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Wellrohr
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Die Erfindung betrifft ein Wellrohr, das aus einem vorgewellten Metallband
schraubengangförmig gewickelt ist, mit einer Gewindesteigung, die kleiner als die
halbe Bandbreite ist, wobei die Wellen der überlappenden Bandlagen ineinande-liegen
und einzelne Wellen lokal miteinander befestigt sind.
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Derartige Wellrohre sind bereits in verschiedenen Ausführungsformen
bekannt. Ihr Hauptproblem besteht darin, die ineinanderliegenden Wellen überlappender
Bandlagen gegen Herausrutschen zu sichern, also den Verbund der
einzelnen
Bandlagen und damit die Stabilität und die Dichtheit des Wellrohres zu gewährleisten,
wobei seine Flexibilität so wenig wie möglich beeinträchtigt werden soll.
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Bei dem DE-GM 75 33 150 erfolgt die lokale Befestigung übereinanderliegender
Bandlagen entweder in der Weise, daß einzelne Wellenberge mehr oder weniger stark
eingedrückt Mer ggf. noch umgelegt werden, so daß sie an dieser Stelle untereinander
verklemmt sind. Auch die DE-OS 22 35 012 spricht eine Verformung der Wellen im Uberlappungsbereich
an, um die ineinanderliegenden Wellen miteinander zu verhaken In der Praxis zeigt
es sich, daß mit diesen Verklemmungen oder Verhakungen in zahlreichen Anwendungsbereichen
kein ausreichendr Halt der einzelnen Bandlagen gewährleistet ist. Besonders dann,
wenn das Wellrohr beim Einbau mehrfach umgebogen werden muß, sprLngen einzelne Bandlagen
im gekrümmten Bereich des Wellrohres auf. Zur Beseitigung dieses Mangels wurden
verschiedene Vorschläge gemacht: DE-OS 26 54 963, DE-GM 78 25 024 und DE-GM 78 36
197. All diese Vorschläge versuchen, durch eine besondere Profilierung der Verformungsstellen
eine stabilere Verbindung zwischen den Bandlagen herbeizuführen, was jedoch für
viele Anwendungsfälle noch keine ausreichende Festigkeit liefert. Vor allem haben
all diese Vorschläge noch den anderen Nachteil, daß sie die Verformungsfähigkelt
des Wellrohres stark beeinträchtigen, da die Welle im Bereich der Verformungsstelle
ihre Flexibilität nahezu vollständig verliert.
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Hiervon ausgehend, liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin,
die lokale Befestigung der aufeinanderliegenden Bandlagen in einer Weise zu realisieren,
daß sie zu einem absolut festen Verbund führt und daß dabei die Flexibilität des
Wellrohres bedeutend weniger beeinträchtigt wird, als dies bei den bekannten Verbindungsgestaltungen
der Fall ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt in Abkehr von dem bisher angewandtt,n
Verklemmungsprinzip dadurch, daß die Befestigung der Bandlagen ohne zusätzliche
Verformung der Wellen durch über den Umfang verteilte Schweißpunkte erfolgt. Dadurch
ergibt sich nicht nur eine besonders stabile und dauerhafte Verbindung, die auch
bei starken und mehrfachen Verbiegungen des Wellrohres hält und besonders hohe Dichtheit
desselben gewährleistet. Vielmehr kommt noch hinzu, daß diese Art der Befestigung
die Flexibilität des Wellrohres so gut wie gar nicht beeinträchtigt, Schließlich
zeichnet sich das so hergestellte Wellrohr auch durch erhöhte Schwingungsfestigkeit
aus. Denn die Verformungsstellen der bisher üblichen Konstruktionen sind aufgrund
ihrer scharfen Kanten die Quelle für Spannungsrisse. Zwar ist es bereits bekannt,
die Lagen mehrwandiger Wellrohre miteinander zu verschweißen. Dabei handelt es sich
aber stets um kontinuierlich umlaufende, durchgehende Schweilllähte, die in erster
Linie zur Abdichtung des Rohres erforderlich sind.
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Die Schweißpunkte können sowohl von der Innen- wie auch von der Außenseite
des Rohres her angebracht werden, wobei wegen der besseren Zugänglichkeit meist
die Rohrauflenseite gewählt wird. Bei Verwendung eines
Widerstands-Schweißverfahrens
erfolgt die elektrische Verbindung an gegenüberliegenden Punkten des Wellrohres.
Je nach dem Wellenprofil und den Anwendungsbedingungen kommen verschiedene Bereiche
der Welle für die Positionierung der Schweißpunkte in Betracht, also die Außen-
und/oder Innenkrempen und/oder die Flanken, wobei die Krempen aus fertigungstechnischen
Gründen besonders zweckmäßig sind.
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Hinsichtlich der axialen Positionierung der Schweißpunkte relativ
zu den verschiedenen Uberlappungsbereichen können die Schweißpunkte nahe der Längskanten
der inneren oder äußeren Bandlage oder in geringem Abstand hierzu angeordnet sein,
also im Bereich der dreifachen Bandüberlappung liegen. Sie können jedoch auch etwa
in der Mitte zwischen den axial aufeinanderfolgenden dreifachen Uberlappungsbereichen,
also im zweilagigen Überlappungsbereich liegen.
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Hinsichtlich der Verteilung der Schweißpunkte über den Umfang des
Wellrohres empfiehlt es sich, diese in einer oder mehreren Reihen schraubengangförmig
um das Wellrohr herumlaufen zu lassen, wobei die Steigung dieser Schweißpunktreihen
größer als die Bandsteigung ist.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale des Anmeldungsgegenstandes ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung;
dabei zeigt: Fig. 1 ein Schrägbild eines Wellrohrabschnittes und Fig. 2 einen Axialschnitt
eines Wellrohrabschnitt£-'s
Fig. 1 zeigt einen Teil des Wellrohres,
das aus einem Metallband 1, beispielsweise aus Aluminium, schraubengangförmig gewickelt
ist. Das Band weist eine parallel zu seiner Längsrichtung laufende Wellung auf.
Die Steigung, mit der das Band 1 gewickelt ist, ist im Ausführungsbeispiel um eine
Welle kleiner als die halbe Bandbreite. Das bedeutet, daß sich längs einer Welle
drei Bandlagen überlappen, im übrigen nur zwei Lagen.
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Die Befestigung der überlappenden Bandlagen erfolgt durch Schweißpunkte
2. Sie sind in Fig. 1 im zweilagigen Überlappungsbereich angeordnet.
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Fig 2 zeigt deutlich, wie die Wellen der überlappenden Bandlagen ineinanderliegen.
Hier sind Jedoch die Schweißpunkte 2 im dreilagigen Überlappungsbereich angeordnet.
Diese Positionierung hat den Vorteil, daß die Schweißpunkte besonders nahe am Bandrand
angeordnet sein können, wo sie das Herausreiden einer Lage aus dem Verbund besonders
wirkungsvoll sichern. Bei der bisher bekannten Befestigungsart durch#Wellenverformung
können hingegen die Verformungszonen nicht im dreilagigen Bereich angeordnet werden,da
die aufzubringenden hohen Verformungskräfte das Wellrohr beschädigen und zu einem
radialen Herausdrücken der inneren Bandlagen führen kronen. Des weiteren ergibt
sich durch die Befestigung im dreilagigen Bereich der Vorteil, daß dieser Uberlappungsbereich
sehr schmal ausgeführt sein kann, nämlich nur über eine halbe Wellenlänge. Die Länge
des weniger. flexiblen dreiwandigen Bereiches des Wellrohres kann dadurch extrem
schmal gehalten und der Flexibilitätsverlust des Wellrohres insgesamt minimiert
werden.
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In Fig. 2 sind zwei Alternativen für die Positionierung der Schweißpunkte
angegeben, nämlich an den Außenkrempen und an den Innenkrempen. Selbstverständlich
kann jedoch in Sonderfällen auch eine Positionierung an den Flanken zweckmäßig sein.
In diesem Fall kann dann der dreilagige Uberlappungsbereich ebenfalls zur Flanke
hin verlagert werden.
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Wie Fig. 2 auderdem zeigt, laufen die Bandkanten vorzugsweise längs
eines Wellentales bzw. eines Wellenberges. Es ist Jedoch ebensogut möglich und mitunter
auch zweckmäßiger, die Wellenkanten entlang den Wellenflanken laufen zu lassen.
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Die einzelnen Schweißpunkte können aus fertigungstechnischen Gründen
ebenfalls auf einer Schraubenlinie liegen. Deren Steigung ist so bemessen, daß sie
denjenigen Überlappungsbereich, in dem die Schweißpunkte liegen sollen, ausreichend
oft kreuzt.
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Die Dicke der Schweißpunkte kann so bemessen sein, daß sie alle drei
Lagen miteinander verbinden. Mitunter genügt es aber auch, die im dreilagigen Bereich
angeordneten Schweißpunkte so zu bemessen, daß sie lediglich zwei Lagen miteinander
verbinden.
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