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Rohrabschluss zum Anschluss an einen Schlauch, Schlauch-
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verbinder mit mindestens zwei Rohrabschlüssen und Verbindung eines
Schlauches mit einem Rohrabschluss Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rohrabschluss
zum Anschluss an einen Schlauch aus flexiblem Material, mittels mindestens einer
das über den Rohrabschluss geschobene Schlauchende radial an ersterem festspannenden
Klemme sowie einen Schlauchverbinder mit mindestens zwei Rohrabschlüssen und eine
Verbindung eines Schlauches mit einem Rohrabschluss.
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An die Verbindungstechnik von Rohren aus hartem Material und Schläuchen
aus flexiblem Material werden insbesondere dann hohe Anforderungen gestellt, wenn
eine solche Verbindung im Betrieb Wechselbelastungen, insbesondere bei hohen Drücken
unterworfen ist, sei dies durch mechanische Vibrationen, oder, und vor allem, durch
wechselnden Mediumsdruck. Die Probleme, die sich dabei stellen sind, dass einerseits
eine hohe Dichtigkeit der Verbindung sichergestellt werden muss, was durch eine
entsprechend starke mechanische Flächenpressung zwischen Schlauch und Rohrabschluss
realisiert wird, dass aber anderseits Wechselbeanspruchungen zu achsialen Schlauchbewegungen
relativ zum Rohrabschluss führen, die zu Durchscheuern und/oder Ermüdungserscheinungen
des Schlauchmaterials, und, nach entsprechend langen Betriebs zeiten, zur Beeinträchtigung
der Dichtigkeit führen. Es ist deshalb versucht worden, derartig hochbeanspruchte
Verbindungen dadurch zu realisieren, dass einerseits in den Schlauch eine Hülse
des
Rohrabschlusses eingepresst wird, anderseits um den Schlauch
eine Pressbüchse, beide mit relativ langer Achsialausdehnung.
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Derartige Presshülsenverbindungen sind vom Materialaufwand wie auch
vom Montageaufwand her einerseits aufwendig, anderseits können gerade durch die
äussere Presshülse, insbesondere an deren schlauchseitigem Abschluss, Einpressungen
in den Schlauch mit Kerbwirkung auftreten, die dort zu entsprechend raschen Ermüdungserscheinungen
des Schlauchmaterials führen.
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Es sind auch Rohrabschlussnippel bekannt, die eine im Durchmesser
erweiterte Aufsteckpartie aufweisen, woran eine kleindurchmesserigere achsial ausgedehnte
Partie folgt, die ihren Abschluss in einem Ringwulst findet.
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Herkömmlicherweise werden hier ebenfalls Klemmen vorgesehen, die jedoch
so auf den auf dem Nippel aufgesteckten Schlauch angebracht werden, dass ihr Druck
bezüglich des Nippels auf die kleindurchmesserigere Zwischenpartie zur Wirkung kommt.
Bei hohen Wechselbelastungen ist auch bei derartigen Rohrabschlüssen mit Durchscheuer-Erscheinungen
des Schlauchmaterials zu rechnen, indem das unter Wechseldruckbeanspruchung stehende
Medium genügend achsiale Angriffsflächen am Abschluss findet, um die Schlauch/Nippelverbindung
mechanisch hin und her zu bewegen.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt einen Rohrabschluss eingangs genannter
Art zu schaffen, welcher, bei einfacher Montage, und relativ kostengünstiger Herstellung
auch
bei hohen Wechselbeanspruchungen lange Betriebszeiten sicherstellt,
unter Einhaltung strenger Dichtigkeitsanforderungen.
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Dies wird dadurch erreicht, dass der Rohrabschluss an seiner Aussenperipherie
entlang Mantellinien mehrere hintereinander gestaffelte, in einer Projektion auf
eine zur Rohrabschlussachse senkrechte Ebene umlaufende Wülste aufweist, mit einem
im Längsschnitt je mindestens nahezu symmetrisch zu achssenkrechten Ebenen geformten
Wulstprofil.
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Durch das Vorsehen mehrerer Wülste in Achsialrichtung hintereinander
werden mehrere ringförmige Auflageflächen für einen aufgesteckten Schlauch geschaffen.
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Damit ist die Möglichkeit gegeben, eine vorzusehende Klemme auf der
mit Wülsten versehenen Partie zu positionieren.
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Durch die zu entsprechenden achssenkrechten Ebenen symmetrisch geformten
Wulstprofilen werden grundsätzlich bei Aufbringen der Bride, wie erwähnt, praktisch
rein radial auf das Schlauchmaterial wirkende Druckkräfte erzeugt, die einem Durchscheuern
des Schlauchmaterials nicht so Vorschub leisten, wie dies bei asymmetrischer Wulstprofilierung,
beispielsweise widerhakenförmig, der Fall ist.
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Die mehreren hintereinander gestaffelten Wülste ergeben auch ein optimales
Anpressflächen/Dr#ckmedium-Angriffsflächen-Verhältnis-, indem praktisch lediglich
der vom Schlauch her gesehene erste Wulst für das Medium achsiale Angriffsflächen
bietet oder nur die Abschluss-Stirnfläche.
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Dadurch, dass die Wülste durch mindestens einen gewindeartigen Zug
gebildet werden, wird die Montagearbeit erleichtert. Obwohl eine derartige Ausbildung
bei gewissen Beanspruchungen bereits zu befriedigenden Resultaten führt, muss hier
berücksichtigt werden, dass die achsiale Komponente des gewindeartigen Wulstzuges
einer achsialen Relativbewegung von Schlauch und Rohrabschluss Vorschub leisten
kann und durch das Gewinde ein Kanal entsteht, der, durchgehend, zu Undichtigkeiten
führen kann, unter Berücksichtigung von Kapillareffekten.
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Um dies zu verhindern wird deshalb weiter vorgeschlagen, dass die
Wülste durch mindestens einen gewindeartigen Zug in der einen Gewindedrehrichtung
und, achsial anschliessend, durch mindestens einen gewindeartigen Zug in der anderen
Gewindedrehrichtung gebildet sind.
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Diese Gewindezüge mit entgegengesetzter Drehrichtung sperren gegenseitig
gegen relative Achsialbewegungen von Schlauch und Rohrabschluss.
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Bezüglich der hohen Langzeit-Wechselbeanspruchungen ergeben sich beim
erfindungsgemässen Rohrabschluss dadurch ausserordentlich gute Resultate, dass die
Wülste durch in Ebenen senkrecht zur Rohrabschlussachse in sich geschlossene Kreiswülste
gebildet sind.
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Diese Ausbildung bringt nebst den guten Betriebsresultaten auch eine
einfache Herstellbarkeit mit sich.
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Weisen die Wülste bezüglich des Aussendurchmessers einer Endpartie
des Rohrabschlusses wenigstens nahezu gleiche
Aussendurchmesser
auf, vorzugsweise etwas kleinere, so werden die Mediums-Angriffsflächen praktisch
auf die Stirnfläche des Rohrabschlusses reduziert, was eine weitere Verbesserung
des Betriebsverhaltens einer Rohr/Schlauchverbindung mit einem erfindungsgemässen
Rohrabschluss mit sich bringt, zudem kann die aufzubringende Klemme exakt positioniert
werden.
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Eine weitere Erhöhung der dichtenden Pressverbindung zwischen einem
auf dem Rohrabschluss aufgestülpten und mittels einer Klemme befestigter Schlauch,
wird dadurch erreicht, dass die Wulstkuppen in Achsialrichtung miteinander eine
radial nach aussen aufgewölbte Verbindungsfläche festlegen.
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Zur weiteren Reduzierung der durch Druckwechselbeanspruchungen, auch
mechanischen Wechselbeanspruchungen, unterzogenen Verbindung, die insbesondere an
den Schlauchpartien ausgesprochen ist, an welchen der Schlauch auf den Wülsten aufliegt,
werden die Wulstkreten stumpfwinklig oder stetig gebogen, dann vorzugsweise kreisbogenförmig
ausgebildet.
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Werden die Wülste durch Kaltverformung gebildet, wie durch Pressen
oder Einrollen, so ist die Herstellung derartiger Rohrabschlüsse ausserordentlich
einfach und damit kostengünstig. Für gewisse Anwendungsfälle kann diese Ausbildung
eingesetzt werden, obwohl sie in zwei Beziehungen nachteilig sein kann.
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Durch die Kaltverformung kann auch die Innenbohrung des Rohrabschlusses
verformt werden, entsprechend den Wülsten,
was einerseits zu achsialen
Angriffsflächen für das Medium führt, anderseits bei Anwendungen, z.B. in der Lebensmittelindustrie
wesentlich, zu Einformungen, in welchen sich Medium ablagern und auch bei Reinigung
dort haften bleiben kann.
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Deshalb wird für höchste Ansprüche einerseits vorgeschlagen, dass
die Wülste durch spanabhebende Bearbeitung gebildet werden, was teuer und aufwendig
ist, oder aber durch Kaltverformung und dabei die Innenbohrung des Abschlusses unprofiliert,
glattwandig ist, was einerseits den Herstellungsvorteil der Kaltverfomung ausnutzt,
anderseits auch den Vorteil glatter Innenbohrung, wie üblicherweise bei der spanabhebenden
Wulstbildung erzielt.
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Obwohl der beschriebene Rohrabschluss unmittelbar an einem Rohrende
angeformt sein kann, wird, zur Erhöhung der Einsatz flexibilität und des Herstellungs-Handhabungs-Aufwandes
vorgeschlagen, dass er als separates Teil ausgebildet ist, einseitig für den Schlauchanschluss,
anderseitig für den Rohranschluss, hier löt-, schweiss-, klebbar oder mit Innen-
oder Aussengewinde, zur Erhöhung der Flexibilität allenfalls beiden versehen.
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Es zeigt sich, dass die Befriedigung höchster Ansprüche nicht nur
von der Rohrabschlussausformung, sondern auch von der Klemmenwahl abhängt. Eine
erfindungsgemässe Verbindung eines Schlauches mit einem, wie beschrieben, ausgebildeten
Rohrabschluss, die höchste Ansprüche befriedigt, wird dadurch erreicht, dass zum
Festspannen eine Schlauchklemme mit mindestens in Tangentialrichtung wenigstens
nahezu
stufenloser Innenwandung, vorzugsweise so gänzlich stufenloser Innenwandung,vorgesehen
ist, wie eine derartige Schraubklemme oder Ohrenklemme.
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Werden die Rohrabschlüsse jedoch aus Kunststoff oder Glas gefertigt,
so werden sie selbstverständlich in dort herkömmlichen Herstellungsverfahren beispielsweise
gegossen oder gespritzt.
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Zur Verbindung von zwei oder mehreren Schläuchen aus flexiblem Material
wird, ausgehend vom erfindungsgemässen Rohrabschluss, ein Schlauchverbinder vorgeschlagen,
der mit mindestens zwei derartigen Rohrabschlüssen versehen ist.
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Dabei wird vorzugsweise zwischen den Rohrabschlüssen mit den Wülsten
eine Zwischenpartie vorgesehen, womit eine Erleichterung der Klemmenmontage in richtiger
Achsialposition gewährleistet wird.
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Wird an der Zwischenpartie eine Schlauchende-Positionierausformung
vorgesehen, vorzugsweise in Form eines in eine Ringnut eingelassenen Spannringes,
so wird bei der Montage ein exaktes Positionieren der Schlauchenden erleichtert.
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Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren
erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch einen Rohrabschluss,
mit koaxialen Ringwülsten, mit im Querschnitt kreisbogenförmigen Wulstkreten, Fig.
2 eine Darstellung analog zu Fig. 1, mit stumpfwinkligen Wulstkreten, Fig. 3 eine
Darstellung analog zu den Fig. 1 und 2, mit gewindeartigen Wulstzügen, Fig. 4 einen
Schlauchverbinder in teilweisem Längsschnitt, mit zwei Rohrabschlüssen in weiterer
Ausbildungsform, Fig. 5 den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemässen Rohrabschluss-Schlauchverbindung,
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer bevorzugterweise verwendeten Schlauchklemme.
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In Fig. 1 ist ein teilweiser Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen
Rohrabschluss 1 dargestellt. Vom Ende für den Schlauchanschluss des Rohrabschlusses
her betrachtet, weist er erst eine im Querschnitt bogenförmig auf geweitete Endpartie
3 auf, welcher, in achsialer Richtung fortschreitend, eine Mehrzahl von Wülsten
5 folgt. Die Wülste 5 sind in das Material des Rohrabschlusses 1 so eingearbeitet,
dass sie im Querschnitt ein wellenförmiges Profil bilden mit in Kreisbögen geformten
Wulstkreten und ebenso gekrümmten Wulsttälern. Die Wülste 5 laufen, in sich geschlossen,
in Ebenen senkrecht zur Rohrabschlussachse A um, und weisen einen Maximaldurchmesser
D auf, der mit Bezug auf den d, der Endpartie 3, b, wenigstens nahezu gleich, vorzugsweise
jedoch etwas kleiner ist. In der hier dargestellten Ausbildung ist die Innenbohrung
7 des Rohrabschlusses 1 glattwandig. Der Rohrabschluss ist z.B. aus Metall, wie
aus Bundmetall, Eisen, rostfreiem Stahl, gefertigt. Gefertigt werden die Wülste
5 durch spanabhebende Bearbeitung oder durch Kaltverformen, wie Einrollen, vorzugsweise
dabei unter Beachtung, dass die Innenbohrung 7 glattwandig bleibt.
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Wie jedoch gestrichelt dargestellt, kann der Rohrabschluss für gewisse
Einsatzfälle auch so ausgebildet sein, dass das Wulstprofil auch zu einer gewellten
Profilierung der Innenbohrung 7 führt. Die Ausbildung mit ebenfalls profilierter
Innenbohrung 7 ist jedoch insbesondere deshalb nachteilig, weil durch diese Profilierung
schlecht reinigbare Ablageräume für ein zu übertragendes Medium entstehen.
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Das rohrseitige Ende des Rohrabschlusses 1 wird entweder durch das
damit einteilige Rohr gebildet oder ist damit verlöt-, verschweiss- oder verklebbar,
oder weist ein
Innengewinde 10i und/oder ein Aussengewinde 10a
auf.
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Der Rohrabschluss gemäss Fig. 2 ist gleich ausgebildet, wie derjenige,
der anhand von Fig. 1 beschrieben worden ist, wobei jedoch die Wülste 5 mit stumpfwinkligen
Kreten und Tälern ausgebildet sind. Auch hier ist der Maximaldurchmesser D der Wulstkreten
nahezu gleich, jedoch vorzugsweise kleiner als der Maximaldurchmesser d der Endpartie
3.
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In beiden Figuren ist mit 9 schematisch eine Klemme gestrichelt eingetragen
und ein Schlauch 11. Daraus ist ersichtlich, dass die Klemme über der mit Wülsten
versehenen Partie anzubringen ist.
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In beiden Figuren ist der Rohrabschluss als Ende eines Rohres dargestellt.
Es versteht sich jedoch von selbst, dass, wenn symmetrisch zur eingetragenen Achse
B ein zweiter Rohrabschluss 1 vorgesehen wird, damit ein Rohrstutzen beidseitig
mit einem Rohrabschluss 1 entsteht, ein Verbindungsstück für zwei zusammenzufügende
Schläuche realisiert wird.
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In Fig. 3 weist der Rohrabschluss 1 wiederum eine auf gewölbte Endpartie
3 auf. Der Endpartie 3 folgend, ist ein erster gewindeartiger Wulstzug 13 vorgesehen,
gebildet durch einen kontinuierlich umlaufenden Wulst 15. Anschliessend an den Wulstzug
13 ist eine eingewölbte Zwischenpartie 17 vorgesehen, an welche sich wiederum ein
gewindeartiger Wulstzug 19 anschliesst, gebildet durch einen kontinuierlich umlaufenden
Wulst 21, wobei die Gewindedrehrichtung
des Wulstzuges 19 mit
Bezug auf diejenige des Wulstzuges 13 umgekehrt ist. Das hier dargestellte Wulstprofil
entspricht dem in Fig. 1 dargestellten, mit runden Profilkreten und Tälern, wobei
auch bei dieser Ausführungsform Wulstprofile gemäss Fig. 2 mit stumpfwinkligen Kreten
und Tälern vorgesehen werden können. Der Maximaldurchmesser D der Wülste 15, 21
ist auch hier wenigstens nahezu gleich, vorzugsweise etwas kleiner als der Maximaldurchmesser
d, der gewölbten Endpartie 3. Wie bei 17a gestrichelt angedeutet, kann die Zwischenpartie
unter Umständen auch ausgewölbt sein, und weist dann einen Durchmesser D' auf, wenigstens
nahezu gleich wie der Wulstdurchmesser D. Auch die hier dargestellte Ausführungsform
weist eine glatte Innenbohrung 7 auf. Auch hier kann jedoch eine entsprechend profilierte
Innenbohrung vorgesehen werden, wie gestrichelt bei 7a angedeutet. Es sei an dieser
Stelle nochmals betont, dass auch bei glatter Innenbohrung die Wülste vorzugsweise
durch Kaltverformung hergestellt werden, wie durch Einrollen.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Rohrabschlussausbildung werden vorzugsweise
in den beiden gestrichelt angedeuteten Bereichen 23a nach Aufbringen des hier nicht
dargestellten Schlauches, Klemmen vorgesehen, bei, wie gestrichelt ausgewölbter
Zwischenpartie 17a, bei eingewölbter 17 wird eine Klemme 23b. Wird dieser Rohrabschluss
1 beidseitig eines Rohrstutzens, beispielsweise durch bezüglich einer Ebene B symmetrische
Anordnung, vorgesehen, so entsteht ein Schlauchverbinder, mit dessen Hilfe zwei
flexible Schläuche verbunden werden können. Selbstverständlich kann so auch ein
T-Stück oder andere Verzweiger gebildet werden.
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In Fig. 4 ist grundsätzlich ein derartiger Schlauchverbinder 25 dargestellt.
Er umfasst beidseitig einen Rohrabschluss 1, beispielsweise entsprechend den Fig.
1 bis 3, wobei in Fig. 4 eine weitere Ausbildungsvariante des Rohrabschlusses 1
dargestellt ist. Jeder der beidseitig vorgesehenen Rohrabschlüsse 1 weist kreisringförmig
in sich geschlossene Wülste 27 auf, die mit ihren Kreten 29 eine aufgewölbte Fläche
30 definieren. Diese Formung ist auch bei Gewindewülsten möglich. Anstelle der in
Fig. 4 dargestellten Wulstprofile mit kreisförmig gebogenen Kreten-und Talpartien
kann auch hier eine Ausbildung gemäss Fig. 2 mit stumpfwinkligen Kreten- resp. Talpartien
vorgesehen sein. Auch die Innenbohrung 7 kann, wie dargestellt, glatt oder ebenfalls
entsprechend den Wülsten profiliert sein.
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Zur exakten Positionierung zweier von entgegengesetzten Richtungen
her auf den Verbinder 25 aufgestülpter Schläuche (nicht dargestellt) ist in einer
glatten Zentrumspartie 31 des Verbinders 25 eine Positionierausformung 33 vorgesehen,
die entweder im Material des Verbinders ausgearbeitet ist oder, wie dargestellt,
als Spannring in eine Kreisnut 35 eingelassen ist. Bei allen Ausführungsvarianten
gemäss den Fig. 1 bis 4 als einseitiger Rohrabschluss oder zwei- oder-mehrseitiger
-(T-Stück) Verbinder wird das Aufbringen des Schlauches, wie schematisch in Fig.
5 dargestellt, vorgenommen. Auf den Rohrabschluss 1 wird ein Schlauch aus flexiblem
Material 37 auf gestülpt, danach eine Schlauchklemme 39 über den Schlauch. Die Klemme
39 wird achsial so positioniert, dass sie über einen mit Wülsten 41 versehenen Bereich
des Rohrabschlusses 1 zu liegen kommt. Dann wird die Klemme festgespannt. Als Klemme
wird dabei vorzugsweise eine Schlauchklemme vorgesehen, wie
in
Fig. 6 dargestellt. Eine solche Klemme 40 weist eine Innenfläche 42 auf, die in
Tangential-, d.h. Umlaufrichtung betrachtet, stufen- resp. absatz los ist. Bei solchen
Klemmen wird dies dadurch erreicht, dass die Umfangsverengung beim Zuklemmen des
Ohres 44 resp. Anziehen einer Spannschraube 46, durch planes Ineinandergreifen eines
Fingers 48 einerseits in eine Nut 50 aufgenommen wird.
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Dadurch lässt sich der Innenumfang kontinuierlich und ohne Stufenbildung
verengen.
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Obwohl die beschriebenen Rohrabschlüsse resp. die damit gebildeten
Schlauchverbinder aus Metall, wie Bundmetall, Eisen, rostfreiem Stahl, hergestellt
werden,können, wie beschrieben, vorzugsweise durch Kaltverformung oder aber durch
spanabhebende Bearbeitung, können sie auch für gewisse Anwendungsfälle aus Kunststoff
oder Glas gefertigt sein. Sie sind insbesondere für den Einsatz dort geeignet, wo
hohe Druckwechselbeanspruchungen des durch den Rohrabschluss/Schlauch geführten
Mediums für lange Betriebszeiten dichtend aufgenommen werden müssen. Solche Einsatzgebiete
sind beispielsweise im Fahrzeug- und Flugzeugbau aufzufinden.
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