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Schlauchanschluß
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Die erfindung bezieht sich auf einen lit einer Schelle genicherten
Schlauchanschluß an einei Rohrstutzen.
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Derartige Schlauchanschlüsse werden in vielen Bereichen der Technik,
vorzugsweise ii Automobilbau, eingesetzt. Immer dort, wo ein Sohlauchanschluß mit
einen anderen Schlauchanschluß über eine Entfernung, oft unter erschwerten Betriebsbedingungen
durch Erschütterungen bzw. Teperaturunterschiede, verbunden werden nuß, werden Schläuche
verwendet. Diese Schläuche müssen auf den Rohrstutzen den Jeweiligen Betriebsbedingungen
entsprechend lehr oder weniger fest arretiert werden.
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Diese Arretierung bzw. Befestigung der Schläuche an den Rohrstutzen
findet in der Regel durch sogenannte Schlauchschellen statt. Die Schlauchsohelle
wird um den Außenaantel des auf den Rohrstetzen zu steckenden Schlauches aufgebracht
und angezogen, wenn das Ende des Schlauches genügend weit auf den Rohrstutzen geschoben
worden ist.
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Deratige Schlauchanschlüsse weisen Vorteile auf. Sie lassen sich schnell
montieren und Demontieren. Das Anschlußstück eines beispielsweise unbrauchbar gewordenen
Verbindungeschlauche läßt sich daher leicht im Bedarfsfall im Rohrstutzen abnehaen.
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Ebense schnell und servicefreundlich läßt sich das Anschlußende des
neuen Verbindungsschlauches mit dei Rohrstutzbn verbinden.
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Ublicherweise bestehen die Rohrstutzen aus liuiiniui, Kupfer, Messing,
Stahl, Kunststoff oder ähnlichen gängigen Materialien.
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Die Schläuche sind normalerweise aus reinen oder sythetischem Gummi,
Silikon oder ähnlichen Werkstoffen hergestellt Schellen sind norealerweise aus stan1bandJ
gefertigt. Sie kdnnen aber auch aus anderen Materialien, vor allen aus Leichtmetall
oder Kunststoff bestehen.
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Durch ein auf dem Schellenband angeordnetes Gewinde in Verbindung
mit einer Schraube läßt sich eine mehr oder weniger starke Vorspannung der Schelle
auf den Schlauchanschluß einstellen Die Vorspannung richtet sich nach den Jeweils
verwendeten Materialen. Besteht beispielsteise der Rohrstutzen aus Weichmaterial,
vorzugsweise Kunststoff, so wird man in der Regel mit einer geringeren Vorspannung
auskommen müssen, als bei Netallrohrstutzen.
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Obzwar oft eine recht erhebliche Vorspannung durch die Schelle ausgeübt
wird, haben derartige Schlauchanschlüsse Jedoch den Nachteil, daß sie mit der Zeit
undicht werden, selbst dann, wenn kein Überdruck innerhalb des Rohrstutzens bzw.
des Schlauches auftritt und wenn durch besondere Formgebung der Schelle dafür gesorgt
ist, daß rundum ein gleichmäßiger Anpreßdruck entsteht Verursacht werden die Undichtigkeiten
vor allem durch literungserscheinungen des Schlauches und durch Ausdehnungen, die
infolge Temperaturunterschiede in den unterschiedlichen Materialien der Schlauchverbindung
stattfinden. Die Undichtigkeiten wachen sich durch Kriechspuren zwischen Schlauch
und Stutzen bemerkbar.
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Besonders gefährdet sind Schlauchanschlüsse, deren Einzelmaterlalien
shr unterschiedliche Dehnungskoeffizienten aufweisen. Man geht davon aus, daß Schlauchverbindungen
einen Temperaturunterschied von minus 25 ° Cel. bis plus 90 ° Cel.
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ohne Störung aushalten müssen.
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Bei Dehnungskoeffizienten von AL = 0,0238 imlm, Stahl oder Legierungen
von 0,0115 nim bzw. Gummi oder dynthetischen Materialien von etwa 0.070 mm/m und
einem Temperaturunterschied von jeweils 115° ergeben sich Ausdehnungen bei Aluminium
von 2,737 mm/m, Stahl bzw. Legierungen von 1,123 mm/m und Gummi oder ähnlichen Materialien
von 8,05 n/m. Es ist einleuchtend, daß die Dehnbarkeit synthetischer Schläuche nicht
ausreicht, um diesen Belastungen stand zu halten. Zudem unterliegen Plaste oder
Kunstgummi bei den erwähnten Temperaturschwankungen dem sogenannten Kaltfluß. Die
Folge davon ist, diese Materialien ermüden und die Ursache dafür sind, daß der Schlauchanschluß
undicht wird. Die Gefahr erh5ht sich noch dadurch, daß mechanische Belastungen,
wie Erschütterungen od.dgl., sich der thermischen Belastung überlagern.
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Der torliegonden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe
zu schaffen und einen mit einer Schelle gesicherten Schlauchanschluß an einem Rohrstutzen
zu schaffen, der auch nach langer Betriebszeit unter ständig wechselnden Belastungen
dicht ist.
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Es wurde gefunden, daß sich dieses in einfacher Weise durch einen
im Wirkungsbereich der Schelle zwischen dem Rohrstutzen und dem Schlauch sitzenden
elastischen Dichtring erreichen läßt.
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Erfindungsgeiäß ist dieser Dichtring so ausgebildet, daß sein Außen-
und/oder Innenmantel umlaufende rillenförmige Profile aufweisen. Von besonderem
Vorteil ist, wenn der Dichtring ganz oder teilweise aus einem elastischen Werkstoff
ohne Kaltfluß, sogenannte Elastomere/Naturgummi besteht.
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Erfindungsgemäß wird dadurch erreicht, daß der Dichtring die unterschiedlichen
Ausdehnungsverhalten der Bestandteile des Schlauchanschlusses kompensiert. Dadurch
läßt sich - bei gleicher Sicherheitsgarantie - ermöglichen, daß die Vorspannung
durch
die Schelle geringer angesetzt wird.
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Durch die Oberflächenausbildung des Dichtringes kann ein hoher spezifischer
Flächendruck auf den geringen Spannflächen ausgeübt werden.
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Die durch die unterschiedlichen Dehnungskoeffizienten der Bestandteile
des Schlauchanschlusses hervorgerufenen unterschiedlichen Ausdehnungen infolge Temperatureinfluß
gleicht der erfindungsgemäße Dichtring aus Elastomere/Naturgummi ohne Kaltfluß aus.
Da erfindungsgemäß ein geringerer Spanndruck durch die Schelle ausgeübt werden kann,
läßt sich mit Vorteil in Verbindung mit den erfindungsgemlßen Schlauchanschlüssen
auch eine Draht- bzw. Feder oder Kunststoffschelle einsetzen.
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Im einzelnen ist der Dichtring der Erfindung so ausgebildet, daß seine
umlaufenden rillenförmigen Profile der Innen- und Außenmäntel gleichlaufende Zick-Zack-Linien
bzw. Wellenlinien sind.
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Dort, wo es die Betriebsbedingungen erfordern, kannen die umlaufenden
rillenförmigen Profile der Innen- und Außenmäntel des Dichtringes auch gegenläufige
Zick-Zack- bzw. Wellenlinien miteinander gegenüberliegenden Buchen bzw. Einschnürungen
sein.
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In Je**n Fall wirken die Profile der Dichtringe nach Art einer Labyrinthdichtung
und kompensieren die unterschiedlichen lusdehnungskoeffizienten der Bestandteile
des Schlauchanschlusses.
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Ohne n K.rn der Erfindung etwas zu ändern, kennen die Dichtringe auch
gemäß der Anspruch 7 und 8 ausgebildet sein.
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Bei bondern Betriebabedingungen kann der Dichtring aus einem Metallring
und einem kenzentrisch damit zussmmengefügten Ring ams elastischem Werkstoff ohne
Kaltfluß, wie Elastosere/Kunstgummi, bestehen. Ein derartiger durch einen Metallring
verfeitigter Dichtring halt selbstverständlich größere von der Schelle ausgeübte
Drücke aus. Von
Vorteil ist, wenn die BerUhrungsflächen beider Ringe
glatt und durch Kleben oder Vulkanisieren od. dgl. fest miteinander terbunden sind.
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Bei Ausbildung der Rohrstutzen aus Weicheaterial, beispielsweise Kunststoff
ist es von Vorteil, wenn in den Rohrstutzen, ein Stützring eingepreßt oder eingespritzt
wird. Im einzelnen kann ein solcher Stützring einen Anschlagbund und an seinen in
den Rohrstutzen hineinragenden Außenmantel Zahnprofil zum Festhalten aufweisen.
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Erfindungsgeiäß kann auch der Dichtring wenigstens einen Anschlagbund
aufweisen. In diesem Falle liegt ein Anschlagbund des Dichtringes zwischen dem Ende
des Stutzens und dem Anschlagbund des Stützringes. Ein weiterer Anschlagbund kann
außen als Anschlag des Schlauchendes dienen.
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Um die Dichtfähigkeit des Rohranschlusses zu erhöhen, kann der Außenmantel
der Rohrstutzens im Bereich des Dichtringes auch mit einer umlaufend gerillten Mantel
fläche nach Art einer Labyrinthdichtung versehen sein.
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In einem besonderen Ausführungsbeispiel ist der Dichtring in das Ende
des Schlauches bzw. in den Rohrstutzen fest einvulkanisiert.
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Ausführungsbeispiele sind in der nachfolgenden Beschreibungt die sich
auf die Zeichnung bezieht, erläutert.
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Es zeigt: ig. 1 ein erstes AusfUhrsbeispiel ii Querschnitt, Fig. 2
ein zweites Ausfilhrungsbeispiel in Querschnitt, Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel
ia Querschnitt,
Fig. 4 den Querschnitt durch einen Dichtring, Fig.
5 den Querschnitt durch einen anderen Dichtring, Fig. 6 den Querschnitt durch ein
weiteres AusfUhrungsbeispiel eines Dichtringes Fig. 7 den Querschnitt durch einen
durch einen Stützring gesicherten Rohrstutzen und Fig. 8 ein Konstruktionsdetail.
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Ein Schlauchanschluß 1 gemäß Fig. 1 besteht aus einem Rohrstutzen
2, einem Dichtring 3 aus elastischem Werkstoff, in dessen Außenmantel 4 bzw. Innenmantel
5 gleichlaufende Zick-Zack-Linien 6 eingearbeitet sind. Ein Schlauchende 7 ist über
den Rohrstutzen 2 und den Dichtring 3 gestülpt und wird in dieser Position durch
eine Schelle 8 bekannter Bauart gehalten.
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Das Schnittbild gemäß Fig 1 läßt erkennen, daß der Dichtring 3 im
Wirkungsbereich der Schelle 8 zwischen dem Rohrstutzen und dem Schlauch sitzt. Welche
Dicke der Dichtring im einzelnen Anwendungsfall zu erhalten hat, richtet sich nach
den Jeweiligen Betriebsbedingungen, wie Innendruck bzw. Temperaturunterschiede,
denen der Schlauchanschluß 1 ausgesetzt ist. Zu beachten ist, daß die Proportionen
der Einzelteile des Schlauchanschlusses 1 gemäß Fig. 1 nicht unbedingt proportional
richtig dargestellt sind.
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Fig. 1 läßt erkennen, daß der elastische Dichtring 3 aufgrund seiner
Ausbildung wie eine Labyrinth-Dichtung wirkt. Durch das Anziehen" der Schelle 8
wird auf das Schlauchende 7 und damit auf den Dichtring aus elastischem Werkstoff
ein größerer oder geringerer Druck ausgeübt. Dieser Druck braucht sich erfindungsgemäß
nicht auf eine relativ breite Fläche zu übertragen. Vielmehr entsteht durch Verwendung
des erfindungsgemäßen Dichtringes aus elastischem Werkstoff ein hoher spezifischer
Flächendruck auf den relativ geringen Spannflächen des Dichtringes. Zusätzlich schafft
der Dichtring, der in der Regel ausElastomere/Kunstgummi ohne Kaltfluß hergestellt
ist, eine
Dehnungsausgleich, der durch die unterschiedlichen Dehnungskoeffizienten
der Materialien des Schlauchanschlusses für Dichtigkeit sorgt. Der Rohrstutzen 2
ist in der Regel aus Metall, nälich Aluminium, Messingbzw. Kupfer,Stahl oder Kunststol
hergestellt. Dieses material hat einen beispielsweise an Aluminium angeglichenen
Dehnungskoeffizienten von 0,0238 mm/m.
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Stahl bzw. -legierungen weisen demgegenüber einen Dehnungskoeffizienten
von 0,0115 mm/m auf.
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Der aus purem Gummi bzw. syntetischem Gummi oder Sylikon bestehender
Schlauch 7 hat etwa einen Dehnungskoeffizienten von 0,070 mm/m Diese unterschiedlichen
Dehnungskoeffizienten sind bei Betriebstemperaturen, die normalerweise zwischen
- 250 und + 900 Cel. angenommen werden, die Ursache für das Undichtwerden des Schlauchanschlusses.
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Die Schelle 8 kann aus Stahl-Aluminium-Blech bzw Kunßtstoff o.dgl.,
bestehen Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Der Schlauchanschluß 10 weist einen Rohrstutzen 11, einen Dichtring
13 aus elastischem Werkstoff mit einem Außenmantel 14 und einem Innenmantel 15 auf,
in denen gleichlaufende Wellenlinien 16 in Form umlaufender Rillenprofile vorgesehen
sind. Gemäß Fig. 2 ist der Dichtring 13 aus elastischem Werkstoff ohne Kaltfluß
mit einem Anschlagbund 17 ausgelftistet, der a Ende des Rohrstutzens 11 anliegt.
Ein weiterer Anschlagbund 17a kann als Anschlag dem Schlauchende dienen.
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Gemäß Fig. 2 ist sodann ein Stützring 18 vorgesehen, der in den Rohrstutzen
eingefügt, vorzugsweise eingepreßt ist. Um ihm zusätzlich innerhalb des Rohrstutzens
Halt zu geben, kahn dieser Zahnprofil 12 aufweisen, mit dem das in den Rohrstutzen
hineingeschobene Znde des Stützringes 18 zusllrmenwirkt.
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Der Stützring 18 wird durch einen Anschlagbund 19 abgeschlossen, zwischen
dem und dem Ende des Rohrstutzens 11 der Anschlqbund 17 des Dichtringes 13 liegt.
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Über den Dichtring 13 ist das Schlauchende 20 geschoben und dort mit
einer s helle 21 befestigt. Der Stützring 18 kann vorgesehen sein, um den Dichtring
13 zu sichern, bzw. einen aus Kunststoff bestehenden Rohrstutzen 11 abzustützen,
um seine Verformung durch den Druck der Schelle 21 zu verhindern.
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Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem
Schlauchanschluß 23. Ein Rohrstutzen 24 mit einem Haltebund 25 und/oder umlauf enden
Rillen wird von einem Dichtring 26 aus elastischem Werkstoff umschlossen und dessen
AuBenmantel 27 umlaufende Prodile nach einer Zick-Zack-Linie 29 aufweist, wohingegen
der Innenmantel 28 umlaufende Profile nach Art einer Wellenlinie 30 aufweist. Durch
den Halteband 25 und/ oder die umlaufenden Rillen wird der Dichtring 26 gegen Verrutschen
geschützt Infolge der sinnvollen Ausbildung des Dichtringes 26 und des dadurch erzielbaren
geringen Flächendruckes, kann eine Dreht-bzw. Federschelle 32 zum Einsatz kommen,
die eine besonders leichte Montage und Demontage des Schlauchanschlusses 23 ermöglicht.
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Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Dichtringes 33
mit einem Außenmantel 34 und einem Innenmantel 35.
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Die umlaufenden rillenfbrmigen Profile dieser Mäntel können gegenläufige
Zick-Zack- bzw. Wellenlinien sein, die einander gegenüberliegende Bäuche und ebenso
einander gegenüberliegende Einschnürungen aufweisen.
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Fig. 5 deutet schließlich einen Dichtring 38 mit einem Außenmantel
39 und einem Innenmantel 40 an, deren ümlaufende Profile Trapezform 41 aufweisen.
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Fig. 6 schließlich zeigt einen Dichtring 42, der sich aus einem Metallring
43 und einem Ring aus elastischem Werkstoff 44 ohne Kaltfluß zusammensetzt. Beide
Ringe berühren sich entlang der Berührungsflächen 42a, die glatt sein konnen und
durch Kleben, Vulkanisieren od. dgl. miteinander verbunden sein können. Der Außenmantel
45 weist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 umlaufende Profile nach Art einer Wilenlinie
48 auf, wohingegen der Innenmantel 46 umlaufende Profile nach Art einer Zick-Zacklinie
47 aufweist.
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Fig. 7 zeigt ein Rohrstutzen 49 aus Kunststoff, der durch einen Stützring
50 aus Metall gesichert ist. Zusätzlich sind im Außenmantel 51 des Rohrstutzens
49 umlaufende Rillenprofile 52 eingebracht, um den Sitz des Dichtringes zu verbessern.
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Auch der Stützring 50 weist einen nicht näher bezeichneten Anschlußbund
auf.
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Auch im Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 kant die Anordnung so getroffen
sein, daß gemäß Fig. 2 der Dichtring 13 einen Anschlagbund 17 aufweist, der zwischen
dem Ende des Stutzens 11 und dem Anschlagbund 19 des Stützringes 18 liegt.
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In allen Ausführungsbeispielen kann der Dichtring 3, 13, 26, 33, 38,
42 in das Ende des Schlauches 7, 20, 31 bzw. in den Rohrstutzen 2, 11, 24, 49 fest
einvulkanisiert oder geklebt sein.
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Die Profile der Dichtringe können in der Formgebung mitlaufend bei
gleichen Wanddicken (Fig. 3, Fig. 5) oder gegenläufig (Fig. 4) ausgebildet sein.
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Von Vorteil ist, wenn das Material des Dichtringes aus Elastomere/Naturgummi
besteht.
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Fig. 8 zeigt einen Dichtring, dessen Rillen Sägezahnprofil 53 aufweisen,
die allein oder in Kombination mit den zuvor beschriebenen Rillen zum Einsatz kommen
können.