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Schlauchscheile
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Diese Erfindung befaßt sich mit einer Klemmschelle, sie befaßt sich
insbesondere aber mit einer Verbesserung an einer Schlauchschelle, die aus einem
elastischen oder federnden Blechwerkstoff hergestellt ist.
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Eine Schlauchschelle konventioneller Ausführung ist in Fig. 1A und
Fig. 1B dargestellt und dort mit der allgemeinen Hinweiszahl 1 gekennzeichnet. Diese
Schlauchschelle 1 konventioneller Ausführung besteht aus einem ringförmigen Klemmteil
2 - dieser ringförmige Klemmteil 2 hergestellt durch Biegen eines eines elastischen
oder federnden flachen Blechwerkstoffes, der eine gleichbleibende Breite B und einen
rechteckigen Querschnitt hat, aus einem Greifendeteil 3 sowie aus zwei weiteren
Greifendeteilen 3' und 3' für das Greifen und Ausdehnen des Klemmteiles 2.
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Bei Verwendung einer derart konstruierten Schlauchschelle 1 erfolgt
das Klemmen des Schlauches ganz exakt durch die Federwirkung der Schlauchschelle
1, und dies in den Schritten, in denen der eine Endteil 3 derart den anderen Greifenden
3' und 3' in der Richtung der mit Fig. 1B wiedergegebenen und einander gegenläufigen
Pfeilen gegen die Federkraft der Schlauchschelle 1 angenähert wird, wobei der Durchmesser
des Klemmteiles 2 erweiter wird, wobei dann der Schlauch - (dieser Schlauch ist
nicht dargestellt) - in den derart ausgeweiteten
Klemmteil 2 hineingeschoben
wird, wobei schließlich dann die Greifenden 3 sowie 3' und 3', die einander angenähert
waren, wieder freigelassen werden. Es entspricht nun aber dem allgemeinen Kenntnisstand,
daß dann, wenn zur Erweiterung des Durchmessers des Klemmteiles 2 die beiden Greifenden
3 sowie 3' und 3' einander nähergebracht werden, entsprechend dem zeitlichen Ablauf
der Annäherung der Greifenden an den verschiedensten Stellen des Klemmteils die
unterschiedlichsten Belastungen oder mechanischen Spannungen erzeugt und hervorgerufen
werden, und bei diesen Stellen handelt es sich um jene Stellen oder Positionen,
die am Klemmteil 2 mit den Buchstaben a, b, c und d gekennzeichnet sind. Größere
Belastungen oder mechanische Spannung entstehend nacheinander in der Reihenfolge
der zum Klemmteil 2 gehörenden Stellen oder Positionen a, b, c und d. Die dem Stand
der Technik entsprechende Schlauchschelleil weist deshalb den großen Nachteil auf,
daß dann, wenn die Klemmkraft vergrößert wird, ganz besonders die Belastung oder
die mechanische Spannung an der Stelle oder Position d des Klemmteiles maximale
Werte annimmt, wodurch sehr oft eine plastische Verformung mit einem nachfolgenden
Bruch an der Stelle oder Position d des Klemmteiles 2 verursacht wird.
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Um die Nachteile und Probleme im Zusammenhang mit der Schlauchschelle
konventioneller Art zu beheben, sind bereits einige Lösungsvorschläge vorgebracht
worden. So ist eine Schlauchschelle 1 ent-
wickelt und in Vorschlag
gebracht worden - diese Schlauchschelle ist mit Fig. 3A und Fig. 3B dargestellt
und dort mit der allgemeinen Hinweiszahl 1 gekennzeichnet, für die ein elastisches
und federndes Blechelement 5 verwendet worden ist, das über die Länge des Klemmteiles
2 hinweg in der Breite B variiert. Die mit Fig. 4 dargestellte vorgeschlagene andere
Schlauchschelle 1 weist einen Verstärkungswulst 6 auf, welcher an der Stelle, in
der im Klemmteil 2 die größte Belastung oder größte mechanische Spannung zu erwarten
ist, der Außenfläche im wesentlichen in deren mittleren Teil zugeordnet ist. Ein
anderer Vorschlag stellt sich wiederum als eine mit Fig. 7 dargestellte Schlauchschelle
1 dar, bei der jeweils ein im wesentlicher dreiecksförmiger Ausschnitt jeweils in
der Nähe des einen Greifendes 3 und der anderen Greifenden 3' und 3' in die Schlauchschelle
1 - dort, wo geringere Verformungswiderstände gegeben sind - eingearbeitet ist.
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Bei all den vorgeschlagenen Lösungen zum Abstellen der Nachteile der
konventionellen Schlauchschelle sind, was die Konstruktion und die Formgebung betrifft,
jedoch nicht exakt in Ansatz gebracht worden das Biegemoment und die Axialkraft,
die aufgrund der an den -Greifenden einwirkenden Klemmkraft an den jeweils zutreffenden
Stellen und Positionen des Klemmteiles hervorgerufen und erzeugt werden.
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Das hatte zur Folge, daß an den zutreffenden Stellen und Positionen
die Belastungen oder mechanischen
Beanspruchungen der zu den Schlauchschellen
gehörenden Klemmteile stark variierten. Dies läßt befürchten, daß eine Beanspruchung
des Klemmteiles über die zulässige Beanspruchung hinaus beim Erweitern des Durchmessers
des Klemmteiles von Schlauchschellen konventioneller Ausführung eine plastische
Verformung entsteht. Darüber hinaus läßt sich bei den konventionellen Schlauchschellen
die Rundhaltigkeit des Klemmteiles nur schwer beim Einspannen und Einklemmen eines
Schlauches bewahren.
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Die Erfindung stellt sich somit die nachstehend angeführten Aufgaben:-Im
wesentlichen eine Schlauchschelle zu schaffen, welche die zuvor angeführten Nachteile
der konventionellen Schlauchschelle nicht mehr aufweist.
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Eine Schlauchschelle zu schaffen, bei welcher die plastische Verformung,
die bei der Schlauchschelle konventioneller Art dann zustande kommt, wenn der Durchmessers
des Klemmteiles ausgeweitet wird, exakt vermieden wird.
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Eine Schlauchschelle zu schaffen, welche sehr leicht in eine bevorzugte
Form gebracht werden kann.
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Eine Schlauchschelle zu schaffen, in der ein Ausgleich der in den
verschiedenen Stellen oder Positionen des Klemmteiles erzeugten Beanspruchungen
oder mechanischen Spannungen stattfinden kann.
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Eine Schlauchschelle zu schaffen, bei der die Rundheit des Klemmteiles
auch zum Zeitpunkt des Einspannen eines Schlauches beibehalten werden kann.
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In einem Aspekt löst die Erfindung die ihr gestellte Aufgabe dadurch,
daß sie eine verbesserte Schlauchschelle mit einem bauchigen Teil vorsieht, der
im Bereich des Klemmteiles eine größere Breite hat und derart geformt und ausgeführt
ist, daß, verursacht von dem Biegemoment und von der Axialkraft an der Stelle d
- woe ein höheres Biegemoment und eine größere Axialkraft als sonst wirksam sind,
eine konstante Beanspruchung erzeugt wird, d.h. daß die maximale Beanspruchung auf
die jeweiligen Stellen und Positionen des Klemmteiles übertragen wird.
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Gegenstand der Erfindung ist somit eine Schlauchschelle mit einem
bauchigen Teil, der an einer vorgegebenen Stzelle eines Klemmteiles eine größere
Breite hat und derart geformt und ausgeführt sit, daß er dort ei:ne vom Biegemoment
und von der Axialkraft verursachte Beanspruchung hervorruft und erzeugt, wo auf
den Klemmteil die maximale Beanspruchung einwirkt. Zur Schlauchschelle gehören:
ein ringförmiger Klemmteil, ein Ende mit einem Greifteil und ein Ende mit zwei Greifteilen
zum Erwei-;kern des Durchmessers des Klemmteiles. Damti wird im Vergleich mit der
Schlauchschelle konventioneller Art eine plastische und bleibende Verformung dann
vermieden, wenn zum Einspannen des Schlauches der Klemmteil der Schlauchschelle
im Durchmesser erweitert wird.
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Die Erfindung wird nachstehend nun anhand des in Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles (der in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele) näher
erläutert. Die Zeichnung zeigt in:-
Fig. 1A und 1B Draufsicht und
perspektivische Darstellung des Entwicklungszustandes und Montagezustandes der konventionellen
Schlauchschelle.
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Fig. 2 Eine Darstellung der jeweils zutreffenden und zum Klemmteil
der konventionellen Schlauchschelle gehörenden Stellen und Positionen a bis d.
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Fig. 3A und 3B Darstellungen ähnlich Fig. 2A und Fig. 2B eines anderen
Ausführungsbeispieles einer Schlauchschelle konventioneller Ausführung.
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Fig. 4 und 5 Konventionelle Schlauchschellen anderer Ausführung in
perspektivischer Darstellung.
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Fig. 6A Eine Draufsicht auf den abgewickelten Zustand einer bevorzugten
Ausführung der Schlauchschelle dieser Erfindung.
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Fig. 6B Die Schlauchschelle dieser Erfindung in perspektivischer Darstellung.
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Fig. 7A und 7B Diagramme zur Erläuterung der Berechnungsgleichungen
für die Berechnung der Belastunden und Beanspruchungen in den verschiedenen Stellen
und Positionen des zur Schlauchschelle gehörenden Klemmteiles.
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Fig. 8 Ein Diagramm mit Darstellung der Belastungen und Beanspruchungen
in verschiedenen Winkelpositionen des Klemmteiles von der Position d der Schlauchschelle.
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Wie nun aus der Zeichnung und insbesondere aus Fig.
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6A und Fig. 6B - Fig. 6A und Fig. 6B zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Erfindungsgegenstandes Schlauchschelle - hervorgeht, besteht die mit der allgemeinen
Hinweiszahl 11 gekennzeichnete Schlauchschelle aus einem ringförmigen Klemmteil
12 sowie aus einem Endteil mit einem Greifende 13 und aus einem Endteil mit zwei
Greifenden 13'. Der ringförmige Klemmteil 112 wird entsprechend Fig. 1B dadurch
hergestellt, daß ein elastisches und flaches Blechwerkstück 14 unter Verwendung
einer Presse oder einer formgebenden Maschine in eine dem Außendurchmesser eines
einzusetzenden Schlauches entsprechende Kreisform gebracht wird, um dann über das
eine Endteil mit dem einem Greifende 13 und über das andere Endteil mit den beiden
Greifenden 13' und 13' festgeklemmt zu werden. Die beiden Endteile 13 und 13' dienen
der Ausdehnung und Erweiterung des Durchmessers des Klemmteiles 12.
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Die Breite B des Klemmteiles 12, das die vorerwähnte Schlauchschelle
11 bildet, wird in vorteilhafter Weise wie folgt erhalten.
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Für die Berechnung der Spannungen, d.h. der mechanischen Spannungen
r; 1 und v 2 die jeweils den Spannungen entsprechen, welche an der äußeren Umfangsfläche
und an der inneren Umfangsfläche der Schlauchschelle 11 dieser Erfindung erzeugt
werden, wird angenommen, daß es sich bei der Schlauchschelle 11 um Biegeträger handelt.
Au.s diesem Grunde können für die Berechnung der mechanischen Spannungen & 1
und a 2 die nachstehend angeführten Gleichungen herangezogen werden:-
In die Gleichungen sind die mit Fig. 7A angeführten Größen eingesetzt:-A = Querschnittsfläche
= Breite B x Dicke t.
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N = Axialkraft/Längskraft, die auf den berechneten Querschnitt einwirkt.
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M = Biegemoment, das auf den berechneten Querschnitt einwirkt.
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= Biegeradius/Krümmungsradius der Neutralachse des Biegeträgers Pg
= r.
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el = Abstand der. Neutralachse von der äußeren Umt fangsfläche =
-- .
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2 e2 = Abstand der Neutral achse von der inneren Umfangsfläche =
2 2 k = Konstante.
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Das Biegemoment M und die Axialkraft/Längskraft N, die auf die jeweils
zutreffenden Stellen oder Positionen des zur Schlauchschelle gehörenden Klemmteiles
einwirken, erhält man anhand von Fig. 7B mit den nachstehend angeführten Gleichungen:-M
= -W . r (1 + cos 0) ..... (3) N = W . cos 8 ..... (4)
Das Symbol
W steht dabei für die Klemmkraft des Klemmteiles, wenn zur Aufnahme des Schlauches
die beiden Endteile mit den Greifende 13 und mit den Greifenden 13' und 13' einander
nähergebracht worden sind. Wie aus Fig. 8 hervorgeht, ist der Klemmteil 12 derart
ausgeführt, daß er sich in einem Zustand des Spannungsausgleiches befindet und eine
bauchige Form hat, und zwar an der Stelle oder Position, in welcher die mechanischen
Spannungen # 1 und g 2 s welche in der äußeren Umfangsfläche und in der inneren
Umfangsfläche der Schlauchschelle 11 erzeugt werden, einen vorgegebenen Bezugswert
überschreiten, mit einer Breite Bdie anhand der nachstehend angeführten Gleichung
berechnet werden kann, die zulässigen Spannungen sind 8 1 und d 2 . Dabei werden
insbesondere die mit Gleichung (3) und Gleichung (4) für M und N ermittelten und
berechneten Werte in die Gleichungen (1) und (2) eingesetzt. Die Breite B des zur
Schlauchschelle 11 gehörenden Klemmteiles wird dabei im Hinblick auf die Bezugswerte
6 1 und a 2 unter Anwendung der nachstehend angeführten Gleichungen wie folgt berechnet:-
oder
Damit kann die Breite des Klemmteiles 12 der Schlauchschelle 11
für den Bereich, bei dem dann, wenn die Breite B.konstant gehalten wird, die Beanspruchung
den Elastizitätsgrenzwert erreicht, unter Verwendung der Gleichugn (5) oder der
Gleichung (6) berechnet werden, und Zwar für die Breiten an den verschiedenen Stellen
oder Positionen des Klemmteiles 12 als Ausbuachung mit der Breite B, so wie dies
mit Fig. 6A dargestellt ist.
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In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die unter Anwendung
der Gleichung (5) oder Gleichung (6) berechnete Breite nicht für den gesamten U-mfangsbereich
des Klemmteiles ll.der SchTauchschelle 11 Anwendung findet, weil sonst - d.h. dann,
wenn die gesamte Peripherie des Klemmteiles für den Zustand des Beanspruchungsgleichgewichtes
ausgeführt ist, die Breite B in der Nachbarschaf des Endteiles 13 und der Endteile
13' und 13' nur eine geringfügige Uiegespannuny hat und die Axialkraft sehr -klein
werden würde, was kein.en -p#aktischen Sinn ausmachen würde.
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Weil nun die Schlauchschelle - und dies sollte aus der bisher gegebenen
Beschre-ibung klar sein - im Bereich des ,slemmteiles derart konstruiert und ausgelegt
ist, daß in einer vorgegebenen Position, in welcher ein höheres Biegemoment und
eine stärkere Axialkraft oder Längskraft von der Klemmkraft erzeugt werden, die
auf die Endteile mit den Greif- -enden einwirkt, wobei das Biegemoment und die Axialkrat/Längsk-raft
größer sind -als vorgegebene Werte,
der Klemmteil in Breite und
Form derart bestimmt und festgelegt wird, daß die Spannungswerte, die theoretisch
für einen Biegeträger berechnet werden, in diesem Teil zum Ausgleich gebracht werden
und der bauchige Teil in der entsprechenden Breite ausgeführt wird. Dadurch kann
die plastische Verformung oder bleibende Verformung, welche in der konventionellen
Schlauchschelle dann erzeugt wird, wenn der Durchmesser des Klemmteiles ausgeweitet
wird, vermieden werden. Dadurch kann die Schlauchschelle sehr leicht in die bevorzugte
Form gebracht werden. Dadurch können die mechanischen Spannungen, die in den verscheidenen
Stellen und Positionen e-rzeugt werden, ausgeglichen werden. Dardurch kann weiterhin
auch die Rundhaltigkeit des Klemmteiges auch dann erhalten werden, wenn der Schlauch
eingesetzt und eingeklemmt wird.
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L e e r s e i t e