreßkraft bewirkt.
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Der neuartige Stoßverbinder kommt im Falle des Kompensators 1 ohne
die Flanschelemente 5, 6 sowie normalerweise sogar ohne die Dichtringe 10 aus, so
daß es auch keiner störanfälligen Schweiß- oder Lötverbindung zwischen den Flanschelementen
und dem Metallschlauch bedarf.
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Zu diesem Zweck erhalten die letzten - im Ausführungsbeispiel drei
- Ringwellungen des Metallschlauchs, die in Fig. 1 oben gezeigte umlaufende Keilform
mit mindestens einer außenliegenden Kegelfläche 15. Wie der Zeichnung entnommen
werden kann, sind hierbei die in Axialrichtung letzten Köpfe 17 der Ringwellungen
zusammengepreßt, während die Ringwellungen im Fußbereich
18 dort
zwar aneinanderliegen, aber nicht oder nur unwesentlich verformt sind. Die auf diese
Weise erzeugten umlaufenden Keilringe bilden also die Flanschelemente 5', 6' und
können in der bisherigen Weise mittels einer V-Bandschelle gegen die zugehörigen
Gegenflansche abdichtend gedrückt werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 oben befinden sich die stirnseitigen
Enden des Rohres, aus dem der Metallschlauch gefertigt wurde, etwa im Bereich des
Innendurchmessers di des Metallschlauchs. Diese Lage wird dann bevorzugt, wenn die
Drücke innerhalb des Metallschlauchs wesentlich größer als die Außendrücke sind.
In diesen Fällen steht der Innendruck auch im Inneren der letzten Wellung und preßt
den letzten Abschnitt der Wellung - zusätzlich zur äußeren Spannkraft - von innen
her gegen die Kegelfläche 15 der Gegenflansche 8, 9, so daß die Dichtwirkung noch
erhöht wird. In extremen Fällen können die sich berührenden Kegelflächen auch im
Fall des dargestellten Ausführungsbeispiels eschliffen werden, um eine weitere Steigerung
der Dichtwirkung zu erzielen.
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Schließlich ist es - wie beim Stand der rechnik -möglich, zwischen
die aneinanderstoßenden Kegelflächen des Stoßverbinders einen Dichtring (mit umlaufender
Nut im Gegenflansch oder aber eine Flachdichtung 25 gemäß Fig. 4 vorzusehen.
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In anderen Fällen, in denen der Außendruck den Innendruck übersteigt,
endet die Ringwellung in der in Fig. 6 gezeigten Weise. Dort befindet sich das stirnseitige
Ende 20' der Wellung im Bereich des Außendurchmessers Da der Ringwellung. Die Druckdifferenz
wirkt auch hier zusätzlich abdichtend in umgekehrter Weise wie im Zusammenhang mit
Fig. 1 beschrieben.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 stellt eine Kollektorverbindung
1' dar, die sich vom Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 prinzipiell nur durch die
zusätzlich vorgesehene Flachdichtung 25 unterscheidet.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist wiederum für den Fall vorgesehen,
daß der Innendruck den Außendruck übersteigt. Darüberhinaus ist dieser Stoßverbinder
zur Verbindung zweier Rohrleitungen 30, 31 vorgesehen. Die im übrigen glatte Rohrleitung
30 besitzt an ihrem freien Ende einen kurzen ringgewellten Abschnitt, der die bereits
geschilderte Keilform besitzt. Die andere Rohrleitung 31 trägt keinen angeschweißten
Gegenflansch, sondern ist trompetenförmig aufgeweitet, wodurch hier ein Gegenflansch
32 entsteht. Gegen diesen Gegenflansch 32 legt sich der letzte Abschnitt der Ringwellung
unter dem Einfluß einer V-Bandschelle 33 an. Außerdem ist in diesem Ausführungsbeispiel
vorgesehen, daß die sich nach außen öffnenden Ringwellungen mit einer vorzugsweise
dauerelastischen Füllmasse 34 ausgefüllt sind. Das Füllmaterial sollte inkompressibel
sein.
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Es versteht sich, daß der beschriebene Stoßverbinder nicht nur bei
Kompensatoren, Bälgen u. dgl. anwendbar ist, sondern auch dort Verwendung finden
kann, wo normale Rohrleitungen miteinander verbunden werden sollen, von denen mindestens
eine mit einem kurzen Stück einer Ringwellung versehen werden kann.