DE847538C

DE847538C - Single-joint or multi-joint pipe connection for thin-walled sheet metal pipes with sealing against internal overpressure

Info

Publication number: DE847538C
Application number: DEE1073A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl-Ing Hettich; Gottlieb Schienerer
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 1950-04-30
Filing date: 1950-04-30
Publication date: 1952-08-25

Description

Ein- oder mehrgelenkige Rohrverbindung für dünnwandige Blechrohre mit Abdichtung gegen inneren Uberdrudk Rohrkugelgelenke, bei denen die Rohrenden in Form von Kugelflächen ausgebildet werden und bei denen diese kugelförmigen Enden mittels eines Außenkörpers verbunden werden, der die passenden Gegenkugelflächen aufweist, sind bekannt. Bei einem Teil dieser Kugelgelenke ist der Außenkörper aus Teilen zusammengesetzt und verschraubt oder auch mit Scharnieren versehen und nach Lösen einer Schraube aufklappbar. Die Trennfugen der einzelnen Scharnierteile bilden die Quelle der Undichtheiten derartiger Kugelgelenke. Es sind deshalb zahlreiche Konstruktionen ausgebildet 'worden, die durch zusätzliche Dichtungsmaßnahmen diese Undichtheiten zu vermeiden suchen. Die Zwischenlage von elastischen Dichtungen zeigt die amerikanische Patentschrift 656667. In manchen Fällen sind auch Manschetten eingefügt worden, die mit ihren Enden die beiden gelenkig miteinander zu verbindenden Rohre umschließen (deutsches Patent 413 263). Ein anderer Weg wurde dadurch begangen, daß . die Kugelgelenke im Innern eines Faltenbalgrohrs oder eines flexiblen Rohrs angeordnet wurden, so daß die durch die Trennfugen der Kugelgelenke austretenden Gase durch das umgebende flexible Rohr am Abströmen verhindert werden (amerikanisches Patent 5704o5). Die bei Rohren mit größeren Wandstärken angewandten verschiebbaren Muffenrohrverbindungen, z. B. deutsche Patente 179 156, 177 503, bei denen auf die ballige Innenkugelfläche eine Dichtung gepreßt wird, die von zwei axial verschiebbaren Ringen mit Schraubverbindung zusammengepreßt wird, müssen so stark dimensioniert werden, daß siedelt Preßdruck aushalten. Derartige Verbindungen sind deshalb bei dünnwandigen'Rohren nicht anwendbar: Bei Rohrgelenken., bei denen das äußere Hohlkugelsegnient, zweiteilig gestaltet ist und bei denen die beiden Teile mit Scharnieren verbunden sind, besteht die Gefahr von Undichtheiten, die in vielen Fällen, beispielsweise bei Abgasleitungen für Kraftfahrzeuge, nicht in Kauf genommen werden können (schweizerisches Patent 74053). Single-joint or multi-joint pipe connection for thin-walled sheet metal pipes with sealing against inner Uberdrudk pipe ball joints in which the pipe ends are designed in the form of spherical surfaces and in which these spherical ends are connected by means of an outer body which has the matching counter-spherical surfaces are known. In the case of some of these ball joints, the outer body is composed of parts and screwed or also provided with hinges and can be opened after loosening a screw. The joints between the individual hinge parts are the source of the leaks in such ball joints. Numerous constructions have therefore been designed which seek to avoid these leaks by means of additional sealing measures. The intermediate layer of elastic seals is shown in the American patent specification 656667. In some cases, cuffs have also been inserted, the ends of which enclose the two pipes to be articulated with one another (German patent 413 263). Another way was done by that. the ball joints were arranged inside a bellows pipe or a flexible pipe, so that the gases escaping through the joints of the ball joints are prevented from flowing out through the surrounding flexible pipe (American patent 570405). The sliding sleeve pipe connections used for pipes with larger wall thicknesses, e.g. B. German patents 179 1 56, 177 503, in which a seal is pressed onto the spherical inner spherical surface, which is pressed together by two axially displaceable rings with a screw connection, must be dimensioned so that they can withstand pressing pressure. Such connections are therefore not applicable to thin-walled pipes: In pipe joints in which the outer hollow ball is designed in two parts and in which the two parts are connected by hinges, there is a risk of leaks, which in many cases, for example in exhaust pipes for Motor vehicles cannot be accepted (Swiss patent 74053).

Dadurch, daß in all diesen Fällen bei dünnwandigen Rohren die Außenkörper der Kugelgelenke Spalte aufweisen, die nur unvollständig abgedeckt werden, hat sich besonders im Kraftfahrzeug- und Flugzeugbau die Notwendigkeit ergeben, die abgasführenden Leitungen, die infolge von räumlichen Verhältnissen, Schwingungsyorgängen usw., gelenkig gebaut sein sollen, mit eitjachen Mitteln dicht zu gestalten: Eine weitere Schwierigkeit bei den bekannten Rohrkugelgelenken besteht darin, daß durch die dauernde Bewegung, die insbesondere im Kraftfahrzeugbau sich in rasch wechselnder Frequenz als Schwingungen abspielt, eine rasche Abnutzung bei sehr geringer Betriebssicherheit in Kauf genommen werden muß.The fact that in all these cases with thin-walled tubes the outer body of the ball joints have gaps that are only incompletely covered especially in motor vehicle and aircraft construction the need to use the exhaust gas Lines, which as a result of spatial conditions, oscillation processes, etc., should be designed to be articulated, to be designed tightly with simple means: another Difficulty with the known tubular ball joints is that through the permanent Movement, which is particularly in the automotive industry in rapidly changing frequency takes place as vibrations, rapid wear and tear with very little operational reliability must be accepted.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf eine ein- oder mehrgelenkige Rohrverbindung für dünnwandige Blechrohre, die auch bei Winkelausschlagen der Gelenkverbindung noch dicht bleibt. Insbesondere soll die Erfindung die Schwierigkeiten überbrücken, die bei Blechkugelgelenken, die auf Pressen oder auf der Drückbank eingerollt sind, entstehen. Hier führen die verschiedenen Rückfederungen der Materialien bzw: die verschiedenen Materialstärken und Elastizität entweder zu losem Gang und damit zu Undichtheiten oder aber zu einer zu starren ,und unbeweglichen Verbindung der Rohre, die den Anfosderüngen'auf einleicht _laufendes Gelenk nicht mehr entsprechen. Auch die weiterhin im Abgasbetrieb -von Kraftfahrzeugen auftretenden Störungen, die dadurch eintreten, daß hohe Temperaturen ein bei niedrigeren Temperaturen noch gängiges Gelenk blockieren können, werden durch die erfindungsgemäße Ausführung behoben.The present invention now relates to a single or multi-articulated joint Pipe connection for thin-walled sheet metal pipes, which can also be used when the joint connection is bent at an angle still remains tight. In particular, the invention is intended to overcome the difficulties those for sheet metal ball joints that are rolled up on presses or on the press bench, develop. This is where the various springbacks of the materials or: the different material thicknesses and elasticity either to loose gear and thus to Leaks or a too rigid and immobile connection of the pipes, which no longer correspond to the initial requirements on a smoothly running joint. Even the disturbances that continue to occur in the exhaust gas operation of motor vehicles occur that high temperatures are still common at lower temperatures Joint can block, are eliminated by the embodiment according to the invention.

Die erfindungsgemäßen technischen Verbesserungen werden dadurch 'erreicht; daß zwischen den beiden übereinaneltrgreifendeii Kugelflächen nachgiebige, elastische und- temperaturbeständige Dichtungsglieder eingeschaltet werden, die durch das Einholen der äußeren Kugelflächen oder durch verstellbare Druckglieder dichtend und gleitend angepreßt werden.The technical improvements according to the invention are thereby 'achieved; that between the two overlapping spherical surfaces yielding, elastic and- temperature-resistant sealing members are switched on, which are caused by the retrieval the outer spherical surfaces or by means of adjustable pressure members sealing and sliding be pressed.

Fig. i zeigt die einfachste Form eines derartigen Kugelgelenks, wobei i den einen Rohrteil und 2 den anderen Rohrteil darstellt: Das Rohrteil i trägt die Innenkugel 3, die aus einem geeigneten Material, beispielsweise einem Gußkörper; der in einem Präzisionsgußverfahrenhergestellt ist, einem Feinschmiedestück, einem Preßteil oder einem spanabhebend bearbeiteten Teil aus, falls nötig, hitzebeständigem Material bestehen kann. Dieser innere Kugelkörper ist auf dem Rohr i dadurch befestigt, daß er bei 4 beispielsweise an einem Bord bzw. einem Anschlag anschlägt und an seinem anderen j Ende durch einen Ring 5, der auf den Rohraußendurchmesser i aufgeschoben oder aufgeschweißt ist, gehaltert wird. Der innere Kugelkörper 3 trägt eine Ausnehmung, in der ein Kolbenring 6 läuft, der in bekannter Weise ähnlich dem Kolbenring bei Verbrennungskraftmaschinen gestaltet und aus den :Bierfür in Frage kommenden Materialien bei entsprechender Oberflächenbehandlung hergestellt sein kann. Bei Rohrleitungen, die eine geringe Temperaturbeanspruchung auszuhalten haben, kann dieser Kolbenring auch aus anderen geeigneten Materialien hergestellt sein, beispielsweise aus geeigneten Kunststoffen. Der Rohrteil 2 trägt an seinem Ende eine kuglige Fläche 7, die aus der dünnen Rohrwandung 2 im Zieh-, Drück- oder Preßverfahren herausgearbeitet ist und dann in bekannter Weise um die Innenkugel herum ballig eingeholt wird. Die Verschiedenheiten, die in der Blechhärte, der Elastizität, also der verschieden starken Rückfederung des eingeholten Materials begründet liegen, werden durch den 'eingelegten Kolbenring ausgeglichen. Auch die Verschiedenheiten in der Dehnung bei hohen Temperaturbeanspruchungen können durch den Kolbenring aufgenommen werden. Es können selbstverständlich auch mehrere Kolbenringe hinfereinander angeordnet werden.Fig. I shows the simplest form of such a ball and socket joint, i representing one tubular part and 2 the other tubular part: the tubular part i carries the inner ball 3, which is made of a suitable material, for example a cast body; which is manufactured in a precision casting process, a fine forging, a pressed part or a machined part of, if necessary, consist of heat-resistant material. This inner spherical body is attached to the tube i in that it strikes at 4, for example, on a board or a stop and is held at its other end by a ring 5 which is pushed or welded onto the outer tube diameter i. The inner spherical body 3 has a recess in which a piston ring 6 runs, which is designed in a known manner similar to the piston ring in internal combustion engines and can be made from beer for materials in question with appropriate surface treatment . In the case of pipelines that have to withstand a low temperature load, this piston ring can also be made from other suitable materials, for example from suitable plastics. The pipe part 2 carries at its end a spherical surface 7, which is worked out of the thin pipe wall 2 in the drawing, pressing or pressing process and is then caught in a known manner around the inner ball in a spherical manner. The differences, which are due to the hardness of the sheet metal, the elasticity, i.e. the different degrees of springback of the recovered material, are compensated for by the inserted piston ring. The differences in elongation at high temperature loads can also be absorbed by the piston ring. Of course, several piston rings can also be arranged one behind the other.

Im Längsschnitt der Fig. 2 und 3 ist eine andere Ausführungsart des erfindungsgemäßen Kugelgelenks dargestellt, bei der die Außenkugel aus zwei Blechpreßlingen besteht, die mittels einer Schraubenverbindung durch die Schraubenlöcher bzw. Bohrungen 8 und 9 miteinander verbunden sind. Die Trennebene der Blechpreßlinge liegt in diesem Fall in der Rohrachse. Die äußeren Kugelschalen 7' und 7" sind an ihrer Stoßstelle durch elastische Dichtungszungen io' und iö' verbunden, die aus geeignetem Material, beispielsweise dünnem nichtrostendem Blech oder aber' bei geringer Temperaturbeanspruchung aus geeignetem Kunststoff hergestellt sein können. Der Anpreßdruck der äußeren Schalen kann durch entsprechende Einstel-Jung der Schraubenverbindung geregelt werden.In the longitudinal section of FIGS. 2 and 3, another embodiment of the ball joint according to the invention is shown, in which the outer ball consists of two pressed sheet metal which are connected to one another by means of a screw connection through the screw holes or bores 8 and 9. In this case, the parting plane of the pressed sheet metal parts lies in the pipe axis. The outer spherical shells 7 ' and 7 " are connected at their joint by elastic sealing tongues io' and iö ', which can be made of suitable material, for example thin stainless sheet metal or, if the temperature is low, of suitable plastic can be regulated by adjusting the screw connection accordingly.

In Fig. 4 und 5 ist der Längs- und Querschnitt einer anderen erfindungsgemäßen Ausführung der Kugelgelenkverbindung dargestellt.. Die beiden Figureh zeigen ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk, bei dem das elastische Verbindungsglied in Form eines Rings i i in der Gelenkaußenkugel eingebaut ist. Zu diesem Zweck ist die äußere Blechkugel in einer Ebene senkrecht zur Rohrachse geteilt ausgeführt, so daß der vordere Teil der Blechkugel 12 über das Rohr i gesteckt und gegen den Dichtungsring ii gepreßt werden kann. Durch den Anpreßdruck stützt sich der Dichtungsring i i gegen den Bord der Außenkugel 7 ab und legt sich gleichzeitig dichtend an die Oberfläche der Innenkugel 13 an. Dieser Dichtungsring kann in diesem Fall sowohl aus einem Preß-, Schmiede- oder Gußkörper als auch aus Blech hergestellt sein. Das Anpressen der beiden äußeren Kugelteile 7 und 12 wird durch eine rohrschellenartige, durch Schrauben verstellbare Verbindung 14' und 14" hergestellt. Diese rohrschellenartige Verbindung ist im Querschnitt mit Anzugsflächen versehen oder V-förmig gestaltet. Auch der Dichtungsring i i kann selbstverständlich in bekannter Weise profiliert ausgebildet werden. Diese Rohrschellenteile 14 und 14' greifen über Blechborde, die an den äußeren Kugelteilen 7 und 12 angebracht sind, so daß beim Zusammenpressen der Rohrschellenhälften durch die Schrauben 15' und 15" eine Abdichtung durch den zusammengepreßten elastischen Dichtungsring i i erfolgt. Der Zwischenring i i kann aus bekannten elastischen Materialien bestehen, beispielsweise Metallasbest, oder bei niederen Temperaturen auch aus Kunststoff. Eine Verstellung der Schraubenverbindung 15' und 15" ermöglicht es, die bei der Herstellung der Kugelgelenke infolge der bereits erwähnten. Verschiedenheiten im Blech (Blechstärke, Elästizität usw.) sowie die infolge Temperaturschwankungen auftretenden Verschiedenheiten auszugleichen.4 and 5 are the longitudinal and cross-sectional views of another according to the invention Execution of the ball joint connection shown .. The two figures show a ball joint according to the invention, in which the elastic connecting member in the form of a Ring i i is built into the outer joint ball. To this end, the external Sheet metal ball executed divided in a plane perpendicular to the pipe axis, so that the front part of the sheet metal ball 12 placed over the tube i and against the sealing ring ii can be pressed. The sealing ring i i is supported by the contact pressure against the edge of the outer ball 7 and at the same time lays itself sealingly on the surface the inner ball 13. This sealing ring can in this case both from a Pressed, forged or cast bodies as well as made of sheet metal. The pressing the two outer ball parts 7 and 12 is through a clamp-like, through Adjustable screws Connection 14 'and 14 "established. This pipe clamp-like connection is provided with tightening surfaces or in cross section V-shaped. The sealing ring i i can of course also be in a known Way to be profiled. These pipe clamp parts 14 and 14 'grip About sheet metal rims, which are attached to the outer ball parts 7 and 12, so that when pressing the pipe clamp halves together by the screws 15 'and 15 "a Sealing by the compressed elastic sealing ring i i takes place. Of the Intermediate ring i i can consist of known elastic materials, for example Metal asbestos, or at low temperatures also made of plastic. An adjustment the screw connection 15 'and 15 "allows that in the manufacture of the ball joints as a result of the aforementioned. Differences in sheet metal (sheet thickness, elasticity etc.) as well as to compensate for the differences that occur as a result of temperature fluctuations.

Fig. 6 zeigt den Längsschnitt einer Kombination von zwei Kugelgelenken gemäß Fig. i, wobei in erfindungsgemäßer Weise die äußeren Kugelflächen von zwei benachbarten Kugelgelenken aus einem einzigen geschlossenen Blechkörper 16 bestehen, der an seinen Enden in bekannter Weise eingeholt ist. Fig. 7 zeigt eine erfindungsgemäße Verbindung dünnwandiger Rohre, bei denen die beiden benachbarten äußeren Kugelflächen eines Doppelkugelgelenks aus zwei Preß- oder Ziehteilen bestehen, die eine Trennfläche in der Rohrachse aufweisen.Fig. 6 shows the longitudinal section of a combination of two ball joints according to FIG. i, the outer spherical surfaces of two in the manner according to the invention adjacent ball joints consist of a single closed sheet metal body 16, which is caught at its ends in a known manner. Fig. 7 shows an inventive Connection of thin-walled pipes in which the two adjacent outer spherical surfaces of a double ball joint consist of two pressed or drawn parts that form a parting surface have in the pipe axis.

Fig. 8 zeigt einen Querschnitt durch diese Verbindung nach der Linie A-B, Fig. 9 einen Querschnitt nach der Linie C-D. Der Anpreßdruck der beiden dünnwandigen äußeren Schalenkörper 17 und 18 wird, wie dies in Fig. 2 und 3 dargestellt und beschrieben-ist, durch die in die Bohrungen i9 eingeführten Schraubenverbindungen hergestellt, wobei die Dichtung zwischen den Schalenhälften selbst wiederum durch elastische Dichtungszungen iö und io" hergestellt wird, die die Stoßstellen der äußeren Kugelhälften überlappen und durch entsprechendes elastisches Anliegen an den inneren Kugelflächen abdichten. Um die Strömung im Rohrinnern zu verbessern und damit gleichzeitig eine zusätzliche Sicherung gegen Undichtwerden zu erreichen, kann in die Mittelachse der beiden äußeren, die benachbarten Kugelflächen tragenden Preßteile ein Rohr 20 eingefügt werden, das, falls notwendig, an seinem einen oder an beiden Enden mit einem einströmdüsenförmigen Bord 21 versehen ist. Durch die Ausführung gemäß Fig. 7, 8 und 9 wird erreicht, daß die bei der Einholung aus einem geschlossenen Rohrstück auftretenden Bearbeitungsungenauigkeiten, die in Stärke und Elastizität usw. des Bleches ihre Ursache haben, vermieden werden können. Die beiden äußeren Preßhälften, die die benachbarten äußeren Kugelgelenkschalen tragen, können durch Zieh-, Präge- oder Preßvorgang mit der gewünschten Toleranz hergestellt und im übrigen durch die Schraubenverbindungen noch verstellt werden. Im Beispiel der Fig. 7 sind innen Blechkugelflächen angebracht. Selbstverständlich können auch, ähnlich wie in den Fig. i, 2 und 6, massive innere Kugelkörper 3 angebracht werden, in denen wiederum geeignete Kolbenringe eingebracht sind.Fig. 8 shows a cross section through this connection along the line A-B, Fig. 9 shows a cross section along the line C-D. The contact pressure of the two thin-walled outer shell body 17 and 18 is, as shown and described in Fig. 2 and 3, produced by the screw connections introduced into the bores i9, wherein the seal between the shell halves itself in turn by elastic sealing tongues iö and io "is produced, which overlap the joints of the outer halves of the ball and seal by making appropriate elastic contact with the inner spherical surfaces. In order to improve the flow inside the pipe and thus an additional one at the same time To secure against leakage can be achieved in the central axis of the two outer, a pipe 20 is inserted into the pressed parts carrying the adjacent spherical surfaces, this, if necessary, at one or both ends with an inlet nozzle-shaped Board 21 is provided. The embodiment according to FIGS. 7, 8 and 9 achieves that the machining inaccuracies that occur when retrieving from a closed piece of pipe, which are caused by the strength and elasticity etc. of the sheet metal, should be avoided can. The two outer press halves that hold the adjacent outer ball joint shells wear, can by drawing, stamping or pressing process with the desired tolerance and can also be adjusted by the screw connections. In the example of FIG. 7, sheet metal spherical surfaces are attached inside. Of course can also, similar to FIGS. 1, 2 and 6, massive inner spherical bodies 3 attached in which in turn suitable piston rings are inserted.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Single or multi-articulated pipe connection for thin-walled sheet metal pipes with a seal against internal overpressure, the pipe ends being designed as spherical shells, characterized in that flexible, elastic and temperature-resistant sealing members are switched on between the two overlapping spherical surfaces, which are switched on by pulling in the outer spherical surfaces or by adjustable Pressure members are pressed sealingly and slidingly.

2. Single-joint or multi-joint pipe connection according to Claim i, characterized in that that the sealing members consist of one or more piston ring part, which in Recesses are introduced, which are attached to pressed, forged or cast bodies are whose inner diameter fits on the inner tube, while the outer surface is designed crowned according to the inner diameter of the outer ball, the Ball ring strikes against one edge of the pipe and against a displacement from the end of the pipe is secured away by a ring applied and fastened on the pipe.

3. Single or multi-articulated pipe connection according to claims i and 2, characterized in that that the outer spherical surfaces consist of two pressed sheet metal, which by means of screw connection are connected to one another, the parting plane of the pressed sheet metal in the pipe axis lies.

4. Single or multi-articulated pipe connection according to claim 3, characterized in that that the shell halves of the outer ball joints by elastic, to the inner Sealing tongues resting against spherical surfaces are sealed.

5. Single or multi-articulated Pipe connection according to claim i, characterized in that the outer spherical surface divided into two parts by a parting plane perpendicular to the pipe axis and that in the parting line each part is delimited by a sheet metal border, the flexible, elastic and temperature-resistant sealing member between these parts as a ring is inserted and through a pipe clamp-like connection adjustable by screws, which is provided in cross-section with tightening surfaces or designed in a V-shape, so connected is or is supported on the inclination of the angled sheet metal shelves that a Tightening the screw connection pressing the two spherical shell parts against each other in the direction of the pipe axis and thus a seal against the inner ball.

6. Single or multi-articulated pipe connection according to claim i and 2 thereby characterized in that the outer spherical surfaces of two adjacent ball joints consist of a single closed body that overturned at its ends; pressed, drawn or pressed closed sheet metal spherical shells carries the sliding overlap over the inner balls of the two neighboring sheet metal balls @ gejenke.

7. Single or multi-articulated pipe connection according to claim 3 and q .; characterized, that the two adjacent outer spherical surfaces of a double ball joint consists of two There are pressed or drawn parts that have a separating surface in the pipe axis', the contact pressure of the two thin-walled outer shell bodies being regulated can and each shell body part with tongue-shaped, along the parting line extending elastic sealing tongues resting on the inner spherical surfaces is provided that overlap and seal the joints. B. Single or multi-articulated Pipe connection according to claim 7, characterized in that the two outer, the adjacent spherical surfaces bearing pressed or drawn parts inside a tube wear according to the main pipe line, which widened nozzle-shaped at its ends can be.