DE3717752C2 - - Google Patents

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DE3717752C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung für das Anschließen eines Metallrohres an einen Rohrverbinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Kupplungsanordnung für das Anschließen eines Metallrohres, das einen relativ geringen Durchmesser, der nicht über etwa 30 mm hinausgeht, und eine relativ geringe Wandstärke aufweist, die nicht über etwa 2 mm hinausgeht.
Eine derartige Kupplungsanordnung wird insbesondere häufig benutzt als Leitungsanordnung zur Förderung von Öl, Luft und dergl. zu einem Automobil, einer Maschine oder einem Apparat oder zum Sammeln von Abgasen und dergl. von diesen Maschinen.
Eine bekannte Kupplungsanordnung ist in Fig. 24 gezeigt. Dabei weist eine Rohrverbindung 31 eine axiale Bohrung 32 auf, die einen Fluiddurchgangskanal festlegt.
Diese Bohrung 32 weist einen im Durchmesser vergrößerten Bereich 35 auf, der durch eine ringförmige Schulter gekennzeichnet ist, die auf der Innenwandoberfläche der Rohrverbindung 31 gebildet ist. Ein Metallrohr P1′ weist einen Endbereich auf, der in den vergrößerten Bereich 35 eingepaßt ist. Die Außenoberfläche dieses Endbereichs des Rohrs P1′ ist mit der Innenoberfläche der Rohrverbindung 31 verschweißt, wie dies mit W gezeigt ist. Diese Verschweißung wird manuell mit Hilfe eines Brenners oder aber in einem Heizofen durchgeführt.
Die Schweißarbeit, die zum Verbinden von Rohr und Rohrverbindung eingesetzt wird, wirft jedoch eine Anzahl von Problemen auf. So können nur nach dem Ende des Schweißens das Rohr und die Rohrverbindung mit Zink, einer Zinklegierung und dergl. elektroplattiert werden, um die notwendige Korrosionsbeständigkeit zu erhalten. Das Elektroplattieren kompliziert dabei die Herstellung der Leitungsverbindung, so daß die Produktivität verringert wird. Des weiteren ist es schwierig, eine elektroplattierte Schicht mit einheitlicher Dicke herzustellen. Ebenso ist es unmöglich, einen konstanten Abstand zwischen den Polen und eine konstante Stromdichte während des Elektroplattierens aufrechtzuerhalten. Es wird daher zu viel Zeit zur Herstellung einer einheitlichen Dicke der elektroplattierten Schicht benötigt.
Des weiteren führt das Verschweißen des Rohres mit der Rohrverbindung häufig zur lokalen Erhitzung oder Überhitzung. Die Überhitzung des Rohres senkt seine mechanische Festigkeit, so daß das Rohr durch die Schwingung eines Motors oder einer Maschine, an das das Rohr angeschlossen ist, benachbart zum Schweißbereich mit der Rohrverbindung brechen kann.
Die US-PS 24 41 344 zeigt eine lösbare Schnellkupplung, bei welcher ein mit einem Flansch versehenes Rohr-Endstück in ein Anschlußelement eingeschoben und mittels eines lösbaren Federelements fixiert wird. Das Federelement ist ähnlich einem Sprengring ausgebildet und gestattet eine manuelle Lösung der Verbindung ohne Zuhilfenahme eines Werkzeuges. Dabei erweist es sich als nachteilig, daß die Federklammer durch Vibrationen gelöst werden kann, insbesondere deshalb, weil die zum Einsetzen und Lösen der Federklammer erforderliche Längsnut derselben eine entsprechende Breite aufweisen muß, so daß nur ein Teil des Innenumfangs der Nut des Anschlußelements in Kontakt mit dem Federelement steht. Ein weitere Nachteil besteht darin, daß die Längsabmessung der Summe der einzelnen Längen der Nuten in dem Anschlußelement stets größer sein muß als die Dicke der Dichtung, des Flansches und des entsprechenden Klemmrings der Federklammer, um ein Einsetzen überhaupt zu ermöglichen. Hierdurch ist ein dichter Sitz bzw. eine Pressung der Dichtung nicht gewährleistet.
Aus der DE-PS 64 37 21 ist eine Verbindungsanordnung bekannt, bei welcher zwei Rohre so miteinander verbunden werden, daß ein axiales Spiel geschaffen wird. Dabei ist insbesondere der Flansch des Rohres beidseitig elastisch eingespannt.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsanordnung der obengenannten Art zu schaffen, welche wirksam Schwingungen einer Maschine, insbesondere bei einem Automobil abfangen kann und dennoch relativ starr und mit verbesserter mechanischer Festigkeit gegenüber herkömmlicher Verbindungsanordnungen ausgebildet ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.
Die Rohrverbindungsanordnung kann als ein gerader Rohrverbinder, ein ösenförmiger Rohrverbinder, ein L-förmiger Rohrverbinder oder als ein Mehrwegerohrverbinder ausgebildet sein.
Der Dichtungsring ist zwischen der Schulter oder dem Anschlag und dem Flansch oder zwischen dem Flansch und dem zylindrischen Teil angeordnet. Sofern der Dichtungsring zwischen dem Flansch und dem zylindrischen Teil angeordnet ist, kann ein Schwingungen absorbierender Ring auf zumindest einer Seite des Dichtungsrings angeordnet sein. Fernerhin kann die Innenseite oder die Außenseite des Rohrs mit einer Hülse versehen sein, die einen radial nach außen vorstehenden Wandbereich an einem Ende hiervon aufweist, um die mechanische Festigkeit zu verbessern. Eine Verminderung der Ermüdungsspannung und eine verbesserte mechanische Festigkeit kann auch dadurch erreicht werden, wenn ein röhrenförmig vorstehender Bereich axial vor dem Rohr oder der Hülse vorgesehen ist.
Wenn das zylindrische Teil mit einem flexiblen Bereich auf zumindest seiner Innenoberfläche versehen ist, kann hierdurch wirksam das Schwingen des Rohrs absorbiert werden, wobei es am Verschrammen gehindert wird. Sofern zu dem Rohr ein im Durchmesser vergrößerter Bereich gehört, der durch eine Schulter gekennzeichnet ist und der im zylindrischen Wandbereich des Verbindungsstücks angeordnet ist, wird hierdurch die mechanische Festigkeit der Verbindungsanordnung verbessert und das positionieren des Dichtungsrings, des zylindrischen Teils, der Hülse und des Schwingungsabsorptionsrings auf dem Rohr erheblich erleichtert.
Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen näher erläutert. In den Zeichnungen stellen dar:
Fig. 1 einen ausschnittsweisen Längsschnitt durch eine Rohrverbindung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 bis 7 ähnliche Ansichten wie in Fig. 1, jedoch von anderen Ausführungsformen,
Fig. 8 eine stirnseitige Draufsicht auf einen Schwingungsdämpfungsring,
Fig. 9 bis 12 Ansichten ähnlich der gemäß Fig. 1, jedoch von weiteren Ausführungsformen der Erfindung,
Fig. 12a eine modifizierte Ausführungsform der Verbindung nach Fig. 12,
Fig. 13 bis 21 Ansichten ähnlich derjenigen nach Fig. 1 von noch anderen Ausführungsformen der Erfindung,
Fig. 22 und 23 Teilansichten, die die Kombination zweier Ausführungsformen darstellen, und
Fig. 24 einen teilweisen Längsschnitt durch einen bekannten Rohrverbinder.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Kupplungsanordnung in Verbindung mit einem Ösenrohrverbinder dargestellt. Die Ösenverbindung 1 weist eine Bohrung auf, die einen ringförmigen Fluidkanal 2 umgrenzt, sowie ein paar von parallelen flachen Wänden 4 und 4′, durch welche sich Löcher 3 für das Befestigen des Ösenrohrverbinders mittels Schrauben auf einer Unterlage erstrecken. Der Ösenrohrverbinder 1 weist weiterhin einen seitlich vorstehenden zylindrischen Wandabschnitt 6 auf, der innen eine runde Öffnung 5 enthält. Ein Metallrohr P erstreckt sich in den zylindrischen Wandabschnitt 6 und ist an seinem inneren Ende mit einem radial nach außen vorstehenden Flansch P′ versehen, der an die runde Öffnung 5 angrenzt. Ein elastischer Dichtring 7, der aus Gummi, Kunststoff oder dergl. bestehen kann, ist angrenzend an den Flansch P′ vorgesehen. In der Kupplungsanordnung gemäß Fig. 1 befindet sich der Dichtring 7 zwischen einer Schulter 5′ in der runden Öffnung 5 und dem Flansch P′, während er in der Kupplungsanordnung gemäß Fig. 2 an derjenigen Seite des Flansches P′ angeordnet ist, die der Schulter 5′ entgegengesetzt ist. Ein zylindrisches Teil 8 ist zwischen dem zylindrischen Wandabschnitt 6 und dem Rohr P angeordnet, um den Dichtring 7 und den Flansch P′ gegen die Schulter 5′ zu halten. Der zylindrische Wandabschnitt 6 weist ein radial nach innen gebogenes äußeres Ende 9 auf, welches das zylindrische Teil 8 in seiner Position hält.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellten Kupplungsanordnungen sind denjenigen gemäß Fig. 1 und 2 ähnlich, sind aber in Zusammenhang mit einem Rohrverbinder dargestellt, der ein gerades Kupplungsstück für die Verbindung eines Schlauches mit einem Metallrohr aufweist. Der Rohrverbinder 1 weist einen zylindrischen Wandabschnitt 10 auf, auf den ein Gummi- oder Kunststoffschlauch aufgeschoben werden kann. Das in Fig. 4 gezeigte Rohr P hat einen radial nach außen vorstehenden Flansch P′, der von doppelwandiger Ausführung ist.
Das zylindrische Teil 8 in jeder der Kupplungsanordnungen der Fig. 2 und 3 weist an seinem äußeren Ende einen radial nach außen vorstehenden Flansch 11 auf, der das Einführen des zylindrischen Teiles 8 erleichtert. Es ist an seiner Außenoberfläche auch mit einer ringförmigen Vertiefung 12 versehen, von der das radial nach innen gebogene Ende 9 des zylindrischen Wandabschnittes 6 aufgenommen wird.
Die Fig. 5-7 zeigen Ausführungsformen in Verbindung mit Mehrwegrohrverbindern 1. In der Kupplungsanordnung gemäß Fig. 5 ist ein schwingungsdämpfender Ring 13 auf jeder Seite des Dichtringes 7 vorgesehen. Der Ring 13 ist gespalten, wie dies bei 13′ in Fig. 8 dargestellt ist. In der Kupplungsanordnung gemäß Fig. 6 und 7 ist jeweils wenigstens ein paar von Dichtungs- und Schwingungsdämpfungsringen 7 bzw. 13 zwischen dem Flansch P′ des Rohres P und dem zylindrischen Teil 8 vorgesehen. Der Ring oder die Ringe 13 absorbieren die Vibrationen des Dichtungsringes oder der Dichtungsringe 7 und verbessern dadurch die Lebensdauer und den Dichteffekt der Dichtungsringe.
Die in den Fig. 9-11 dargestellten Rohrverbinder sind ebenfalls Mehrwegrohrverbinder. In jeder der in den Fig. 9-12 dargestellten Kupplungsanordnungen weist das Rohr P jedoch innenseitig vom Flansch P′ einen rohrförmigen Fortsatz P1 auf, der sich in den Fluidkanal 2 des Rohrverbinders 1 hineinerstreckt. Diese Anordnung erleichtert die Positionierung des Rohres relativ zum Rohrverbinder, wenn diese Teile zusammengefügt werden, und bewirkt auch eine Verminderung jeglicher Ermüdungsbeanspruchungen, denen das Rohr und der Verbinder andernfalls unterworfen sein könnten.
Das zylindrische Teil 8 in jeder der zuvor beschriebenen Kupplungsanordnungen kann ein steifes Bauteil sein, welches aus Metall hergestellt ist. Alternativ kann es auch aus flexiblem Material wie Gummi, Kunststoff oder glasfaserverstärktem Kunstharz gefertigt sein. Wenn das zylindrische Teil aus einem flexiblen Material ausgeführt ist, kann es sich in direktem Kontakt mit der Außenoberfläche des Rohres P befinden und jegliche Vibrationen absorbieren, um so Risse auf dem Rohr zu reduzieren, die durch Ermüdungsbeanspruchungen oder Reibung entstehen. Die Flexibilität des Bauteiles 8 und die Druckverformung des Dichtringes 7 bewirken einen verbesserten Dichteffekt.
Das zylindrische Teil 8 braucht auch nur teilweise aus flexiblem Material hergestellt zu sein. Fig. 12 zeigt ein Beispiel einer solchen Ausführung. Das zylindrische Teil weist eine ringförmige Aussparung 14 auf, die zum Rohr P hin gerichtet ist, und ein Ring 15 aus flexiblem Material ist in diese Aussparung 14 eingepaßt. Fig. 12A zeigt eine modifizierte Ausführungsform des flexiblen Ringes 15. Er ist mit einer axial vorstehenden ringförmigen Lippe 15′ versehen, welche an der Außenoberfläche des Rohres P dicht anliegt und so eine verbesserte Staubabdichtung bewirkt.
Um eine verbesserte Steifigkeit und Verminderung von durch Vibrationen erzeugten Ermüdungsbeanspruchungen zu erreichen, ist es vorteilhaft, innerhalb oder außerhalb des Rohres P eine Hülse 16 vorzusehen, wie dies in den Fig. 13-19 gezeigt ist. In jeder der Ausführungsformen der Fig. 13-16B ist die Hülse 16 innen in das Rohr P eingepaßt. Sie weist einen radial nach außen vorstehenden Flansch 16′ auf, der zwischen der Schulter 5′ des Rohrverbinders 1 und dem Flansch P′ des Rohres P gehalten ist, wie dies aus Fig. 13 hervorgeht. Die Schulter 5′ ist in ihrem äußeren Umfangsbereich mit einem abgestuften Abschnitt 5′′ versehen, um Reibung bzw. Abrieb zwischen dem Außenumfang des Flansches 16′ und dem Innenumfang der runden Öffnung 5 zu vermeiden.
Die Hülse 16 kann einen axialen Fortsatz 16 1 aufweisen, der sich vom Flansch 16′ in den Fluidkanal 2 des Rohrverbinders 1 hineinerstreckt, wie dies in Fig. 14 dargestellt ist, oder sie kann einen hinteren Endabschnitt 17 mit stetig abnehmender Wanddicke aufweisen, wie dies aus Fig. 15 hervorgeht. Weiter kann die Hülse 16 mit einer Mehrzahl von axialen, parallelen Schlitzen 18 oder axialen und zum Ende hin erweiterten Schlitzen 18′ versehen sein, wie dies in den Fig. 16A bzw. 16B dargestellt ist, oder sie kann eine Mehrzahl von radialen Schlitzen 19 aufweisen, die in Abständen angeordnet sind, die zum hinteren Ende hin kleiner werden oder aber radiale Schlitze 19′, welche eine Breite aufweisen, die zum hinteren Ende hin jeweils zunimmt, wie dies aus den Fig. 16C oder 16D hervorgeht. Schließlich kann eine Mehrzahl von radialen Schlitzen vorgesehen sein, die in axialer Richtung jeweils versetzt angeordnet sind, wie dies die Fig. 16E zeigt. Diese Anordnungen bewirken eine Reduzierung von Spannungskonzentrationen und verhindern das Reißen oder Brechen der Hülse als Folge von Vibrationen. Ein ähnlicher Effekt kann durch eine Kombination einer stetig abnehmenden Wanddicke des hinteren Endteiles 17 mit den Schlitzen 18 erreicht werden, wie dies aus der Fig. 16F hervorgeht.
Entsprechende Ergebnisse können auch durch die Anordnungen gemäß den Fig. 17-19 erzielt werden, bei welchen eine Hülse 20 um das Rohr P herum sitzt. Die in Fig. 17 dargestellte Hülse 20 weist einen nach außen vorstehenden Flansch 20′ auf, welcher zwischen dem zylindrischen Teil 8 und einer elastischen Kombination gehalten ist, welche durch einen elastischen Dichtring 7 und ein Paar von Schwingungsdämpfungsringen 13 gebildet wird, zwischen welchen der Dichtring 7 angeordnet ist, sowie einem hinteren Endabschnitt 21 mit stetig abnehmender Wanddicke. Es ist natürlich auch hier möglich, anstelle des Abschnittes 21 im hinteren Endabschnitt axiale oder radiale Schlitze oder eine Kombination solcher Schlitze vorzusehen, wie sie bereits in Verbindung mit den Fig. 16A oder 16F gezeigt wurden. Die in Fig. 18 gezeigte Hülse 20 hat einen radial nach außen vorstehenden Flansch 20′, der zwischen dem zylindrischen Teil 8 und dem radial nach innen gebogenen Ende 9 gehalten ist. Die in Fig. 19 dargestellte Hülse 20 hat einen im Durchmesser reduzierten hinteren Endbereich 23, der um das Rohr P herum diesem angepaßt ist. Ein Gleitteil 24 ist vorzugsweise zwischen dem Abschnitt 23 und dem Rohr P angeordnet. Das in Fig. 19 gezeigte Rohr P weist einen in seinem Durchmesser vergrößerten Abschnitt 22 auf, wie im folgenden näher beschrieben werden wird.
Die Fig. 20 und 21 zeigen im Durchmesser vergrößerte Abschnitte 22 des Rohres P, mit welchen es in den zylindrischen Wandabschnitt 6 eingesetzt ist. Der Abschnitt 22 erleichtert die Bewegung des Dichtringes 7, des zylindrischen Teiles 8, der Hülse 20 und des Schwingungsdämpfungsringes 13 auf dem Rohr P und damit deren Positionierung, und verbessert auch die Ermüdungsfestigkeit des Rohres.
Es ist möglich, zwei oder mehr der Ausführungsformen, die vorstehend beschrieben wurden, zu kombinieren. Die in Fig. 22 gezeigte Hülse 16 weist einen im Durchmesser vergrößerten Abschnitt 25 und eine Außenoberfläche auf, die dicht an der Innenoberfläche des Rohres P anliegt, welches seinerseits einen im Durchmesser vergrößerten Abschnitt 22 aufweist. In Fig. 23 hat der im Durchmesser erweiterte Abschnitt 22 des Rohres P einen Winkel α, welcher größer ist als der Winkel β des im Durchmesser vergrößerten Abschnittes 25 der Hülse 16, so daß ein Zwischenraum 26 zwischen der Innenoberfläche des Rohres P und der Außenoberfläche der Hülse 16 ausgebildet werden kann, um die Schwingungswiderstandsfähigkeit des Rohres P zu verbessern. Weiterhin sind die folgenden Anordnungen beispielsweise möglich:
  • a) Eine elastische Kombination der Dicht- und Schwingungsdämpfungsringe 7 und 13 kann in Verbindung mit einem Rohr P verwendet werden, welches einen rohrförmigen Fortsatz P1 aufweist, wobei das zylindrische Teil 8 einen flexiblen Abschnitt aufweist, und wobei die Hülse 16 oder die Hülse 20 oder das Rohr P einen im Durchmesser erweiterten Abschnitt 22 aufweisen;
  • b) Das mit einem rohrförmigen Fortsatz P1 versehene Rohr P kann zusammen mit einem zylindrischen Teil 8 verwendet werden, welches einen flexiblen Abschnitt aufweist, oder mit einer Hülse 20, oder kann mit einem im Durchmesser vergrößerten Abschnitt 22 versehen sein; und
  • c) Die Innenhülse 16 und die Außenhülse 20 können gemeinsam vorgesehen sein.

Claims (10)

1. Kupplungsanordnung zum Anschließen wenigstens eines Metallrohres, das einen relativ geringen Durchmesser und eine relativ geringe Wandstärke aufweist, an einen Rohrverbinder zum Fördern von Fluiden, insbesondere bei einem Automobil, wobei der Rohrverbinder ein gerader, ösenförmiger, L-förmiger oder Mehrwegerohrverbinder ist, und der einen Fluidkanal aufweist, gekennzeichnet durch
  • a) den Rohrverbinder (1), der einen radial Fluidkanal (2) erstreckenden ringförmigen Anschlag (5′) und einen zylindrischen Wandabschnitt (6) aufweist, der sich vom ringförmigen Anschlag (5′) erstreckt und einen größeren Durchmesser besitzt als der ringförmige Anschlag (5′), wobei der zylindrische Wandabschnitt (6) ein nach innen gerichtetes und vom ringförmigen Anschlag (5′) beabstandetes Ende (9) aufweist;
  • b) das Rohr (P), das sich in den zylindrischen Wandabschnitt (6) des Rohrverbinders (1) erstreckt und am Rohrende einen radial sich nach außen erstreckenden Flansch (P′) aufweist, der sich innerhalb des zylindrischen Wandabschnittes (6) des Rohrverbinders (1) befindet;
  • c) einen ringförmigen elastischen Dichtring (7), der im zylindrischen Wandabschnitt (6) und beabstandet zum Flansch (P′) angeordnet ist; und
  • d) ein zylindrisches Teil (8), das einen Teilabschnitt des Rohres (P) umgibt, wobei zumindest ein Teilbereich des zylindrischen Teils (8) zwischen dem zylindrischen Wandabschnitt (6) und dem Rohr (P′) angeordnet ist, und das zylindrische Teil (8) derart bemessen ist, daß der Bereich des zylindrischen Teils (8), der Flansch (P′) und der Dichtring (7) zwischen dem nach innen gerichteten Ende (9) des zylindrischen Wandabschnittes (6) und dem Anschlag (5′) gehalten werden.
2. Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Teil (8) eine ringförmige Vertiefung (12) aufweist, die um den äußeren Umfang des zylindrischen Teils (8) verläuft und in die das nach innen gerichtete Ende (9) des Rohrverbinders (1) eingreift.
3. Kupplungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Hülse (20), die über dem Rohr (P) befestigt ist und an ihrem einen Ende einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch (20′) aufweist, der innerhalb des zylindrischen Wandabschnittes (6) angeordnet ist.
4. Kupplungsanordnung nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein schwingungsdämpfender Ring (13) an zumindest einer Seite des Dichtringes (7) angeordnet ist.
5. Kupplungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (P) einen rohrförmigen Fortsatz (P1) aufweist, der sich einwärts vom Flansch (P′) in den Fluidkanal (2) erstreckt.
6. Kupplungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Teil (8) einen flexiblen Abschnitt (15) auf wenigstens seiner Innenfläche aufweist und die Innenfläche die Außenfläche des Rohres (P) berührt.
7. Kupplungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Teil (8) aus einem flexiblen Material besteht und eine Innenfläche aufweist, die die Außenfläche des Rohres (P) berührt.
8. Kupplungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülse (16) vorgesehen ist, die im Rohr (P) befestigt ist und an einem Ende einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch (16′) aufweist, der den Flansch (P′) des Rohres (P) berührt.
9. Kupplungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (16) einen axialen Fortsatz (16₁) aufweist, der sich vom Flansch (16′) in den Fluidkanal (2) erstreckt.
10. Kupplungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Hülse (16) gegenüber dem Flansch (P′) des Rohres (P) eine sich verringernde Wanddicke aufweist.
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