DE3235146C2 - Anschluß eines flexiblen Schlauches an ein Rohr und Verfahren zur Herstellung eines Anschlußrohrendes für den Anschluß eines Schlauches - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum Anschließen eines flexiblen Schlauches an ein Rohr, vorzugsweise in Landfahrzeugen zur Verbindung eines Wasserkühlers mit einer Brennkraftmaschine, wobei ein Schlauchende über das Anschlußrohrende geschoben und mit Hilfe einer Presse, z.B. einem Schellband unter Herstellung einer Abdichtung zusammengezogen wird, ist gemäß Fig. 1 vorgesehen, daß unter Verwendung eines thermoplastischen Rohres (1) mit einem außen kalibrierten und mit Hilfe einer steifen Innenhülse (9) wenigstens auf einem ringförmigen Abschnitt (L2) in einem ein Mehrfaches der Rohrwandstärke (d3) ausmachenden Abstand (C) von sei ner Stirnseite (8) nach außen verformten Anschluß rohr ende (2) das Schlauchende (23) über den von dem ringförmigen Ab schnitt (L2) gebildeten Rohrwulst (19) verbracht und hinter diesem die Presse (24) über der Hülse (9) angebracht wird.

Description

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den Bauelemente, welche auch bei hohen Wärmebela-Jtungen nur wenig nachläßt. Die Kraft einer Presse läßt sich dementsprechend besser ausnutzen, so daß sich die gewünschte verlängerte Lebensdauer des Schlauchanschlusses ergibt

Die Ausführungsformen der Erfindung eignen sich insbesondere für die Anwendungen auf Verbindungen des vorn in Kraftfahrzeugen eingebauten Blockkühlers mit der im Heck, gegebenenfalls auch als Mittelmotor eingebauten Brennkraftmaschine durch Rohre. Hierfür hat man bislang Stahlrohre vorgesehen, die aber verschiedene Nachteile aufweisen, welche einerseits durch den relativ komplizierten Rohrverlauf bedingt sind und sich andererseits aus dem Rohrwerkstoff ergeben; Stahlrohre sind nämlich schwer und müssen verzinkt sein. Werden solche Stahlrohre durch Kunststoffrohre ersetzt, ergebt sich der Vorteil einer Gewichtsverminderung, aber auch der, daß die Rohre u. a. den betrieblichen Anforderungen besser gewachsen sind; sie sind nämlich schlagfest und daher relativ unempfindlich gegen Steinschlag, dem sie aufgrund ihrer Verlegung an der Karosserie des Fahrzeuges ausgesetzt sind.

Schwierigkeiten machen in solchen Anwendungsfällen aber die Schlauchanschlüsse. Das beruht u. a. auf den Dauerwechselbeanspruchungen durch die unvermeidlichen Schwingungen der Rohre und darauf, daß infolge des Überdruckes im Kühlsystem, der z. B. bei ca. 2,5 bar liegen kann, auch im Kühlmittel erhöhte Temperaturen von z. B. 135 Grad C auftreten können. Bei solchen Temperaturen können thermoplastische Rohre bereit einen wesentlichen Teil ihrer Festigkeit einbüßen. Es hat sich nun überraschend herausgestellt, daß die Erfindung eine Schlauchverbindung zuläßt, die den Beanspruchungen gewachsen ist Einer der Gründe hierfür liegt offenbar darin, daß der erfindungsgemäße Schlauchanschluß die Rohrform im wesentlichen unverändert beläßt und das Rohr im Bereich des Schlauchanschlusses durch die Innenhülse aussteift. Dadurch können trotz der Wärmebelastung im Betrieb Formänderungen am Anschlußende des Rohres vermieden werden, die eine Lockerung des Schlauchanschlusses zur Folge haben könnten.

Vorzugsweise und gemäß einem weiteren Merkmal der Vorrichtung beträgt der Abstand der satteldachförmigen Erhebung von der Stirnseite der Hülse das 2,5 bis 3fache der Rohrwanddicke. Dadurch wird gewährleistet, daß der sich an den Doppelkegelmantel anschließende und bis zur Stirnseite des Anschlußrohrendes erstreckende Rohrabschnitt vollflächig und daher kraftschlüssig auf der Hülse aufliegt. Geringere Abstände führen dagegen zu Spaltbildungen zwischen Rohr und Hülse, welche den Sitz der Hülse im Anschlußrohrende schwächen und zu Versagern führen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird bei diesen Anwendungsfällen zweckmäßig so ausgeführt, da3 man das jeweilige Anschlußrohrende auf eine bestimmte Temperatur bringt; das geschieht vorzugsweise durch Heißluft oder Infrarotstrahlung, um das örtliche Ansengen des Anschlußrohrendes zu verhindern. Die Endtemperatur richtet sich hierbei nach dem angestrebten Zustand des Anschlußrohrendes für das Einbringen der Hülse und ist daher materialabhängig. Das Anschlußrohrende muß zu diesem Zweck zwar leichter bildsam sein als im kalten Zustand, d. h. unter Normaltemperatur, darf jedoch nicht in sich zusammenfallen. Es muß vielmehr die Beanspruchungen bei einem Eintreiben der Hülse noch aushalten. Bei Polyäthylen der für solche Rohre üblichen Zusammensetzung ist der ideale Zustand des Rohrwerkstoffes dann bei etwa 130 Grad C erreicht Dann läßt sich die Hülse eintreiben und das Rohr bildet den Rohrwulst aus.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß ein Rohrwulst die besten Ergebnisse zeigt, zwei oder mehr Rohrwulste jedoch die Festigkeit der Schlauchverbindung stark reduzieren. Obwohl diese Erscheinung nicht vollständig geklärt ist, beruht sie wahrscheinlich auf dem Formschluß der Hülse mit dem Rohr im Bereich des Wulstes und dem Kraftschluß der beiderseits anschließenden Hülsenabschnitte mit dem Anschlußrohrende, der bei einem Wulst besser als bei mehreren Wulsten ausfällt

Vor dem Einpassen der Hülse in das Anschlußrohrende führt man zweckmäßig einen weiteren Verfahrensschritt aus. Hierbei wird das Anschlußrohrende außen kalibriert Einerseits werden dadurch die aus der Herstellung des Rohres resultierenden Maßabweichungen und etwa aufgetretene Ovalitäten der Rohrmantelfläche rückgängig gemacht Solche Abweichungen können insbesondere beim Extrudieren auftreten, wobei extrudierte Rohre wegen ihrer besonderen Eigenschaften für die geschilderte Anwendung der Erfindung häufig allein geeignet sind. Das Kalibrieren kann mit einer Hülse vorgenommen werden, in die man das zu kalibrierende Rohrende einschiebt

Von besonderer Wichtigkeit ist allerdings ein weiterer Verfahrensschritt, mit dem die an den Doppelkegelmantel sich anschließende Rohrfläche durch Kalibrieren in die Form eines Zylinders verbracht wird. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß die Presse nur bei genauer Zylinderform des Anschlußrohrendes hinter dem Wulst eine vollflächige Auflage erhält und daß dies seinerseits entscheidend für die Dauerhaftigkeit des Anschlusses ist.

Eine Ausführung des erfindungsgemäßen Schlauchanschlusses wird im folgenden anhand der Figuren in der Zeichnung näher erläutert, es zeigt

F i g. 1 schematisch, d. h. unter Fortlassung aller für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Einzelheiten sowie in abgebrochener Darstellung und im Längsschnitt einen Anschluß gemäß der Erfindung, und

F i g. 2 eine Hilfsvorrichtung, mit der der Durchmesser A des Wulstes auf dem Rohr 2 kalibriert werden kann, ebenfalls im Längsschnitt.

Ein allgemein mit 1 bezeichnetes, z. B. aus einem thermoplastischen Kunststoff extrudiertes Rohr weist ein Anschlußrohrende 2 für einen Schlauch 3 auf. Der Schlauch besteht seinerseits aus einem thermoplastischen Kunststoff bzw. einem kautschukelastischen Werkstoff, ist also flexibel ausgebildet. Das thermoplastische Rohr hat einen Außen-Durchmesser D1 und eine Wandstärke t/3. Der lichte Innendurchmesser des Schlauchs entspricht D1 mit geringer Toleranz. Die in Fig.2 wiedergegebene Vorrichtung kalibriert den Wulstdurchmesser A auf ein vorgegebenes Maß, das erforderlich ist, um den Schlauch 3 mit seinem Innendurchmesser D1 und Toleranz paßgerecht aufschieben zu können. Die Vorrichtung besteht aus einer Metallhülse 4, die an einem Einführungsende einen Innenkonus 6 aufweist. Dieser stellt einen Übergang von der größeren Wandstärke dam rückwärtigen Ende 7 der Vorrichtung 4 auf die kleinere Wandstärke d 1 am Stirnende 5 dar. Der Durchmesser A ist auf einer Teillänge L der Vorrichtung 4 gegeben.

Das z. B. mit Heißluft erwärmte Anschlußende 2 des Rohres 1 wird mit seiner Stirnseite 8 (F i g. 1) nach vorn in die Kalibriervorrichtung über den Konus 6 eingestoßen. Dabei tritt eine Verformung der Rohroberfläche am Wulstdurchmesser A auf. so daß sich der vnri?effehe-

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ne Außendurchmesser des Wulstes ergibt. ·;

In einem Abstand C von der Stirnseite 15 der Hülse 9 §;

erhebt sich ein ringförmiger, satteldachförmiger Wulst |4

16 von der sonst glatten Außenmantelfläche 14. Dieser |

Wulst wird bei der Herstellung der Hülse 9 ausgearbei- 5 i.

tet f

In das z. B. mit Heißluft erwärmte Anschlußende 2 ;■

des thermoplastischen Rohres 1 wird die Hülse 9 eingebracht. Die Fase 12 erleichtert diesen Vorgang. Hierbei verformt der Wulst 16 das Anschlußende 2 auf einem io ringförmigen Abschnitt, der allgemein mit 17 bezeichnet ist und eine Länge L 2 aufweist Auf der Außenmantelfläche 18 des Rohres 1 entsteht auf diese Weise ein Rohrwulst 19 vom doppelt konischem Außenumriß.

Der Abstand C des Wulstes, d. h. der höchsten Erhe- 15 bung des Doppelkonus 19 von der Stirnseite 8 des An- jf

schlußendes 2 soll das 2,5-3fache der Wandstärke c/3 }

des Anschlußendes 2 betragen. Wird dieses Maß we- ,

sentlich unterschritten, so kann zwischen dem vorderen ;>

Ende der Hülse 9 bei 15 und der Stirnseite 8 des An- 20 schlußendes 2 ein ringförmiger Spalt auftreten, so daß sich das Anschlußende 2 nicht fest an die Hülse 9 anlegt f

Über den Wulst hinweg wird das Ende 23 des Schlauches 3 geschoben. Dann wird die vorher angebrachte Presse, d. h. ein Schellband 24 über der Hülse ange- 25

bracht und festgezogen. Es ergibt sich dann die aus der i"

Darstellung der F i g. 1 ersichtliche Dichtfläche. .

Der Bereich zwischen der satteldachförmigen Erhebung 16 der Hülsenaußenmantelfläche 14 und dem inne- Ϊ ren Hülsenende 11 dient also als Auflagefläche für die 30 Presse 24. ^f

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

so

Claims (6)

34 35 146 1 2 Motor und damit den Betrieb des Fahrzeuges schwer Patentansprüche: gefährden. Es ist bekannt, die Verbindungsschläuche mit Hilfe

1. Anschluß eines flexiblen Schlauches an ein von Schellbändern auf den aus Metall bestehenden Rohr, vorzugsweise in Landfahrzeugen zur Verbin- 5 Rohren zu befestigen (DE-GM 75 41 277.0). Hierbei dung eines Wasserkühlers mit einer Brennkraftma- wird der Schlauch auf das betreffende Rohrende zufgeschine, wobei das Ende des Schlauches das An- schoben und die vorher auf dem Schlauch locker angeschlußrohrende, das in einem ein mehrfaches der brachte Schelle über dem Rohrende festgezogen. Hier-Rohrwandstärke ausmachenden Abstand von der aus ist es weiter bekannt, das Anschlußrohrende in ei-Rohrstirnfläche einen nach außen vorstehenden io nem ein mehrfaches der Rohrwandstärke ausmachenringförmigen Rohrwulst aufweist, übergreift und mit den Abstand von der Rohrstirnfläche mit einer nach Hilfe einer Presse, z. B. eines Schellenbandes, hinter außen vorstehenden ringförmigen Wulst zu versehen, dem Rohrwulst unter Herstellung einer Abdichtung über die der Schlauch geschoben wird und hinter welzusammengezogen ist, dadurch gekenn- chem die Presse das Schlauchende zusammenzieht zeichnet, daß das Anschlußrohrende aus einem 15 Hierbei verformt sich das Schlauchmaterial und ergibt thermoplastischen Rohr (2) besteht, in dessen Ende an dieser Stelle eine Dichtung entsprechender Breite, eine steife (Metall-)Hülse (9) deiart eingebracht ist, Nachteilig wirkt sich das stark unterschiedliche Verfordaß sie mit einer satteldachförmigen Erhebung (16) mungsverhalten, insbesondere unter Wärmebelastung ihrer Außenmantelfläche (14) formschlüssig in die der miteinander abdichtenden Werkstoffe von Rohr und innere Aufwölbung der Rohrwulst (19) eingreift und 20 Schlauch aus. Dadurch wird der Schlauch insbesondere sich mit einem an die Erhebung (16) axial nach innen der das zurückzukühlende Wasser dem Blockkühler zuanschließenden zylindrischen Teil bis in den von der führende Schlauch hoch beansprucht und ermüdet, was Presse (24) umgriffenen Bereich erstreckt von außen meistens nicht rechtzeitig erkannt werden

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- kann. Deswegen müssen die Schläuche in regelmäßigen zeichnet, daß der Abstand (C) der satteldachförmi- 25 Abständen erneuert werden oder es kommt während gen Erhebung (16) von der Stirnseite (8) der Hülse der Fahrt zu Schlauchbrüchen, die den Motor des Fahrdas 2,5 bis 3fache der Rohrwanddicke (d3) beträgt zeuges wegen des plötzlichen Kühlwasserverlustes

3. Verfahren zur Herstellung eines Anschlußrohr- stark gefährden.

endes für den Anschluß eines Schlauches gemäß An- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

Spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das 30 Schlauchanschluß der bezeichneten Art zu schaffen,

Ende des thermoplastischen Rohres (2) durch Er- welcher bei ausreichender Dichtigkeit auch bei hohen

wärmen plastifiziert wird und in das plastifizierte Temperaturen festsitzt und an der Abdichtungsstelle

Rohrende die steife Innenhülse (9) eingeschoben den Schlauch weniger stark belastet, so daß eine vergrö-

wird. Berte Lebensdauer des Anschlusses erwartet werden

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn- 35 darf.

zeichnet, daß das Erwärmen des thermoplastischen Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit dem

Rohrendes mit Hilfe von Heißluft oder durch Infra- Merkmal des Anspruches 1 gelöst Eine zweckmäßige

rotstrahlung vorgenommen wird. Ausführungsform des Anschlußrohrendes sowie ein

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 4, Verfahren zur Herstellung eines Anschlußrohrendes für dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einpassen der 40 den Anschluß eines Schiauches sind Gegenstand der Innenhülse (9) das thermoplastische Rohr (2) auf den Unteransprüche.

Wulstdurchmesser (A) kalibriert und danach doppelt Die Verwendung eines thermoplastischen Rohres bekonisch verformt wird. deutet zunächst eine Angleichung der für die Dauerhaf-

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, tigkeit und die Dichtigkeit des Anschlusses entscheidendadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einpassen 45 den Materialeigenschaften von Schlauch und Rohr ander Innenhülse (9) in das Ende des thermoplastischen einander. Dadurch werden die Beanspruchungen des Rohres (2) der am Wulst anschließende und als Sitz Schlauches erheblich herabgesetzt. Andererseits ist ein für die Presse (24) dienende Rohrabschnitt auf die Kunststoffrohr unter erhöhten Temperaturen auch we-Form eines Zylinders kalibriert wird. niger fest als ein Metallrohr, was durch die Verwendung

so einer Innenhülse ausgeglichen wird. Durch diese wird

die durch die bei erhöhten Temperaturen auftretende

Plastifizierung des Kunststoffrohres auftretende Deformation des Anschlußrohrendes ausgeschlossen, ohne

Die Erfindung betrifft den Anschluß eines flexiblen daß der Schlauch mit dem Material der Hülse zur BeSchlauches an ein Rohr, vorzugsweise in Landfahrzeu- 55 rührung kommt.

gen zur Verbindung eines Wasserkühlers mit einer Diese Hülse übernimmt es ferner, das Anschlußrohr-

Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des An- ende auf dem ringförmigen Abschnitt zu dem Rohrwulst Spruches 1. zu verformen, über den das Schlauchende verbracht und

Konstruktionsbedingt befinden sich zwischen dem hinter dem die Presse angebracht wird. Auf diese Weise Kühler und dem Motor eines Kraftfahrzeuges größere 60 ergibt sich eine vergrößerte effektive Dichtungsbreite Abstände, die man mit Rohren und Schläuchen über- für den Einbau und den Betriebszustand. Dabei sorgt brückt. Bei den üblichen Blockkühlern von Kraftfahr- der Abstand des ringförmigen Abschnittes bzw. des zeugen treten zwischen Inbetriebnahme und Abschal- Rohrwulstes von der Stirnseite des Anschlußrohrendes tung des Motors erhebliche Temperaturunterschiede im dafür, daß sich das Kunststoffrohr auf seiner gesamten Kühlwasser und in der Umluft auf. Das erschwert das 65 Länge der Hülse anlegen kann, so daß sich das An-Abdichten der Schlauchanschlüsse erheblich, deren schlußrohrende in den Schlauch verbringen läßt. Dichtigkeit und fester Sitz jedoch entscheidend sind, um Ein derartiger Schlauchanschluß hat eine relativ gro-

Kühlwasserverluste zu vermeiden, die ihrerseits den ße Formänderungsfestigkeit der miteinander abdichten-