DE3000196A1

DE3000196A1 - Klemmanordnung

Info

Publication number: DE3000196A1
Application number: DE19803000196
Authority: DE
Inventors: John E Heckethorn
Original assignee: Heckethorn Manufacturing Co
Current assignee: Heckethorn Manufacturing Co
Priority date: 1979-01-08
Filing date: 1980-01-04
Publication date: 1980-07-17
Also published as: GB2039984B; CA1122785A; FR2450404A1; US4249759A; FR2450404B1; GB2039984A; JPS5918562B2; JPS5594014A; DE3000196C2

Description

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:ieckethorn Manufacturing Comp,
Dyersburg, Tenn. (V.St.A.)

3. Januar 1980 str/pm 11 931

Klemmanordnung

Die Erfindung geht aus von einer durch die Deutschen Auslegeschriften 23 42 352 und 26 05 547 bekannten dreiteiligen Klemmanordnung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist.

Xlemmancrdnungen der genannten Art werden beispielsweise für Ab^asanlagen von Kraftfahrzeugen mit Brennkraftmaschinen verwendet und müssen bei großen Klemmkräften gleichzeitig eine hohe Verwindungssteifigkeit besitzen, um ein Ausweichen aus ihrer ursprünglichen Ebene zu verhincirn. Der Durchmesser der bekannten Klemmanordnungen ist größer gewählt als der Durchmesser der zu verklemmenden Rohre, so daß bei einem starken Anziehen der Verschraubungsteile zur Erzielung einer gasdichten Klemmverbindung die verklemmten Rohre unrund werden. Bei der für Abgasanlagen üblicherweise verwendeten Klemmverbindung im Bereich zwischen 50 mm (1,5 Zoll) und 210 mm (6,0 Zoll) ist diese Unrundheit ohne Belang. Bei sehr kleinen Rohrverbindungen, wie sie neuerdings für Abgasaufbereitungsanlagen

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oder für abgasbetriebene Zusatzeinrichtungen, wie Auflader oder Einspritzsysteme mit einem Durchmesser von beispielsweise 30 mm (7/8 Zoll) verwendet werden, führt diese Unrundheit sowohl zu einer Geräuscherhöhung als auch zu einer Beeinträchtigung der Gasströmung und der Gasdichtigkeit.

Aufgabe der Erfindung ist es, Klemmanordnungen der im Oberbegriff des" Patentanspruchs 1 angegebenen Art so auszugestalten, daß eine rrasdichte Verklemmung unter Erhaltung der Hunriheit der verklemmten Rohre erreichbar ist und sich damit vor allem bei Rohren mit einem Durchmesser unter 35 mm (1 Zoll) eine Erhöhung der Gasdichtigkeit bei gleichzeitiger Verringerung der Geräuschemission erzielen läßt.

Zur Lösung der Aufgabe sind die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen.

Durch die erfindungsgemäßen Gestaltungsmerkmale wird erreicht, daß die zu verklemmenden Rohre im montierten Zustand der Klemmanordnung eine über ihren gesamten Umfang gleichmäßig umlaufende und gleichförmig ausgebildete Innensicke aufweisen, wodurch sich die Gasdichtigkeit im Vergleich zu Rohrklernmverbindungen der eingangs erv/ahnten Art wesentlich erhöht. Des weiteren wird die Rundheit der verklemmten Rohre von der Klemmanordnung nicht beeinträchtigt, da die Klemmkräfte lediglich zur Ausbildung der ebenfalls kreisrunden Sicke, nicht aber zur Verformung der Rohre führen. Dieser letztgenannte Vorteil ist insbesondere bei Rohren mit einem Durchmesser unter 35 mm (1 Zoll) von entscheidender Bedeutung, da infolge der Verklemmung keinerlei

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Erhöhung der Geräuschemission auftritt und sich deshalb so verklemmte Rohre für Abgasaufbereitungsanlagen sowie Abgas-Lufteinspritzsysteme hervorragend eigenen. Diese beträchtlichen Vorteile der erf indüngSEemäßen Klemmar.ordnung werden ohne Erhöhung des baulichen Aufwands oder des Herstellungsaufwands erreicht, was gerade bei Massenartikeln von besonderer Bedeutung ist. Schließlich können für die Montage der erfindungsgemäßen Klerrmanordnung die gleichen Werkzeuge wie bei herkömmlichen Klemmanordnungen verwendet werden, so daß auch Kosten für eine zusätzliche Werkzeugausrüstung entfallen, obwohl ein neues Bauelement verfügbar gemacht wird.

Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1 eine persoektivische Ansicht zweier teleskopartig ineinandergeschobener und mit Hilfe einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klemmanordnung fertig verklemmter Rohre,

Fig. 2 eine perspektivische, auseinandergezogene Darstellung der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klemmanordnung,

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Fig. 3 eine Ansicht des U-Gewindebolzens der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Klemmanordnung,

Fig. 4 bis 6 schematische Darstellung dreier verschiedener Zustände der teleskopartig ineinandergeschobenen Rohre während des Verklemmvorgangs mit Hilfe der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klemmanordnung,

Fig. 7 bis 9 Schnitte längs der in Fig. 4 eingezeichneten Schnittlinien 7-7 bzw. 9-9 und

Fig. 10 einen Schnitt durch die Klemmverbindung nach Fig. 1 in Rohrlängsachse.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klemmanordnung besteht in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik aus drei Teilen, nämlich einem U-Gewindebolzen 10, einem Sattelstück 11 und zwei Verschraubungsmuttern 12, an denen Unterlegscheiben 13 vorzugsweise einstöckig angeformt sind. Die Muttern 12 werden auf die freien Enden der Gewindeschenkel 14 und 15 des U-Gewindebolzens 10 aufgeschraubt, welche sich von dem Jochabschnitt 16 des U-Gewindebolzens 10 parallel einander nach oben erstrecken.

Ein Sattelstück 11 läßt sich im Bereich zwischen Muttern 12 und einem Jochabschnitt 16 axial längs von Gewindeschenkeln 14, 15 verschieben. Bei der Montage der Klemmanordnung an

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zv/ei teleskopartig ineinandergesteckten Rohren, wie sie in den Fig. 1 und 10 schematisch mit 20 und 21 bezeichnet sind, werden die übereinander liegenden Rohrabschnitte gegen das Sattelstück 11 und den Jochabschnitt 16 eines U-Gewindebolzens 10 gedrückt sobald das Sattelstück 11 beim Anziehen der Muttern 12 gegen den Jochabschnitt 16 bewegt wird. Der Jochabschnitt 16 des U-Gewindebolzens ist in einer - vom -Stand --der Technik abweichenden Form ausgebildet, wie am deutlichsten aus Fig. 3 ersichtlich ist. Und zwar wird an den U-Gewindebolzen 10 beispielsweise durch Walzen über einen Fornidorn ein kleiner kreisbogenförmiger Abschnitt 22 angeformt, welcher zwar der Krümmung der zu verklemmenden Rohre folgt, jedoch einen etwas kleineren Radius als diese besitzt. Wesentlich ist, daß der kreisbogenförmige Abschnitt 22 keinerlei Flachstellen oder sonstige Flächenunregelmäßigkeiten insbesondere an seiner Innenseite aufweist. An den kreisbogenförmigen Abschnitt 22 schließen sich zwei kürzere, schräg nach außen zulaufende Abschnitte 23 und 24 an, die dann in die beiden parallel zueinander verlaufenden Gewindeschenkel 14 und 15 übergehen. Der Winkel O( (Fig. 3) zwischen einer parallel zu der vertikalen Symmetrieachse des U-Gewindebolzens 10 verlaufenden Achse und der Längsachse der schräg nach außen verlaufenden Abschnitte 23 und 24 ist ziemlich kritisch und muß für jede Baugröße der Klemmanordnung gesondert bemessen werden.

Im dargestellten Beispiel ist die Klemmanordnung so ausgelegt, daß sie im geschlossenen Zustand einen Durchmesser von 19 mm besitzt. Vor dem eigentlichen Verklemmvorgang

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wird die Rohrverbindungsstelle mit einem Außendurchmesser von etwa 21 mm durch die Klemmanordnung 10, 11, 12 in deren offenem Zustand geschoben. Der U-Gewindebolzen 10 ist bei dieser Ausführung beispielsweise aus C-1039 Stahlstangenüiaterial oder einem anderen Stangenmaterial mit hoher mechanischer Festigkeit hergestellt und kann einen Abstand zwischen den Längsachsen der Gewindeschenkel 14, 15 von 27,1 mm aufweisen. Der Radius des kreisbogenförmigen Abiichnittf? 22 liegt dabei bei 9,5 mm. Die Stärke des zur Herstellung des U-Gewindebolzens 10 benützten Stangenmaterials liegt in diesem Falle bei 5,25 mm.

Die in Fig. 1 mit X bezeichnete Abmessung der Schrägabschnitte 23 und 24, welche vom Krümmungsscheitel bis zum oberen Ende der Schrägabschnitte 23 und 24 gemessen wird und die nachstehend als Scheitelabschnitt bezeichnet werden soll, besitzt im betrachteten Beispiel den Wert 6,35 mm.

Es versteht sich, daß der U-Gewindebolzen 10 nicht auf leicht verformbare Stähle mit geringem Kohlenstoffgehalt beschränkt ist, da kein mit einer Schwächung des Stangenmaterials verbundener Schanzvorgang erforderlich ist.

Das Sattelstück 11 wird bei der betrachteten Ausführungsform vorzugsweise aus zunächst ebenen, dünnen, abgelenkten Walzstahlblechen aus 15er 950 X-Stahlbändern nach der US-Stahlblechnorm hergestellt. Das Sattelstück 11 besteht aus zwei derartigen Blechen 35 und 36, die mit Hilfe von Schweißpunkten 37 zu einer zusammenhängenden Einheit verbunden werden.

Alternativ hierzu kann das Sattelstück 11 auch aus einem einzigen, zusariimengefaltejten Blech hergestellt werden, wie

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dies beispielsweise in der eigenen US-Patentschrift 39 55 250 beschrieben ist.

Das Sattelstück 11 besitzt einen zentralen Stegabschnitt 38, der einen kreisförmigen Ausschnitt 39 aufweist. An jeden Ende des Stegabschnitts 38 befinden sich hülsenförrr.ige Abschnitte 40 und 41 zur Aufnahme der Gewindeteil r.kf.-l 14 und 15 des U-Gewindebolzens 10. An den hülsenföniii ,n;<jn Abschnitten 40 und 41 sind, wie aus den FLg. 4 und 5 hervorgeht, flaschenförmige Ansätze 42 angeformt. Des weiteren können Verstärkungsflansche 44 (Fig. 1 und 2) senkrecht zu den Blechen 35 und 36 vorgesehen werden, um dem Stegabschnitt 38 eine größere Verwindungs- und Biegesteifigkeit gegenüber den beim Abdichten einer Klemmverbindung auftretenden hohen Torsionskräften zu verleihen. Die Flansche 44 sind jedoch nur vorzugsweise vorgesehen und können im Bedarfsfalle auch weggelassen werden.

Wie am besten aus Fig. 5 hervorgeht, ist der ausgeschnittene Stegabschnitt 39 mit einem winklig verlaufenden bzw. schräg abgeschnittenen Abschnitte 45 versehen, der sich über einen Sektorwinkel in vertikaler Richtung von etwa 15 Grad erstreckt. Der genaue Sekt.orwinkel ist unkritisch und kann in einem ziemlich breiten Winkelbereich liegen. Ferner kann die Abschrägung sowohl gerade als auch gekrümmt sein. Diese Abschrägung schafft die erforderliche lichte Weite zur Aufnahme der Rohrverbindung und führt zu einer Sindellung der Rohrverbindung im Sinne einer Innensicke beim Anziehen der Muttern 12. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besitzen die Blechteile 35 und 36 einen schräg verlaufenden Schlitz 46, der unmittelbar an den 15 Grad-Sektor-

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abschnitt angrenzt. In diesen Schlitz 46 können die Schrägabschnitte 23 und 24 des U-Gewindebolzens 10 in der Weise eintreten, daß während der Montage der Klemmanordnung die Schr'lgabschnitte 23 und 24 nach und nach in den Schlitz 46 eintreten und nach Aufbringen der zum Abdichten erforderlichen Klemmkraft auf die Muttern 12 in dem Schlitz 46 eingekeilt sind. Der Schlitz 46 ist auch aus Fig. 7 ersichtlich.

Die Innenfläche dos Ausschnittes 39 ist, wie aus Fig. 10 hervorgeht, abgeschrägt, um eine schmale Nut oder Sicke in den beiden ineinandergeschobenen Rohren 20 und 21 hervorzurufen, wenn das Sattelstück 11 auf der Rohrverbindung festgezogen wird. Diese in Fig. 10 mit B bezeichnete und aufgrund der Schrägabschnitte 23, 24 sowie der abgeschrägten Innenfläche 47 hervorgerufenen Nut oder Sicke läuft vollständig über 360 Grad am Umfang der Rohrverbindung. Die gleichförmig ausgebildete Sicke D bewirkt eine hervorragende Gasdichtigkeit der Rohrverbindung.

Die Funktion der dargestellten Klemmanordnung und deren Montage auf der teleskopartig ineinandergeschobenen Rohrverbindung ist in den Fig. 4 bis 6 veranschaulicht. V/ie aus Fig. 4 hervorgeht, werden die Muttern 12 an den Enden der Gewindeschenkel 14 und 15 vormontiert und das Sattelstück 11 wird bei Beginn der Montage soweit wie möglich nach oben gezogen. In dieser Stellung der Klemmanordnung kann die zusammengesteckte Rohrverbindung aus den Rohren 20 und 21 in die Klemrnanordnung frei eingeführt werden. Durch Anziehen der Muttern 12 wird der in der Fig. 3 mit X markierte Scheitelbereich der Schrägabschnitte 23 und 24 des U-Gewindebolzens 10 in die Öffnung 46 gezogen, wodurch

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die Rohrverbindung die in Fig. 5 dargestellte ovale Form annimmt. Diese Stellung wird üblicherweise als Schließstellung bezeichnet. Während des Anziehens der Muttern 12 werden die Seitenflächen der Rohrverbindung durch den Scheitelbereieh der Schrägabschnitte 23, 24 in zunehmender Weise eingekeilt.

Das weitere Anziehen der Muttern 12 führt zu der in Fig. 6 dargestellten Endstellung, in welcher die Rohrverbindung ihre Kreisform wiedergewonnen hat und mit der in Fig. 10 näher dargestellten und in Fig. 6 gestrichelt angedeuteten Nut oder Sicke 3 versehen ist. Die von der Klemmanordnung hervorgerufene und extrem gleichförmige Sicke B bietet sowohl gegenüber Längskräften als auch gegenüber von Torsionskräften einen höhen Widerstand und gewährleistet ferner ein hohes Maß an Gasdichtigkeit. Die Leckage beträgt selbst bei tiefen Sicken üblicherweise etwa 14 161 cm /Std. (0,5 Kubikfuß je Stunde) und unter Verwendung eines Gasdruckes von 776 Torr (15 psi). Die Tiefe der Sicke B läßt sich durch geeignete Wahl des Innenradius steuern. Dabei wird auch eine übermaßige Kompression an bestimmten Bereichen verraied&n.

Aus der vorstehenden Erläuterung der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klemmanordnung ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Klemmanordnung, die zum Verklemmen einer Rohrverbindung mit einem gegenüber dem Innendurchmesser der fertig montierten Klemmanordnung größeren Außendurchmesser vorgesehen ist und ziemlich hohen Torionskräften standhält, den Anforderungen der Kraftfahrzeugindustrie an die für die Abgasnutzung verwendeten Rohre in vollem Umfang genügt. Die erfindungsgemäße Klemmanordnung beseitigt zahlreiche

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Schwierigkeiten bekannter Klemmanordnungen und ist vom Materialaufwand und von den Herstellungskosten her günstiger als diese.

Zusammenfassend lassen sich die Erfindung und die Vorteile kurz darstellen:

Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine K leniuanordnung zum gegenseitigen Verbinden zweier teleskopartif, Lnc-inandor.p^JKchobenor Rohre. Die Klemmanordnung ber.toht. aus einem iicuarL i gen U-Gcw i ndehol /.en mit einem kleinen kreisbogenförmigen Abschnitt, zwei nach außen divergierenden Schrägabschnitten und zwei parallel zueinander verlaufenden Gewindeschenkeln. In ihrer geöffneten Stellung kann in die erfindungsgemäße Klemmanordnung eine Rohrverbindung eingeführt werden, deren Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser der fertig montierten Klemmanordnung ist. Im Zuge der Montage der erfindungsgemäßen Klemmanordnung nimmt die Rohrverbindung zunächst eine ovale Form an, worauf in die Rohrverbindung über den gesamten Umfang von 360 Grad eine Sicke eingeprägt wird und am Ende des Hontagevorgangs die Rohrverbindung wieder eine kreisrunde Form annimmt.

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ADIAIM.I

L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche

1. Klemmanordnung zum gegenseitigen gasdichten Verbinden - zweier teleskopartig ineinandergeschobener Rohre mit einem U-förmigen Gewindebolzen, einem Paar Verschraubungsteilen und einem Sattelstück, das zwei hülsenförmige, die Gewindeschenkel des U-Gewindebolzens aufnehmende, parallel zueinander angeordnete Abschnitte aufweist und aus einem Paar gleichförmiger, flacher, aufeinander geschweißter Blechteile besteht, die einen zwischen den hülsenformigen Abschnitten verlaufenden kreisbogenförmig ausgeschnittenen Abschnitt aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,
daß der kreisbogenförmig ausgeschnittene Abschnitt (39) des Sattelstücks (11) und der kreisbogenförmige Jochabschnitt (16) des U-Gewindebolzens (10) den gleichen Radius sowie ein Bogenmaß von weniger als 180 Grad besitzen, daß sich an die Enden des kreisbogenförmigen Jochabschnitts (16) kurze, nach außen divergierende Ab-

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schnitte (23, 24) anschließen, daß sich an die Schrägabschnitte (23, 24) die parallel zueinander verlaufenden Gewindeschenkel (14, 15) anschließen, daß der kreisbogenförmig ausgeschnittene Abschnitt (39) des Sattelstücks (11) an seinen Rändern unter Ausbildung einer verhältnismäßig scharfen Kante (47) nach außen abgeschrägt ist und daß der Außendurchmesser der teleskopartig ineinandergeschobenen Rohre (20, 21) größer bemessen ist als der Innendurchmesser der Klommanordnung im montierten Zustand, so daß die verhältnismäßig scharfe Kante (47) des kreisbogenförmig ausgeschnittenen Abschnitts (39) und die Innenfläche des kreisbogenförmigen Jochabschnitts (16) des U-Gewindebolzens (10) im montierten Zustand der Klemmanordnung eine durchgehend gleichförmige Ringsicke (B) in den teleskopartig ineinandergeschobenen Rohren (20, 21) hervorrufen.

2. Klemmanordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der U-Gewindebolzen (10) aus Stangenmaterial mit hoher mechanischer Festigkeit besteht.

3. Klemmanordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der kreisbogenförmige Jochabschnitt (16) einen kleineren Radius als die zu verklemmenden Rohre (20, 21) aufweist.

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