DE69113173T2 - Aussen verstärkte Spannschelle. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine außen verstärkte Klemmanordnung und insbesondere eine Klemmanordnung, deren Haltefähigkeit durch ein über einem plastisch verformbaren Ohr aufgebrachtes Verstärkungselement erhöht ist.
UMFELD DER ERFINDUNG
• Mit sogenannten "Oetiker"-Ohren versehene Klemmanordnungen konnten in den vergangenen Jahrzehnten einen enormen kommerziellen Erfolg verzeichnen. Bei diesen Klemmanordnungen kann es sich um aus Rohrmaterial hergestellte Zwei-Ohr-Klemmanordnungen handeln, wie in meinem früheren US-Patent 2,614,304 dargestellt, um aus Rohrmaterial hergestellte Ein- Ohr-Klemmanordnungen, wie in meinem früheren US-Patent 3,082,498 dargestellt, um über einen Brückenabschnitt mit einem "Oetiker"-Ohr verbindbare offene Klemmanordnungen, wie in meinem früheren US-Patent 2,847,742 dargestellt, oder um offene Klemmanordnungen mit mechanischen Verbindungseinrichtungen, wie in meinen früheren US-Patenten 3,475,793; 3,523,337; 4,103,399 und 4,237,584 offenbart. Während die Haltefähigkeit offener Klemmanordnungen sowohl von der mechanischen Verbindung der offenen Enden des Klemmbandes als auch von der Haltefähigkeit des Ohrs abhängig ist, hängt die Halte fähigkeit der aus Rohrmaterial hergestellten, in meinem früheren US-Patent 2,614,304 dargestellten Klemmanordnungen, abgesehen von Festigkeitsbetrachtungen des Klemmbandes, von der Haltefähigkeit des plastisch verformbaren "Oetiker"-Ohrs ab. Diese hängt wiederum von dem Werkstoff und der Dicke des Klemmbandes und von der Form des Ohrs selbst ab. Bemühungen um eine Erhöhung der Haltefähigkeit derartiger Klemmanordnungen mittels Verstärkungsrillen, wie in meinem früheren US-Patent 3,402,436 und in meiner anhängigen US-Anmeldung 06/922,408, jetzt als US-Patent 5,282,295 herausgegeben, offenbart, haben die Haltefähigkeit von Klemmanordnungen erheblich erhöht. Bei einigen Anwendungen ist es jedoch erwünscht, die Haltefähigkeit der Klemmanordnung, das heißt die Kraft, mit der die Klemmanordnung geschlossen werden kann, noch weiter zu erhöhen, um ein Lecken im Falle von Änderungen der Temperatur und/oder des Drucks des im Schlauch geführten Strömungsmittels zu verhindern, wobei der Schlauch durch die Klemmanordnung beispielsweise an einem Nippel gesichert ist. Die Fähigkeit der Klemmanordnungen mit sogenannten "Oetiker"-Ohren, Änderungen der Temperatur und/oder des Drucks durch die verbleibende Elastizität der plastisch verformten Ohren zu kompensieren, stellt einen der wichtigen Vorteile dar, die sich mit den in meinen früheren Patenten offenbarten Klemmanordnungen erzielen lassen. Der Wunsch nach einer Erhöhung der Haltefähigkeit bei gleichbleibend wirksamer automatischer Kompensation für Temperatur und/oder Druck ist jedoch eine in sich widersprüchliche Forderung. Mein früheres Schweizer Patent 580,247 offenbart eine Anordnung, bei der das plastisch verformte Ohr zum Wiederöffnen nur einer vorbestimmten maximalen Kraft ausgesetzt werden kann. Die zum Wiederöffnen des Ohrs bis zur maximalen Grenze erforderliche Kraft bleibt jedoch durch diese Anordnung unbeeinflußt.
• Das US-Patent 3,087,221 schlägt eine Schlauchklemme vor, bei der das Klemmband seine größte radiale Dicke nahe seiner Mitte aufweist und die Dicke in Richtung seiner Enden abnimmt, um anfänglich und nach Änderung des Durchmessers einen wahren Kreis beizubehalten. Nach Figur 3 dieses Patents ist auch das Ohr selbst in der gleichen Weise wie das Klemmband hergestellt, das heißt mit seiner größten Dicke in der Mitte und mit in Richtung der Enden des Ohrs abnehmender Dicke. Abgesehen davon, daß die Offenbarung keine Angaben darüber macht, wie sich die in diesem Patent vorgeschlagenen Klemmen in der Praxis realisieren lassen, befaßt sich dieses Patent lediglich mit der Beibehaltung einer wahren kreisförmigen Ausbildung der betreffenden Teile.
• Das europäische Patent 0 280 598 offenbart eine Klemmanordnung, bei der das Klemmband mit einer nach außen ragenden kreisförmigen Falte bzw. Schleife versehen ist und die Elastizitätsreserve des Klemmbandes durch eine die Falte bzw. die Schleife umgebende geschlitzte Hülse bestimmt sein soll. Die nicht maßstabsgerechten Figuren 1 und 2 zeigen zwar, daß die Dicke der Schleife 2 nicht gleich der Dicke der Hülse 3 ist; die Patentbeschreibung enthält aber keine Angaben über die Dicke der Hülse 3 im Verhältnis zur Dicke des Klemmbandes oder der Schleife 2. Das Patent befaßt sich vielmehr mit der Begrenzung der Elastizitätsreserve einer Falte bzw. einer Schleife des in Figur 1 meines früheren US-Patents 3,475,793 dargestellten Typs, bei dem nach außen gebogene Nasen oder Falten 2 Spannfederelemente bilden. So muß gemäß diesem europäischen Patent die Spannfederreserve derartiger, möglichst aus elastischem Federstahlwerkstoff hergestellter Falten durch eine Hülse begrenzt werden, während die vorliegende Erfindung Probleme betrifft, die sich aus der Verwendung sogenannter, aus einem plastisch verformbaren Bandmaterial hergestellter "Oetiker"-Ohren ergeben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung betrifft hingegen die Verstärkung der Haltefähigkeit einer mit plastisch verformbaren, sogenannten "Oetiker"-Ohren versehenen Klemmanordnung, deren Haltefähigkeit durch ein äußeres Verstärkungselement beträchtlich erhöht wird, wobei dieses in üblicher Weise eine Verformung des plastisch verformbaren "Oetiker"-Ohrs bewirkt, wenn durch ein Spezialwerkzeug eine Verformungskraft auf das Verstärkungselement aufgebracht wird. Die Verwendung des äußeren Verstärkungselements, das vor der plastischen Verformung des "Oetiker"-Ohrs auf dieses aufgebracht wird, führt zu einer größeren Freiheit hinsichtlich der Wahl des für das Klemmband verwendeten Werkstoffes, aus dem üblicherweise auch das plastisch verformbare Ohr hergestellt ist. Das Verstärkungselement ist dabei so hergestellt, daß es sich über dem nicht verformten "Oetiker"-Ohr einfach anbringen läßt, wobei die konvex gekrümmten, sich verjüngenden Seitenabschnitte des Verstärkungselements in weitgehend gleicher Weise am Ohr angreifen wie früher die zur plastischen Verformung des Ohrs verwendeten Werkzeuge des Zangentyps. Die Dicke des Verstärkungselements ist deutlich größer als die des Klemmbandes; vorzugsweise beträgt sie ein Vielfaches des Klemmbandes.
• Die vorliegende, in Anspruch 1 definierte Erfindung schafft eine Klemmanordnung mit einer beträchtlich vergrößerten Haltefähigkeit unter Beibehaltung einer gewissen Elastizität zum Kompensieren von Anderungen der Temperatur und/oder des Drucks. Außerdem läßt sich die Klemmanordnung als solche weiterhin mit den vorhandenen Maschinen herstellen. Ferner kann das Verstärkungselement mittels heute handelsüblicher programmierbarer Werkzeugmaschinen aus jedem beliebigen Rohrmaterial einfach gefertigt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Die nachfolgende Beschreibung verdeutlicht diese und weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung, die lediglich zum Zwecke der Anschaulichkeit, verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele darstellt, wobei
• Figur 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Zwei- Ohr-Klemmanordnung aus Rohrmaterial darstellt, die mit einem äußeren, über jedem Ohr angebrachten Verstärkungselement versehen ist;
• Figur 2 eine Seitenansicht der Klemmanordnung und der noch nicht über den plastisch verformbaren Ohren angebrachten Verstärkungselemente von Figur 1 darstellt;
• Figur 3 eine der Figur 1 ähnliche Seitenansicht ist, die die vorliegende Erfindung mit einer Ein-Ohr-Klemmanordnung aus Rohrmaterial darstellt;
• Figur 4 eine teilweise Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Klemmanordnung des offenen Typs mit einem äußeren, über dem Ohr angebrachten Verstärkungselement darstellt;
• Figur 5 eine etwas schematische Seitenansicht eines zangenartigen Werkzeugs zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• In der Zeichnung werden in sämtlichen Ansichten gleiche Bezugszeichen verwendet. In den Figuren 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 10 allgemein eine Zwei-Ohr-Klemmanordnung des in meinem früheren US-Patent 2,614,304 offenbarten Typs mit einem Klemmband 11 aus Rohrmaterial, das zwei plastisch verformbare, sogenannten "Oetiker"-Ohren, allgemein mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet, aufweist. Jedes Ohr 12 umfaßt zwei durch einen Brückenabschnitt 14 verbundene Schenkelabschnitte 13. Der Brückenabschnitt 14 kann, wie in meinem früheren US-Patent 3,402,436 dargestellt, mit einer Verstärkungsrille versehen sein. Durch das Vorhandensein des äußeren Verstärkungselements, allgemein mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet, erübrigt sich jedoch die Notwendigkeit von Verstärkungsrillen. Das Verstärkungselement 20 umfaßt einen Hauptabschnitt 21 und zwei Seitenabschnitte 22. Die beiden konvex gekrümmten Seitenabschnitte 22 verjüngen sich in Richtung der freien Enden, die in abgerundeten Endabschnitten 23 eines Krümmungsradius enden, der vorzugsweise kleiner ist als der Krümmungsradius des Übergangs vom Klemmband 11 zu den Schenkelabschnitten 13. Der Hauptabschnitt 21 des Verstärkungselements 20 ist dabei in einer Dicke hergestellt, die deutlich größer ist als die Dicke des Klemmbandes, das heißt ein Vielfaches der Dicke des Klemmbandes. Die Dicke des Hauptabschnitts kann dabei, abhängig von der erforderlichen Festigkeit für die im Klemmband zu erwartenden Spannkräfte, verringert oder erhöht werden. Die Innenfläche 24 des Hauptabschnitts 21 ist dabei im wesentlichen geradlinig und geht über abgerundete Abschnitte 29 von relativ kleinem Krümmungsradius in die Innenfläche 26 der Seitenabschnitte 22 über. Die Außenfläche 27 des Hauptabschnitts ist vorzugsweise leicht konvex gekrümmt, so daß die maximale Dicke des Hauptabschnitts nahe seiner Mitte auftritt. Die Außenfläche 27 kann jedoch auch im wesentlichen parallel zur Innenfläche 24 verlaufen.
• Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Klemmanordnung wird durch Aufbringen einer Verformungskraft auf die Seitenabschnitte 22 des Verstärkungselements 20, das seinerseits eine Verformung des plastisch verformbaren Ohrs 12 zu einer annähernden Omega-Form bewirkt, um einen durch die Klemmanordnung zu befestigenden Gegenstand, etwa einen um einen Nippel zu befestigenden Schlauch gespannt. Die maximale Kraft, mit der das Verstärkungselement 20 geschlossen werden kann, das heißt die maximale Spannkraft, die auf die Klemmanordnung der Figuren 1 und 2 aufgebracht werden kann, hängt dann von der technischen Streckgrenze des für das Klemmband 11 verwendeten Werkstoffs ab, die durch die Kraft bestimmt ist, die das Zerreißen des Klemmbands bewirkt. Dementsprechend ist die Haltefähigkeit der Klemmanordnung durch die Kraft bestimmt, mit der die Klemmanordnung gespannt werden kann. Diese Kraft wird durch das Vorhandensein des äußeren Verstärkungselements 20 erheblich vergrößert. Andererseits ist die Form des äußeren Verstärkungselements derart, daß es die verbleibende Elastizität des plastisch verformten Ohrs zur Kompensation von Anderungen der Temperatur und/oder des Drucks nicht völlig beseitigt. Bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel könnte die Kraft um einen Faktor erhöht werden, der das 5bis 6-Fache der bei einer typischen herkömmlichen Zwei-Ohr- Klemme gleichen Aufbaus verwendbaren maximalen Kraft beträgt.
• Die Figuren 1 und 2 stellen eine Zwei-Ohr-Klemmanordnung dar, die unabhängig von dem Vorhandensein der äußeren Verstärkungselemente ausgewuchtet bleibt, so daß sie auch bei rotierenden Anwendungen eingesetzt werden kann. Wo Auswuchtung von geringer Bedeutung ist, zum Beispiel bei stationären Anwendungen, und insbesondere wo räumliche Bedingungen die Verwendung einer Zwei-Ohr-Klemme nicht zulassen, ist die vorliegende Erfindung ebenso auf eine Ein-Ohr-Klemme aus Rohrmaterial, wie in Figur 3 dargestellt, anwendbar. In Figur 3 sind die gleichen Bezugszeichen wie in den Figuren 1 und 2 verwendet.
• Figur 4 stellt die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine Klemmanordnung des offenen Typs dar, bei der das innere Ende 15 des Klemmbandes 11 und das mit diesem überlappende äußere Ende 16 des Klemmbandes 11 mit einem mechanischen Formschluß versehen sind. Normalerweise hat der mechanische Formschluß auch eine begrenzende Wirkung auf die Spannkraft, die auf das plastisch verformbare Ohr aufgebracht werden kann, bevor die Gefahr eines Wiederöffnens der Klemmanordnung bei Aufreißen des mechanischen Formschlusses besteht. Neuere Entwicklungen auf dem Gebiet des mechanischen Formschlusses, wie in meinem früheren US-Patent 4,622,720 offenbart, haben jedoch die Festigkeit des mechanischen Formschlusses erheblich erhöht, so daß die Verwendung des Verstärkungselements auch bei offenen Klemmen möglich geworden ist. Der in dem US-Patent 4,622,720 offenbarte mechanische Formschluß umfaßt ein aus dem inneren Bandabschnitt 15 ausgestanztes, in der Längsrichtung des Klemmbandes 11 verlaufendes lappenartiges Element 17 sowie einen oder mehrere kaltverformte, ebenfalls aus dem inneren Bandabschnitt 15 ausgestanzte Haltehaken 18, wobei das lappenartige Element 17 in eine schlitzartige, im äußeren Bandabschnitt 16 vorhandene Öffnung 17' eingreift und der bzw. die Haltehaken in eine entsprechende, im äußeren Bandabschnitt vorhandene Anzahl von Öffnungen 18' eingreifen. Für weitere Einzelheiten der mechanischen Verbindung sei auf mein obenerwähntes US-Patent 4, 622,720 verwiesen.
• Figur 5 stellt ein allgemein mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnetes zangenartiges Werkzeug dar, das im wesentlichen dem in meinem früheren US-Patent 2,614,304 dargestellten Werkzeug gleicht. Die Backen 31 und 31' sind jedoch nicht mehr verhältnismäßig spitz sondern breiter und mit gerundeten Vertiefungen 32 und 32' versehen, die sich generell an die konvex geformten Außenlinien des Verstärkungselements 20 anpassen, so daß die freien Enden 23 des Verstärkungselements 20 eine plastische Verformung des Ohrs 12 bewirken, wobei die plastische Verformung in ähnlicher Weise erfolgt wie die in meinem obenerwähnten früheren US-Patent 2,614,304 dargestellte plastische Verformung bei Verwendung des zangenartigen Werkzeugs.
• Die vorliegende Erfindung ist aufgrund ihrer erhöhten Haltefähigkeit beispielsweise für hydraulische Hochdruckverbindungen von besonderem Interesse.
• Obwohl ich verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele dargestellt und beschrieben habe, beschränkt sich die vorliegende Erfindung selbstverständlich nicht auf diese Ausführungsbeispiele, sondern ist zahlreicher dem Fachman geläufiger Änderungen und Modifikationen fähig. Die vorliegende Erfindung ist zum Beispiel auch auf plastisch verformbare Ohren anwendbar, bei denen die Schenkelabschnitte mit der Radialrichtung einen Winkel bilden, wie in dem US-Patent 3,106,757 dargestellt. Ferner ist die vorliegende Erfindung auch auf Klemmen aus Bandmaterial anwendbar, die durch eine nietartige Verbindung verbunden sind, wie in meinem früheren US-Patent 3,286,314 offenbart. Ferner läßt sich die vorliegende Erfindung auch auf in meinen früheren US-Patenten 4,299,012 und 4,315,348 offenbarte Klemmanordnungen des sogenannten stufenlosen Typs anwenden. So können an den Ausführungsbeispielen der oben beschriebenen Erfindung zahlreiche Anderungen und Modifikationen vorgenommen werden.

Claims (8)

1. Außen verstärkte Klemmanordnung (10), umfassend

ein Klemmband (11) mit mindestens einem ohrförmigen Spannelement (12) mit zwei generell nach außen verlaufenden Schenkelabschnitten (13), die über einen einen vorgegebenen Winkel mit ihnen bildenden Brückenabschnitt (14) verbunden sind, wobei das Spannelement so betätigbar ist, daß es durch Aufbringen von Spannkräften an den Schenkelabschnitten, die das ohrförmige Spannelement plastisch verformen, um einen zu befestigenden Gegenstand herum gespannt wird, und ein weiteres verformbares Element (20), das von dem Klemmband (11) getrennt ist und eine wesentlich größere Dicke als dieses aufweist, das in seitlichen Endabschnitten (20) endet und so gestaltet ist, daß es sich außen über den Brückenabschnitt (14) und mindestens Teile der Schenkelabschnitte (13) des ohrförmigen Elements (12) montieren läßt, und das so betätigbar ist, daß es nach plastischer Verformung mit seinen seitlichen Endabschnitten (22) fest an dem ohrförmigen Spannelement (12) angreift, um die Klemme um den Gegenstand zu spannen und die Haltefähigkeit der Klemmanordnung zu erhöhen.

2. Klemmanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere verformbare Element (20) das Ohr (12) über dem Brückenabschnitt (14) und den Schenkelabschnitten (13) umgibt und so betätigbar ist, daß es das Ohr (12) plastisch verformt und die Klemmanordnung dadurch spannt, daß auf das weitere verformbare Element (20) eine Kraft aufgebracht wird, die dessen Verformung bewirkt.

3. Klemmanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere verformbare Element (20) so gestaltet und gebaut ist, daß es die Haltefähigkeit der Klemmanordnung erhöht, gleichzeitig aber eine gewisse Elastizität gestattet, um Temperatur- und/oder Druckänderungen zu kompensieren.

4, Klemmanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere verformbare Element (20) einen verhältnismäßig dicken Hauptabschnitt (21) aufweist, der im wesentlichen parallel zu dem Brückenabschnitt (12) verläuft und in Seitenabschnitten (22) endet, deren freie Enden im Übergangsbereich zwischen dem Klemmband (11) und den Schenkelabschnitten (13) des Ohrs zu liegen kommen.

5. Klemmanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenabschnitte (22) in Richtung der freien Enden aufeinander zu verlaufen und konvex gekrümmt sind, wobei die Innenfläche des Hauptabschnitts (21) länger ist als die Außenfläche des Brückenabschnitts (14), und daß die Seitenabschnitte (22) im nicht-verformten Zustand bis zum Bereich ihrer freien Enden in Abstand von den Schenkelabschnitten (13) angeordnet sind.

6. Klemmanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (27) des Hauptabschnitts (21) leicht konvex gekrümmt ist, daß die Innenfläche (24) des Hauptabschnitts (21) im wesentlichen geradlinig ist, daß die Innenfläche (24) des Hauptabschnitts (21) über die Innenflächen (26) der Seitenabschnitte (22) mittels verhältnismäßig kleiner Krümmungsradien (2) verläuft, und daß die freien Enden der Seitenabschnitte (22) mit einem Krümmungsradius (23) abgerundet sind, der kleiner ist als der die Übergangsbereiche definierende Krümmungsradius (29).

7, Klemmanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmband (11) samt seinem Ohr (12) gleichmäßig dick ist, während das separate Verstärkungselement (20) Seitenabschnitte (22) mit freien Enden aufweist, deren Dicke in Richtung der freien Enden abnimmt und im Bereich dieser freien Enden (23) minimal ist.

8. Klemmanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des separaten Verstärkungselements (20) in Axialrichtung der Klemmanordnung von der des Ohrs (12) verschieden ist.