DE4039054C1 - Tube-pipe connection - includes holding rib at end of pipe and securing ring, which is placed over tube behind rib section - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schlauch-Rohr-Ver­ bindung, bei der das Rohr nahe seinem Ende mit wenig­ stens einer Halterippe versehen und der Schlauch mit einem Endabschnitt über die Halterippe hinweg auf das Rohr aufgeschoben und mittels einer den Schlauch hinter der Halterippe umgebenden Schelle festgeklemmt ist und auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbin­ dung.

Wenn bei einer bekannten Schlauch-Rohr-Verbindung dieser Art, wie sie beispielsweise aus DIN 71 550, Dez. 1954 bekannt ist, der Schlauch aus einem Elastomer, beispiels­ weise Äthylen-Propylen-Terpolymer, mit einer Gewebeein­ lage und das Rohr aus Metall besteht, wird die Verbin­ dung, insbesondere bei tiefen unterhalb des Gefrierpunkts liegenden Temperaturen und hohem Innendruck, undicht. Über einen weiten Temperatur- und Fluiddruckbereich durchgeführte Untersuchungen lassen den Schluß zu, daß mit abnehmender Temperatur die Kontraktion des Schlauch­ materials zu einer Entlastung des Schlauches in dem Bereich zwischen Schelle und Rohr führt, d. h. daß die Dicke des Schlauchmaterials schließlich so stark abnimmt, daß das Schlauchmaterial keinen Gegendruck mehr auf die Schelle ausübt. Die Schelle ist daher wirkungslos, und obwohl sich der Schlauch aufgrund seiner Kontraktion fester um das Rohr zusammenzieht, kann er dennoch bei steigendem Fluiddruck im Schlauch - sofern seine Ela­ stizität nicht durch die Abkühlung beeinträchtigt wurde - auch im Bereich der Schelle radial aufgeweitet werden, so daß das Druckfluid zwischen Rohr und Schlauch ent­ weichen kann. Bei zunehmender Temperatur dehnt sich das Schlauchmaterial zwar aus, so daß das Schlauchmate­ rial insbesondere im Bereich der Schelle stärker verpreßt wird, weil sein Volumen zunimmt, doch kann die Einwirkung der hohen Temperatur, insbesondere von mehr als 90°C, und eines hohen Einspanndrucks zu einer bleibenden Ver­ formung und damit zu einer mangelhaften Elastizität des Schlauchmaterials führen, mit der Folge, daß auch in einem mittleren Temperaturbereich die Dichtigkeit der Verbindung nachläßt.

Aus dem DE-GM 19 51 368 ist eine Schlauch-Rohr-Verbindung bekannt, bei der auf einem mit radialen Rillen und einem Bund versehenen Endabschnitt eines Rohres eine Schicht aus einem selbstaushärtenden Dichtungsmaterial aufge­ tragen wird, bevor der Endabschnitt des Schlauches auf den Endabschnitt des Rohres aufgeschoben wird. Den End­ abschnitt des Schlauches umgibt eine Klemmhülse, die ebenso lang wie der Endabschnitt des Rohres ist und nach dem Aufschieben des Endabschnitts des Schlauches auf den Endabschnitt des Rohres radial zusammengepreßt wird. Dabei wird das Schlauchmaterial auch in die Rillen des Rohres gedrückt, so daß das Dichtungsmaterial darin ebenfalls zusammengedrückt und zumindest teilweise aus dem Dichtungsbereich verdrängt wird. Bei sehr niedrigen Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes kann sich dann die allenfalls nur noch dünne Schicht aus Dichtungs­ material so weit in den Rillen zusammenziehen, daß sie reißt und praktisch nicht mehr wirksam ist. Andererseits kann die bei niedrigen Temperaturen auftretende Kontrak­ tion sowohl des Schlauch- als auch des Dichtungsmaterials dazu führen, daß die Hülse nicht mehr am Schlauch anliegt und das Schlauchmaterial bei steigendem Fluiddruck im Schlauch radial nach außen gedrückt wird, so daß das Fluid zwischen Schlauch und Dichtungsmaterial entweichen kann. Umgekehrt ist die dünne Schicht aus Dichtungsmate­ rial bei hohen Temperaturen nicht imstande, eine blei­ bende Verformung des Dichtungsmaterials im Klemmbereich, in dem das Dichtungsmaterial unter dem Innendruck radial nach außen gegen die Klemmhülse gedrückt wird und dadurch bleibend verformt werden kann, hinreichend auszugleichen, selbst wenn das Dichtungsmaterial seine Elastizität bei hohen Temperaturen beibehält. Sodann ist eine Klemm­ hülse nur durch Zerstörung lösbar, zum Beispiel durch Aufschneiden, mit der Gefahr einer Verletzung des Schlau­ ches, so daß nicht nur die Klemmhülse nicht wiederver­ wendbar ist, sondern gegebenenfalls auch der Schlauch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schlauch- Rohr-Verbindung der gattungsgemäßen Art und ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, die bzw. das in einem größeren Temperatur- und Fluiddruckbereich eine hinrei­ chende Dichtigkeit sicherstellt.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe bei der gattungsgemäßen Schlauch-Rohr-Verbindung dadurch gelöst, daß zwischen dem Schlauch und dem Rohr wenigstens in dem zwischen der Halterippe und der Schelle liegenden Bereich ein elastisches Dichtungsmaterial angeordnet ist, das den Zwischenraum zwischen Schlauch und Rohr in dem genannten Bereich ausfüllt und seine Dichtfähigkeit in einem Tempe­ raturbereich von wenigstens -40 bis +140°C beibehält.

Da das Dichtungsmaterial bei dieser Lösung auch axial außerhalb des Einspannbereichs der Schelle liegt, ist die Abdichtung der Verbindung außerhalb des Einspann­ bereichs unabhängig von der durch die Schelle ausgeübten Spannkraft. Wenn sich daher das Schlauchmaterial bei sinkender Temperatur zusammenzieht, trägt dies auch bei steigendem Fluiddruck im Schlauch bzw. Rohr zu einer hinreichenden Abdichtung bei, weil durch das Dichtungs­ material insgesamt mehr Material zwischen Schelle und Halterippe zur Verfügung steht. Im Falle einer übermäßi­ gen Erwärmung bleibt die Verbindung ebenfalls dicht: Zum einen weil sich das Schlauchmaterial im Einspann­ bereich der Schelle unter Vergrößerung seines Volumens ausdehnt und mithin die Einspannkraft erhöht, und zum anderen, weil in dem Bereich zwischen Schelle und Halte­ rippe mehr Material zur Verfügung steht, das sich bei Erwärmung ausdehnt und in diesem Bereich den Abdichtungs­ druck erhöht. Die Elastizität des Dichtungsmaterials trägt im Fall eines Fluiddruckanstiegs unter Aufweitung des Schlauches bei gleichbleibender Temperatur zusätzlich zu einer Abdichtung bei, weil sich das Dichtungsmaterial gegebenenfalls elastisch entspannt und damit den Zwi­ schenraum zwischen Schlauch und Rohr, insbesondere den am Fuß der Halterippe angrenzenden Zwischenraum, weiter­ hin mit Material gefüllt hält, ohne daß ein Spalt frei bleibt oder entsteht.

Sodann kann dafür gesorgt sein, daß das Dichtungsmate­ rial nicht am Schlauch haftet. Der Schlauch kann dann gewünschtenfalls - nach Lösen der Schelle - leichter vom Rohr abgezogen werden, weil die für eine Haftung zwischen Schlauch und Rohr, wie sie häufig nach längerer Zeit zu beobachten ist, insgesamt zur Verfügung stehende Fläche entsprechend geringer ist.

Wenn das Dichtungsmaterial im gesamten zwischen Halte­ rippe und Schlauchende liegenden Bereich angeordnet ist, steht dem Schlauch keine Haftfläche auf dem Rohr mehr zur Verfügung. Der Schlauch läßt sich daher ge­ wünschtenfalls (nach Lösen der Schelle) noch leichter vom Rohr abziehen.

Günstig ist es ferner, wenn das Dichtungsmaterial ein nur am Rohr haftender Klebstoff ist. Auf diese Weise ist eine noch höhere Dichtigkeit sichergestellt, weil zumindest zwischen Rohr und Dichtungsmaterial kein Druck­ fluid entweichen könnte.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß das Dichtungsmate­ rial im zähflüssigen Zustand auf dem Rohr aufgetragen und unter Aushärtung auf dem Rohr arretiert ist. Hierbei legt sich das Dichtungsmaterial besonders dicht am Rohr an, wobei es auch Oberflächenrauhigkeiten des Rohres, wie Entformungsgrate, insbesondere axiale Entformungs­ grate, ausgleicht. Eine Bearbeitung, insbesondere Ent­ gratung, der Oberfläche des Rohres entfällt daher.

Sodann kann dafür gesorgt sein, daß der Schlauch aus EPDM oder Silicon-Kautschuk, insbesondere mit Gewebe­ einlage, das Rohr aus Metall oder Kunststoff, insbeson­ dere Polyamid, und das Dichtungsmaterial aus syntheti­ schem Kautschuk, insbesondere Silicon-Kautschuk, oder aus einem Fluorelastomer besteht. Dies ergibt besonders günstige Materialkombinationen von Schlauch, Dichtungs­ material und Rohr.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen der Ver­ bindung besteht darin, daß das Dichtungsmaterial in zähflüssigem Zustand in Form einer das Rohr zwischen Halterippe und Klemmbereich der Schelle umgebenden Mate­ rialanhäufung wenigstens bis zur radialen Höhe der Halte­ rippe in der Nähe der Halterippe aufgetragen und der Schlauch vor dem Aushärten des Dichtungsmaterials über die Halterippe und das Dichtungsmaterial hinweg auf das Rohr geschoben wird. Bei diesem Verfahren erleich­ tert das zähflüssige Dichtungsmaterial das Aufschieben des Schlauches auf das Rohr. Gleichzeitig verteilt sich das Dichtungsmaterial praktisch über die gesamte Länge des zwischen der Halterippe und dem aufgeschobenen Schlauchende liegenden Schlauchabschnitts, ohne durch das Aufschieben des Schlauches zum größten Teil vor dem Schlauchende hergeschoben zu werden.

Ein anderes Verfahren zum Herstellen der Verbindung kann darin bestehen, daß das Dichtungsmaterial in einem das Rohr umgebenden Formwerkzeug auf dem Rohr aufgebracht und nach dem Aushärten des Dichtungsmaterials der Schlauch aufgeschoben wird. Dies ermöglicht eine Vormon­ tage der Verbindung, z. B. wenn es sich bei dem Rohr um einen erst am Einbauort zu befestigenden Rohrstutzen handelt.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste­ hend anhand der Zeichnungen bevorzugter Ausführungsbei­ spiele näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 Rohr und Schlauch einer erfindungsgemäßen Schlauch-Rohr-Verbindung vor dem Aufschieben des Schlauches auf das Rohr, teilweise im Axial­ schnitt, mit neben der Halterippe des Rohres angehäuftem zähflüssigem Dichtungsmaterial,

Fig. 2 die eine Hälfte einer fertigen erfindungsgemäßen Schlauch-Rohr-Verbindung,

Fig. 3 einen Teil einer Abwandlung der Schlauch-Rohr-Ver­ bindung nach Fig. 2 mit zwei Halterippen statt nur einer und

Fig. 4 ein anderes erfindungsgemäßes Verfahren der Auf­ bringung von zähflüssigem Dichtungsmaterial auf dem Rohr mittels eines Formwerkzeugs.

Nach den Fig. 1 und 2 besteht eine erfindungsgemäße Schlauch-Rohr-Verbindung aus einem Rohr 1 mit wenigstens einer Halterippe 2 an seinem Ende, einem Schlauch 3, einem Dichtungsmaterial 4 und einer spannbaren Schelle 5 aus einem Spannband 6 mit Spannbacken 7 und einer Spann­ schraube 8.

Das Dichtungsmaterial 4 ist ein Silicon-Kautschuk, der seine Eigenschaften und damit auch seine Dichtfähigkeit in einem Temperaturbereich von etwa -80 bis etwa +260°C beibehält. Es kann sich um einen heißvernetzenden Sili­ con-Kautschuk handeln, der bei 200°C mit Peroxiden vul­ kanisiert wird. Es sind aber auch kaltvulkanisierbare Silicon-Kautschuke verwendbar. Kaltvulkanisierbar sind lösungsmittelfreie pastenförmige Vorprodukte als Zwei­ komponentenmassen mit speziellen Vernetzern oder als Einkomponentenmasse durch Lufteinfluß vernetzend. Im vorliegenden Fall handelt es sich um ein Dimethylpoly­ siloxan mit Vernetzer und speziellen Füllstoffen.

Das Rohr 1 besteht aus Metall und der Schlauch 3 aus einem Äthylen-Propylen-Terpolymer (EPDM) mit einer Ge­ webeeinlage.

Nach Fig. 1 wird das Dichtungsmaterial 4 in zähflüssigem Zustand in Form einer das Rohr 1 zwischen Halterippe 2 und Klemmbereich der Schelle 5 umgebenden Materialanhäu­ fung wenigstens bis zur radialen Höhe der Halterippe 2, vorzugsweise etwas höher, in der Nähe der Halterippe 2 aufgetragen. Anschließend wird der Schlauch 3 vor dem Aushärten des Dichtungsmaterials 4 über die Halterippe 2 und das Dichtungsmaterial 4 hinweg auf das Rohr 1 ge­ schoben, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Nach dem Aushärten wird die Schelle 5 aufgebracht und gespannt. Es ist aber auch möglich, die Schelle 5 vor dem Aushärten aufzubringen und zu spannen. Beim Aufschieben des Schlau­ ches 3 verteilt sich das Dichtungsmaterial 4 zu einem dünnen Film, der sich über den gesamten zwischen Halte­ rippe 2 und Schlauchende liegenden Bereich erstreckt, jedoch in der durch die Halterippe 2 gebildeten Kehle zwischen Schelle 5 und Halterippe 2 noch eine dickere Anhäufung aufweist. Nach dem Aushärten bildet das Dich­ tungsmaterial 4 einen elastischen Silicon-Kautschuk, der verhältnismäßig fest an der Außenfläche des Rohres 1, jedoch kaum an der Innenfläche des Schlauches 3 haftet.

Bei dem Rohr 1 handelt es sich um den Anschlußstutzen am Kühler eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs und bei dem Schlauch um den Kühlwasserschlauch zwischen Kühler und Motorblock.

Wenn die Temperatur der Schlauch-Rohr-Verbindung bis unter den Gefrierpunkt abnimmt (bei stehendem Motor im Winter), zieht sich das Schlauchmaterial zusammen (unter Verringerung seines Volumens), so daß die Spann­ kraft der Schelle - ohne das Dichtungsmaterial 4 - man­ gels Gegendruck wegfiele und der Schlauch 3 gleichsam lose zwischen Rohr 1 und Schelle 5 läge. Nunmehr bleibt die Verbindung dennoch dicht, auch wenn der Motor einge­ schaltet wird und der Kühlwasserdruck ansteigt, noch bevor sich das Kühlwasser erwärmt hat. Dies ist auf das Dichtungsmaterial 4, insbesondere im Bereich zwischen Schelle 5 und Halterippe 2, zurückzuführen, da es selbst bei sehr niedriger Temperatur, bei der das Schlauch­ material quasi hart ist, noch seine Elastizität beibehält und den Einspanndruck im Bereich der Schelle 5 weitgehend aufrechterhält und sich im Bereich zwischen Schelle 5 und Halterippe 2 bei Aufweitung des Schlauches 3 durch den steigenden Fluiddruck aufgrund seiner verbliebenen Elastizität unter Entspannung radial ausdehnt, so daß es weiterhin für eine hinreichende Dichtigkeit sorgt. Die elastische Ausdehnung des Dichtungsmaterials ist hierbei im Bereich zwischen Schelle 5 und Halterippe 2 am stärksten, weil dort das Dichtungsmaterial 4 am dicksten ist.

Bei steigender Kühlwassertemperatur erwärmt sich auch die Verbindung. Demzufolge dehnt sich das Schlauchmate­ rial wieder aus, so daß die Schelle 5 wieder eine stär­ kere Spannkraft ausübt und zumindest im Einspannbereich der Schelle 5 für eine hinreichende Dichtigkeit gesorgt ist, selbst wenn der Schlauch 3 durch den steigenden Innendruck radial etwas von der Halterippe 2 abgehoben wird.

Solange das Dichtungsmaterial 4 zähflüssig ist, gleicht es sämtliche Oberflächenrauhigkeiten des Rohres 1, ins­ besondere axiale Entformungsgrate, aus, so daß eine Oberflächenbearbeitung des Rohres 1 entfällt. Darüber hinaus haftet das Dichtungsmaterial 4 fest an der Ober­ fläche des Rohres 1, so daß auch bei sehr niedriger Temperatur das Druckfluid nicht zwischen dem Dich­ tungsmaterial 4 und dem Rohr 1 entweichen kann.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem nach den Fig. 1 und 2 lediglich dadurch, daß zwei Halterippen 2 vorgesehen sind und das Dichtungs­ material im zähflüssigen Zustand zwischen der axial inneren Halterippe 2 und dem Klemm- bzw. Einspannbereich der Schelle 5 in angehäufter Form, wie bei der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 1, aufgetragen wird, wobei die Rille oder Nut zwischen den beiden Halterippen 2 im wesent­ lichen nur dazu dient, überschüssiges Dichtungsmaterial 4′, das nach dem Aufschieben des Schlauches 3 auf das Rohr 1 und Spannen der Schelle 5 vor dem Aushärten ent­ gegen der Aufschieberichtung des Schlauches 3 zum Ende des Rohres 1 hin verdrängt wird, aufzunehmen, so daß es nicht ins Innere des Schlauches 3 bzw. des Rohres 1 gelangt.

Fig. 4 veranschaulicht schematisch ein weiteres Verfah­ ren zur Aufbringung des Dichtungsmaterials 4. Hierbei wird ein der Form des Rohres 1 und der gewünschten Form des ausgehärteten Dichtungsmaterials 4 weitgehend ange­ paßtes Formwerkzeug 9 mit der axialen Abdichtung dienen­ den, umlaufenden Schneidkanten 10 und 11 verwendet, wobei das Formwerkzeug 9 zwecks Entformung aus zwei Hälften besteht und auf seiner Innenseite mit einem eine Haftung zwischen dem Formwerkzeug 9 und dem Dich­ tungsmaterial 4 verhindernden Material beschichtet ist. In das Formwerkzeug 9 wird das Dichtungsmaterial 4 in zähflüssigem Zustand durch eine nicht dargestellte Ein­ füllöffnung eingespritzt. Anschließend verbleibt es bis zur Aushärtung in der Form. Nach dem Entformen wird der Schlauch 3 wie bei Fig. 2 aufgeschoben und die Schel­ le 5 um den Schlauch 3 herumgelegt und gespannt. Dieses Verfahren ermöglicht eine Vormontage der Verbindung, wenn es sich bei dem Rohr 1 um einen Anschlußstutzen handelt, der nachträglich, z. B. an einer Wasserpumpe, befestigt wird.

In allen Fällen kann es sich bei dem Rohr 1 auch um ein Schlauchkupplungsrohrstück handeln, das an jedem Ende jeweils wenigstens eine Halterippe 2 aufweist und zum Verbinden zweier Schläuche verwendet wird.

Weitere Abwandlungen der dargestellten Ausführungsbei­ spiele können beispielsweise darin bestehen, daß auch der Schlauch aus Silicon-Kautschuk, insbesondere mit einer Gewebeeinlage, hergestellt ist. Ferner kann das Rohr nicht nur aus Metall, sondern auch aus Kunststoff, insbesondere einem Polyamid, bestehen. Sodann kann das Dichtungsmaterial aus einem anderen synthetischen Kaut­ schuk oder aus einem Fluorelastomer, z. B. einem der unter den Warenzeichen Teflon oder Viton der Firma DuPont de Nemour vertriebenen Elastomere, bestehen.

Claims (8)

1. Schlauch-Rohr-Verbindung, bei der das Rohr (1) nahe seinem Ende mit wenigstens einer Halterippe (2) ver­ sehen und der Schlauch (3) mit einem Endabschnitt über die Halterippe (2) hinweg auf das Rohr (1) auf­ geschoben und mittels einer den Schlauch (3) hinter der Halterippe (2) umgebenden Schelle (5) festgeklemmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schlauch (3) und dem Rohr (1) wenigstens in dem zwischen der Halterippe (2) und der Schelle (5) liegenden Bereich ein elastisches Dichtungsmaterial (4) angeordnet ist, das den Zwischenraum zwischen Schlauch (3) und Rohr (1) in dem genannten Bereich ausfüllt und seine Dichtfähigkeit in einem Temperaturbereich von wenig­ stens -40 bis +140°C beibehält.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsmaterial (4) nicht am Schlauch (3) haftet.

3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Dichtungsmaterial (4) im gesamten zwischen Halterippe (2) und Schlauchende liegenden Bereich angeordnet ist.

4. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsmaterial (4) ein nur am Rohr (1) haftender Klebstoff ist.

5. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsmaterial (4) im zähflüssigen Zustand auf dem Rohr (1) aufgetragen und unter Aushärtung auf dem Rohr (1) arretiert ist.

6. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (3) aus EPDM oder Silicon-Kautschuk, insbesondere mit Gewebeeinlage, das Rohr (1) aus Metall oder Kunststoff, insbesondere Polyamid, und das Dichtungsmaterial (4) aus syntheti­ schem Kautschuk, insbesondere Silicon-Kautschuk, oder aus einem Fluorelastomer besteht.

7. Verfahren zum Herstellen der Verbindung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungs­ material (4) in zähflüssigem Zustand in Form einer das Rohr (1) zwischen Halterippe (2) und Klemmbereich der Schelle (5) umgebenden Materialanhäufung wenig­ stens bis zur radialen Höhe der Halterippe (2) in der Nähe der Halterippe (2) aufgetragen und der Schlauch (3) vor dem Aushärten des Dichtungsmaterials (4) über die Halterippe (2) und das Dichtungsmaterial (4) hinweg auf das Rohr (1) geschoben wird.

8. Verfahren zum Herstellen der Verbindung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungs­ material in einem das Rohr (1) umgebenden Formwerk­ zeug (9) auf dem Rohr (1) aufgebracht und nach dem Aushärten des Dichtungsmaterials (4) der Schlauch (3) aufgeschoben wird.