Die Erfindung betrifft eine Klemmeinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Klemmeinrichtung kann beispielsweise dazu dienen, um zwei in einander steckende, zu verschiedenen Teilen eines Auspuffs gehörende Rohre lösbar mit einander zu verbinden. Dabei kann mindestens einer der beiden Auspuffteile beispielsweise ausschliesslich durch ein Rohr gebildet sein, das lediglich als hohles Leitungsstück dient. Mindestens eines der beiden mit einander verbundenen Rohre kann jedoch als Anschlussstutzen einer komplizierter beschaffenen Vorrichtung, wie etwa als Motorausgangs- oder als Auspufftopf- oder Katalysator-Anschlussstutzen dienen. Ferner kann eines der beiden mit einander verbundenen Rohre als Kupplungs- und/oder Verbindungsstück dienen. Der Begriff "Rohr" soll dementsprechend in den Ansprüchen und in der Beschreibung sowohl ein verhältnismässig langes Leitungsstück als auch eine kurze, als Anschlussstutzen und/oder Kupplungsstück dienende Hülse umfassen.
Bekannte Klemmeinrichtungen zum Verbinden von in einander steckenden Rohren weisen zwei Klemmelemente auf, von denen jedes einen gebogenen Mittelabschnitt mit einer am äusseren Rohr angreifenden Klemmfläche besitzt. Die beiden Klemmelemente können identisch ausgebildet sein. Es sind jedoch auch Klemmeinrichtungen mit unterschiedlichen Klemmelementen bekannt, wobei beispielsweise das eine Klemmelement U-förmig ist und mit Aussengewinden versehene Schenkel besitzt, die \ffnungen des anderen Klemmelementes durchdringen. Die beiden Klemmelemente können dann mit auf die Aussengewinde aufgeschraubten Muttern gegen einander verspannt und gegen das äussere Rohr gedrückt werden.
Solche Klemmeinrichtungen haben den Nachteil, dass ihre Klemmelemente beim Festschrauben der Muttern nur zu den Achsen der beiden Gewindebolzen parallele Klemm- und/oder Druckkräfte auf das äussere Rohr ausüben, so dass die Klemmwirkung entlang dem Rohrumfang stark variiert, wodurch die Festigkeit und/oder Dichtigkeit der Rohrverbindung beeinträchtigt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Klemmeinrichtung zu schaffen, die Nachteile der bekannten Klemmeinrichtungen behebt und insbesondere ermöglicht, gleichmässiger über den bogenförmigen Mittelabschnitt des ersten Klemmelements verteilte Klemm- und/oder Druckkräfte zu erzeugen und dadurch eine feste und dichte Verbindung von in einander steckenden Rohren zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Klemmeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Klemmeinrichtung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Das erste Klemmelement kann aus einer gebogenen Stange bestehen, deren Achse in einer Ebene liegt. Der bogenförmige Mittelabschnitt des ersten Klemmelements kann im entspannten Zustand genau halbkreisförmig sein und die beiden Schenkel des ersten Klemmelements können stetig an den Mittelabschnitt anschliessen und gerade sowie parallel zu einander sein. Der bogenförmige Mittelabschnitt des ersten Klemmelements kann sich im entspannten Zustand des Klemmelements jedoch eventuell auch über einen Zentriwinkel erstrecken, der ein wenig kleiner oder grösser als 180 DEG ist.
Die beiden Schenkel des ersten Klemmelements können wiederum stetig an den Mittelabschnitt anschliessen und gerade sein, ragen dann jedoch zu ihren freien Enden hin leicht von einander weg bzw. zu einander hin, wobei der Winkel zwischen den beiden Schenkeln vorzugsweise höchstens 20 DEG oder beispielsweise höchstens 10 DEG betragen kann.
Wenn die beiden Muttern zum Verbinden eines von den beiden Klemmelementen umschlossenen, eine kreisförmige Querschnittsform aufweisenden Rohrs mit einem in diesem steckenden, inneren Rohr festgezogen werden und die beiden Schenkel des ersten Klemmelements parallel zu einander sind, werden primär zu den Schenkeln parallele Klemm- und/oder Druckkräfte erzeugt, mit denen die beiden Klemmelemente am äusseren Rohr angreifen. Falls die beiden Schenkel nicht genau parallel sind, ist die Richtung der auf das äussere Rohr ausgeübten, primären Klemm- und/oder Druckkräfte parallel zur Winkelhalbierenden der beiden Schenkel.
Da sich die beiden Schenkel des ersten Klemmelements beim Festschrauben der Muttern an einander annähern und gegen einander gedrückt werden, greift das erste Klemmelement zudem mit sekundären Klemm- und/oder Druckkräften am äusseren Rohr an, die mindestens ungefähr rechtwinklig zu den Längsachsen der beiden Schenkel des ersten Klemmelements und zudem rechtwinklig zur Rohrachse sind. Die erzeugten, primären und sekundären Klemm- und/ oder Druckkräfte werden einander überlagert, so dass daraus verhältnismässig gleichmässig über den bogenförmigen Mittelabschnitt des ersten Klemmelements verteilte Klemm- und/oder Druckkräfte resultieren, die auf das Rohr ausgeübt werden, an dem die Klemmeinrichtung mit ihren Klemmflächen anliegt.
Deshalb und weil ja zu jeder von der Klemmeinrichtung auf das von dieser umschlossene, äussere Rohr ausgeübten Kraft eine dieser entgegengesetzte Gegenkraft vorhanden sein muss, sind die bei festgeschraubten Muttern von der Klemmeinrichtung auf das an den Klemmflächen anliegende Rohr ausgeübten, resultierenden Klemm- und/oder Druckkräfte verhältnismässig gleichmässig über dessen Umfang verteilt und mehr oder weniger radial zur Rohrachse hin gerichtet. Die mit der erfindungsgemässen Klemmeinrichtung erzeugbaren, sekundären Klemm- und/oder Druckkräfte tragen also wesentlich zur Erzielung einer soliden, dauerhaften und dichten Verbindung der beiden Rohre bei.
Der Erfindungsgegenstand wird nun anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. In der Zeichnung zeigt
die Fig. 1 eine Ansicht einer Klemmeinrichtung mit einem ersten, U-förmigen Klemmelement und einem von dessen Schenkeln durchdrungenen, zweiten Klemmelement, in zur Achse der zu verbindenden Rohre paralleler Blickrichtung,
die Fig. 2 eine Seitenansicht der Klemmeinrichtung,
die Fig. 3 einen Schnitt durch die Klemmeinrichtung entlang der Achse des ersten, U-förmigen Klemmelements,
die Fig. 4 eine Draufsicht auf die sich in der Fig. 1 unten befindende Seite des separat gezeichneten, rinnen- und/oder gehäuseartigen Körpers des zweiten Klemmelements,
die Fig. 5 einen teils in Ansicht in der gleichen Blickrichtung wie die Fig.
1 und teils im Schnitt gezeichnete Darstellung des rinnen- und/oder gehäuseartigen Körpers des zweiten Klemmelements,
die Fig. 6 eine Seitenansicht des in der Fig. 5 gezeichneten Körpers des zweiten Klemmelements,
die Fig. 7 einen etwas schematisierten, entlang der Rohrachse verlaufenden Schnitt durch die Klemmeinrichtung und die in einander strebenden Endabschnitte der mit einander verbundenen Rohre,
die Fig. 8 einen etwas schematisierten Schnitt durch einen Bereich der Klemmeinrichtung entlang der Linie VIII-VIII der Figur 1 in grösserem Massstab, wobei auch noch Ausschnitte der beiden mit einander verbundenen Rohre gezeichnet sind,
die Fig. 9 eine Ansicht einer Variante des ersten, U-förmigen Klemmelements, bei welchem der bogenförmige Mittelabschnitt eine elliptische oder ovale Querschnittsform hat,
die Fig.
10 und 11 je einen Querschnitt durch das zweite Klemmelement gemäss der Fig. 9 entlang den Linien X-X bzw. XI-XI dieser Figur,
die Fig. 12 eine Ansicht einer anderen Variante des ersten U-förmigen Klemmelements, dessen bogenförmiger Mittelabschnitt eine entlang seiner Achse ändernde Querschnittsform hat, und
die Fig. 13, 14 sowie 15 je einen Querschnitt durch das zweite Klemmelement gemäss der Figur 12 entlang der Linien XIII-XIII bzw. XIV-XIV bzw. XV-XV dieser Figur.
Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Klemmeinrichtung 1 weist ein erstes Klemmelement 3 und ein zweites Klemmelement 7 auf. Das erste Klemmelement 3 besteht aus einem einstückigen, U-förmigen, länglichen Bauteil, d.h. einer Stange mit im Querschnitt stetig konvex gekrümmtem, nämlich kreisförmigem Umriss. Das erste Klemmelement 3 hat einen bogenförmigen Mittelabschnitt 3a, an dessen beiden Enden stetig ein gerader Schenkel 3b anschliesst. Im entspannten Zustand bildet der Mittelabschnitt 3a einen Halbkreis. Die beiden Schenkel 3b sind im entspannten Zustand dementsprechend parallel zu einander. Die Achse 5 des ersten Klemmelements 3, d.h. die Längsachse der das erste Klemmelement bildenden Stange liegt sowohl im entspannten Zustand des Klemmelements als in dessen noch näher beschriebenem, gespanntem Zustand in einer Ebene.
Die Endabschnitte der beiden Schenkel 3b sind je mit einem Aussengewinde 3c versehen, dessen Aussendurchmesser beispielsweise ein wenig grösser ist als der Durchmesser des bogenförmigen Mittelabschnitts 3a und der gewindelosen Abschnitte der beiden Schenkel 3b. Ein sich auf der Innenseite des ersten, U- förmigen Klemmelements 3 befindender Flächenbereich des Mittelabschnitts 3a dient in noch näher beschriebener Weise als Klemmfläche 3d. Das erste Klemmelement besteht aus einem metallischen Material, nämlich Stahl, und ist ein wenig elastisch biegbar.
Das zweite Klemmelement 7 weist einen separat in den Figuren 4, 5 sowie 6 gezeichneten, einstückigen, rinnen- und/oder gehäuseartigen Körper 9 auf. Dieser besitzt einen bogenförmigen Mittelabschnitt 9a, dessen Enden mit Endabschnitten 9b zusammenhängen. Wie man besonders deutlich aus der Fig. 7 ersehen kann, weist der Körper 9 einen Steg 9c und zwei Flansche 9d auf, so dass mindestens der bogenförmige Mittelabschnitt 9a im in der Fig. 7 gezeichneten Schnitt U-förmig und zum von den beiden Klemmelementen 3, 7 umschlossenen Raumbereich hin offen ist. Die sich im Bereich der beiden Endabschnitte 9b befindenden Endabschnitte des Stegs 9c sind ein wenig breiter als der zum Mittelabschnitt 9a gehörende Stegabschnitt und je mit einer von einem der Schenkel 3b durchdrungenen \ffnung 9e versehen.
Die \ffnungen 9e haben in einer Draufsicht oder Projektion in der zum betreffenden Schenkel 3b parallelen Blickrichtung eine längliche Umrissform und bilden also je ein Langloch. Die Längsausdehnung der beiden \ffnungen 9e verläuft parallel zu der von der Achse 5 des ersten Klemmelements 3 aufgespannten Ebene. Im übrigen ist jede der beiden \ffnungen 9e in der genannten Draufsicht oder Projektion vollständig, d.h. allseitig von Bereichen des Stegs 9c umschlossen und umschliesst dementsprechend den sie durchdringenden Schenkel 3b des ersten Klemmelements entlang dessen ganzem Umfang.
Die mit den beiden \ffnungen 9e versehenen Endabschnitte des Stegs 9c sind auf ihrer äusseren, d.h. ihrer dem von den beiden Klemmelementen 3, 7 umschlossenen Raumbereich abgewandten Seite mindestens teilweise durch mindestens annähernd ebene Auflageflächen 9f begrenzt, die in der Richtung zum Mittelabschnitt 9a des Körpers 9 zum bogenförmigen Mittelabschnitt 3a des ersten Klemmelements hin geneigt sind. Der Winkel alpha zwischen den Auflageflächen 9f und einer Bezugsebene, die rechtwinklig zu einer zwischen den beiden Schenkeln 3b hindurch verlaufenden Symmetrieebene ist, beträgt mindestens 2 DEG , höchstens 30 DEG und beispielsweise ungefähr 12 DEG . Die äussersten Endabschnitte des Stegs 9c sind beispielsweise gegen die geneigten Auflageflächen 9f abgebogen und/oder abgewinkelt, so dass sie parallel zur genannten Bezugsebene verlaufen.
Jede der beiden \ffnungen 9e ist also in einer zum sie durchdringenden Schenkel 3b parallelen, vom freien Ende des Schenkels her gesehenen Draufsicht zum Teil, und nämlich bei ihrem halbkreisförmigen, dem Mittelabschnitt 9a des Körpers 9 zugewandten Rand und mindestens bei den an diesen halbkreisförmigen Rand anschliessenden, grössten Teilen ihrer geraden, zu einander parallelen Längsränder von der betreffenden, geneigten Auflagefläche 9f umschlossen. Die geneigten Auflageflächen 9f könnten sich jedoch auch bis zu den beiden einander abgewandten Enden des Steges 9c erstrecken, so dass dann jede der beiden \ffnungen 9e in der genannten Draufsicht vollständig von der zugeordneten Auflagefläche umschlossen wäre.
Die beiden Flansche 9d hängen bei den beiden Enden des Steges 9c mit zu einander hin abgebogenen Lappen 9g zusammen, welche die beiden Schenkel 3b auf deren einander abgewandten Seiten mindestens teilweise umgreifen. Die Lappen 9g sind durch einen schmalen Spalt von Steg 9c getrennt und stossen in ihrem an den Spalt angrenzenden, sich in den Fig. 2 und 6 unmittelbar unter dem Spalt befindenden Bereich mindestens annähernd mit ihren einander zugewandten Rändern an einander an. Im weiter vom Steg 9c entfernten Bereich sind die Endabschnitte 9b des Körpers 9 mit auf ihren einander abgewandten Seiten je mit einem im wesentlichen V-förmigen Einschnitt 9h und einer Anschrägung 9i versehen, wobei die beiden Anschrägungen 9i vom Steg 9c weg zu einander hin geneigt sind.
Es sei noch bemerkt, dass die Einschnitte 9h und/oder die Anschrägungen 9i auch weggelassen werden könnten, so dass die Lappen 9g vom sie vom Steg 9c trennenden Spalt bis zu ihrem dem Steg 9c abgewandten Rändern mit ihren einander zugewandten Rändern überall mindestens annähernd an einander anstossen würden. Die dem von den beiden Klemmelementen 3, 7 umschlossenen Raumbereich zugewandten, Ränder 9k der beiden Flansche 9d sind mindestens zum grössten Teil gebogen und bilden in den in den Fig. 1 sowie 5 gezeichneten, zur Achse der zu verbindenden Rohre parallelen Projektionen ungefähr einen Halbkreis. Der rinnen- und/oder gehäuseartige Körper 9 ist mindestens weitgehend formfest, besteht aus einem metallischen Material, beispielsweise Stahl, und kann beispielsweise durch Pressen sowie Verformen eines Blechstücks hergestellt werden.
In der vom gebogenen Mittelabschnitt 9a des Körpers 9 begrenzten Rinne ist ein bogenförmiger Einsatz 11 eingesetzt und beispielsweise durch Einpressen starr befestigt. Die beiden Flansche 9d dienen also zum Befestigen des Einsatzes 11, ergeben aber zusätzlich auch noch eine Versteifung des Körpers 9. Der Einsatz 11 besteht aus einer zu einem Kreisbogen gebogenen Stange aus einem metallischen Material, nämlich Stahl. Wie es in der Fig. 7 ersichtlich ist, ist der Einsatz 11 im Querschnitt gleich wie der Mittelabschnitt 3a und die gewindelosen Abschnitte der Schenkel 3b des ersten Klemmelements 3 kreisförmig und hat zudem im Querschnitt den gleichen Durchmesser wie die gewindelosen Abschnitte des ersten Klemmelementes 3.
Der Durchmesser der den Einsatz 11 bildenden Stange ist mindestens gleich der Tiefe der vom Mittelabschnitt 9a des Körpers 9 begrenzten Rinne und nämlich ein wenig grösser als diese Rinnen-Tiefe. Der Einsatz 11 ragt dementsprechend im Querschnitt vom Rinnen-Grund weg mindestens bis zu den Rändern 9k der die Rinne seitlich begrenzenden Flansche 9d und nämlich ein wenig über diese Ränder hinaus. Der Einsatz 11 bildet auf seiner dem von den beiden Klemmelementen 3, 7 umschlossenen Raumbereich zugewandten Seite eine sich über einen Teil eines Kreisbogens erstreckende Klemmfläche 11d des zweiten Klemmelements 7. Die Kreisbogen, welche die beiden Klemmflächen 3d und 11d in einer zur Achse der mit einander zu verbindenden Rohre parallelen Projektion auf ihren einander zugewandten Seiten begrenzen, haben zudem den gleichen Krümmungsradius r.
Auf die Aussengewinde 3c der aus den \ffnungen 9e herausragenden Endabschnitte der beiden Schenkel 3b des ersten Klemmelements 3 ist je eine Mutter 13 aufgeschraubt. Zwischen dem Steg 9c und jeder der beiden Muttern 13 ist eine kleine Unterlagsscheibe 15 angeordnet.
In der Fig. 7 ist ein Abschnitt eines ersten, äusseren Rohres 17 ersichtlich, das mit Hilfe der Klemmeinrichtung 1 starr und lösbar mit einem in ihm steckenden, zweiten, inneren Rohr 19 verbunden ist. Die beiden Rohre 17, 19 oder zumindest deren in einander steckende Endabschnitte sind zylindrisch sowie im Querschnitt kreisförmig und haben eine gemeinsame Rohrachse. Der Aussenradius des äusseren Rohrs 17 ist gleich dem Krümmungsradius der beiden Klemmflächen 3d, 11d oder etwas kleiner als dieser Krümmungsradius.
Wenn die Klemmeinrichtung 1 die in einander steckenden Abschnitte der beiden Rohre 17, 19 umschliesst, die Muttern 13 aber gemäss den Fig. 1 bis 3 noch nicht oder nur leicht festgeschraubt sind, können die beiden Klemmflächen 3d, 11d leicht an der Aussenfläche des äussern Rohres 17 anliegen und bilden dann zu diesem koaxiale Kreisbogen. Mindestens in diesem entspannten Zustand der Klemmeinrichtung 1 und insbesondere des ersten Klemmelements 3 von dieser ist zwischen den bogenförmigen, sich näher beim Mittelabschnitt 9a des Körpers 9 befindenden Rändern der beiden \ffnungen 9e und den diese durchdringenden Schenkeln 3b des ersten Klemmelements ein freier Zwischenraum vorhanden.
Wenn man nun die beiden Muttern 13 festschraubt und die beiden Klemmelemente 3, 7 dadurch gegen einander verspannt, werden die Klemmflächen 3d und 11d des ersten bzw. zweiten Klemmelements 3 bzw. 7 gegen einander sowie gegen das von ihnen umschlossene, äussere Rohr 17 gedrückt und üben dabei auf das letztere primäre Klemm- und/oder Druckkräfte F1 aus, die in der an sich die entspannte Form des ersten Klemmelements zeigenden Fig. 3 sowie in der Fig. 7 durch Pfeile angedeutet und zum Innenraum des Rohrs 17 gerichtet sind. Die primären Kräfte F1 sind parallel zu der durch die Rohrachse und zwischen den beiden Schenkeln 3b hindurch verlaufenden Mittel- und/oder Symmetrieebene des ersten Klemmelements 3 und bewirken bei den in der Fig. 7 geschnittenen Stellen der Rohr-Mäntel Einschnürungen von diesen.
Beim Festschrauben der beiden Muttern 13 drücken diese die Unterlagsscheiben 15 gegen die ihnen zugewandten Auflageflächen 9f. Die beiden Schenkel 3b haben dabei die Tendenz, eine Form einzunehmen, in der sie mehr oder weniger rechtwinklig zu der Auflagefläche 9f aus den \ffnungen 9e herausragen. Die Neigungen der Auflageflächen 9f bewirken daher beim Festschrauben der Muttern 13 eine elastische Biegung des ersten Klemmelements 3, so dass dessen Schenkel 3b entlang den Längsrändern der \ffnungen 9e gleiten und sich einander nähern. Wenn sich die Klemmeinrichtung und insbesondere deren erstes Klemmelement 3 sich nach dem Festschrauben der beiden Muttern in gespanntem Zustand befindet, sind also die beiden Schenkel 3b nicht mehr genau parallel zu einander, sondern zu ihren freien Enden hin ein wenig zu einander hin geneigt.
Das erste Klemmelement 3 übt infolge dieser Biegung sekundäre Klemm- und/oder Druckkräfte F2 auf das äussere Rohr 17 aus, die ebenfalls in der an sich die entspannte Form des ersten Klemmelements 3 zeigenden Fig. 3 und für den einen Schenkel 3b in der etwas schematisierten Fig. 8 dargestellt und mindestens ungefähr rechtwinklig zur erwähnten Mittel- und/oder Symmetrieebene des ersten Klemmelements 3 sowie dementsprechend auch mindestens ungefähr rechtwinklig zu den primären Kräften F1 sind. Die sekundären Kräfte F2 sind vor allem bei den die beiden Schenkel 3b mit dem bogenförmigen Mittelabschnitt 3a des ersten Klemmelements verbindenden Übergangsabschnitten wirksam und bewirken dort Einschnürungen der beiden Rohre, wie es in der Fig. 8 veranschaulicht ist.
Das erste Klemmelement 3 übt jedoch nicht nur bei seinen besagten Übergangsabschnitten, sondern auch in andern Bereichen seines bogenförmigen Mittelabschnitts 3a sekundäre Kräfte auf das Rohr 17 aus. Die primären und sekundären Klemm- und/oder Druckkräfte überlagern und addieren sich selbstverständlich, so dass die insgesamt vom ersten Klemmelement auf das äussere Rohr 17 ausgeübten, resultierenden Kräfte im ganzen Bereich, in welchem das erste Klemmelement am Rohr angreift, verhältnismässig gleichmässig verteilt sind. Die durch die Überlagerung der primären und sekundären Kräfte resultierenden Kräfte sind im allgemeinen auch besser radial zur Rohrachse gerichtet, d.h. weniger von radialen Richtungen abweichend, als wenn nur primäre Kräfte F1 erzeugt würden.
Dementsprechend bewirken die sekundären Klemm- und/oder Druckkräfte auch, dass die durch die Klemmeinrichtung 1 in den beiden Rohren 17, 19 erzeugten, in einander eingreifenden Einschnürungen der beiden Rohre 17, 19 vollständiger und gleichmässiger um den Rohrumfang herum verlaufen, als wenn nur primäre Kräfte erzeugt würden. Durch die sekundären Kräfte kann daher auch die Dichtigkeit, Festigkeit und Dauerhaftigkeit der Rohrverbindung vergrössert werden, ohne dass in bestimmten, lokalen Bereichen der Rohre 17, 19 übermässige, diese schädigende Spannungen auftreten.
Wie bereits erwähnt, ragt der Einsatz 11 des zweiten Klemmelements 7 über die Ränder 9k der Flansche 9d hinaus. Da der im Querschnitt kreisförmige Einsatz beim Festschrauben der Mutter eine Einschnürung der Rohre 17, 19 bewirkt, können im gespannten Zustand der Klemmeinrichtung, d.h. bei festgeschraubten Muttern, eventuell auch noch die Flanschränder 9k mindestens stellenweise am äussern Rohr 17 angreifen und also teilweise noch als zusätzliche Klemmflächen oder Klemmflächenteile dienen, wodurch die Festigkeit der Rohrverbindung noch erhöht wird.
Das in der Fig. 9 dargestellte, erste Klemmelement 33 weist einen bogenförmigen Mittelabschnitt 33a und zwei Schen kel 33b auf, deren freie Endabschnitte mit einem Aussengewinde 33c versehen sind. Das erste Klemmelement 33 ist also weitgehend ähnlich wie das erste Klemmelement 3 ausgebildet, unterscheidet sich von diesem jedoch dadurch, dass der bogenförmige Mittelabschnitt 33a im Querschnitt nicht kreisförmig, sondern ellipsenförmig oder oval ist, wie es aus den Fig. 10 und 11 ersehen werden kann. Die längere Ellipsen- oder Ovalachse liegt beispielsweise in der Ebene, die von der Längsachse der das erste Klemmelement bildenden, gebogenen Stange aufgespannt wird. Mindestens die mit den Aussengewinden versehenen Abschnitte der beiden Schenkel 33b sollen jedoch im Querschnitt kreisförmig sein.
Das in der Fig. 12 ersichtliche, erste Klemmelement 53 weist wiederum einen bogenförmigen Mittelabschnitt 53a und zwei Schenkel 53b auf, deren Endabschnitte mit Aussengewinden 53c versehen sind. Beim Klemmelement 53 variiert die Querschnittform und/oder mindestens eine Querschnittabmessung entlang seinem Mittelabschnitt 53a. Wie es nämlich aus den Fig. 13 bis 15 hervorgeht, ist das Klemmelement 53 im Querschnitt in der Mitte des Mittelabschnitts 53a und bei den beiden diesen mit den Schenkeln 53b verbindenden Übergangsabschnitten kreisförmig und zwischen diesen Stellen elliptisch oder oval. Die längere Ellipsen- oder Ovalachse ist beispielsweise parallel zur Achse der zu verbindenden Rohre.
Die Querschnittformen und -abmessungen variieren dabei entlang dem Mittelabschnitt 53a derart stetig, dass dessen Mantelfläche kantenlos ist und dass die in der Fig. 12 und also in einer zur Achse der mit einander zu verbindenden Rohre parallelen Projektion auf der Bogen-Innenseite des Mittelabschnitts 53a liegende Mantellinie der Klemmelement-Mantelfläche einen Kreisbogen bildet, dessen Radius mindestens ungefähr gleich demjenigen des äusseren Rohres ist, an dem das Klemmelement 53 angreifen soll.
Die in den Fig. 11 bis 15 dargestellten, ersten Klemmelemente 33, 53 können selbstverständlich in analoger Weise wie das erste Klemmelement 3 zusammen mit einem zweiten Klemmelement, Muttern und Unterlagsscheiben zur Bildung einer Klemmeinrichtung dienen.
Die Klemmeinrichtungen können noch in anderer Hinsicht geändert werden. Die beiden Schenkel des ersten Klemmelements können zum Beispiel - wie bereits in der Einleitung erwähnt - im entspannten Zustand zu ihren freien Enden hin ein wenig zu einander hin oder von einander weg geneigt sein. Ferner könnte man auf die Unterlagsscheiben verzichten.
The invention relates to a clamping device according to the preamble of claim 1.
The clamping device can be used, for example, to detachably connect two pipes which are inserted into one another and belong to different parts of an exhaust. At least one of the two exhaust parts can, for example, be formed exclusively by a pipe which only serves as a hollow pipe section. However, at least one of the two tubes connected to one another can serve as a connection piece of a more complicated device, such as an engine outlet or as a muffler or catalytic converter connection piece. Furthermore, one of the two interconnected pipes can serve as a coupling and / or connecting piece. Accordingly, the term “pipe” is intended to include in the claims and in the description both a relatively long pipe section and a short sleeve serving as a connecting piece and / or coupling piece.
Known clamping devices for connecting pipes that are inserted into one another have two clamping elements, each of which has a curved central section with a clamping surface that engages the outer pipe. The two clamping elements can be identical. However, clamping devices with different clamping elements are also known, for example the one clamping element being U-shaped and having legs provided with external threads which penetrate the openings of the other clamping element. The two clamping elements can then be clamped against one another with nuts screwed onto the external thread and pressed against the outer tube.
Such clamping devices have the disadvantage that their clamping elements exert parallel clamping and / or compressive forces on the outer tube only when the nuts are screwed onto the axes of the two threaded bolts, so that the clamping effect varies greatly along the circumference of the tube, as a result of which the strength and / or tightness the pipe connection is impaired.
The invention is therefore based on the object of providing a clamping device which overcomes the disadvantages of the known clamping devices and in particular makes it possible to generate clamping and / or compressive forces which are distributed more uniformly over the arc-shaped central section of the first clamping element and thereby to provide a firm and tight connection between one another to allow stuck pipes.
This object is achieved by a clamping device with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the clamping device emerge from the dependent claims.
The first clamping element can consist of a bent rod, the axis of which lies in one plane. The arcuate central section of the first clamping element can be exactly semicircular in the relaxed state and the two legs of the first clamping element can continuously adjoin the central section and be straight and parallel to each other. However, in the relaxed state of the clamping element, the arcuate central section of the first clamping element can possibly also extend over a central angle that is a little smaller or larger than 180 °.
The two legs of the first clamping element can in turn connect continuously to the middle section and be straight, but then protrude slightly from one another or towards one another toward their free ends, the angle between the two legs preferably being at most 20 ° or, for example, at most 10 DEG can be.
If the two nuts for connecting a tube, which has a circular cross-sectional shape and are enclosed by the two clamping elements, are tightened and an inner tube is inserted therein, and the two legs of the first clamping element are parallel to one another, clamping and / or generates compressive forces with which the two clamping elements act on the outer tube. If the two legs are not exactly parallel, the direction of the primary clamping and / or compressive forces exerted on the outer tube is parallel to the bisector of the two legs.
Since the two legs of the first clamping element approach each other when the nuts are tightened and are pressed against one another, the first clamping element also acts on the outer tube with secondary clamping and / or compressive forces which are at least approximately at right angles to the longitudinal axes of the two legs of the first clamping element and also at right angles to the pipe axis. The generated, primary and secondary clamping and / or compressive forces are superimposed on one another, so that this results in clamping and / or compressive forces which are distributed relatively uniformly over the arcuate central section of the first clamping element and are exerted on the pipe on which the clamping device with its Clamping surfaces are present.
For this reason and because there must be an opposing counterforce to every force exerted by the clamping device on the outer tube enclosed by it, the resultant clamping and / or exerted by the clamping device on the pipe in contact with the clamping surfaces when the nuts are screwed tight Compressive forces distributed relatively evenly over its circumference and directed more or less radially towards the pipe axis. The secondary clamping and / or compressive forces that can be generated with the clamping device according to the invention thus make a significant contribution to achieving a solid, permanent and tight connection of the two pipes.
The subject of the invention will now be explained with reference to exemplary embodiments shown in the drawing. In the drawing shows
1 is a view of a clamping device with a first, U-shaped clamping element and a second clamping element penetrated by its legs, in a direction parallel to the axis of the pipes to be connected,
2 is a side view of the clamping device,
3 shows a section through the clamping device along the axis of the first, U-shaped clamping element,
4 shows a plan view of the side of the separately drawn, channel-like and / or housing-like body of the second clamping element located at the bottom in FIG. 1,
5 a partly in view in the same direction of view as FIG.
1 and partly in section depicting the channel-like and / or housing-like body of the second clamping element,
6 is a side view of the body of the second clamping element shown in FIG. 5,
7 shows a somewhat schematic section running along the pipe axis through the clamping device and the end sections of the pipes which are connected to one another and striving towards one another,
8 shows a somewhat schematic section through an area of the clamping device along the line VIII-VIII of FIG. 1 on a larger scale, with cutouts of the two tubes connected to one another also being drawn,
9 is a view of a variant of the first, U-shaped clamping element, in which the arcuate central section has an elliptical or oval cross-sectional shape,
the fig.
10 and 11 each show a cross section through the second clamping element according to FIG. 9 along the lines X-X and XI-XI of this figure,
12 is a view of another variant of the first U-shaped clamping element, the arcuate central portion of which has a cross-sectional shape changing along its axis, and
13, 14 and 15 each have a cross section through the second clamping element according to FIG. 12 along the lines XIII-XIII or XIV-XIV or XV-XV of this figure.
The clamping device 1 shown in FIGS. 1 to 3 has a first clamping element 3 and a second clamping element 7. The first clamping element 3 consists of a one-piece, U-shaped, elongated component, i.e. a rod with a convexly curved, namely circular, cross-section. The first clamping element 3 has an arcuate central section 3a, at the two ends of which a straight leg 3b is continuously connected. In the relaxed state, the central section 3a forms a semicircle. The two legs 3b are accordingly parallel to one another in the relaxed state. The axis 5 of the first clamping element 3, i.e. the longitudinal axis of the rod forming the first clamping element lies in one plane both in the relaxed state of the clamping element and in its tensioned state described in more detail below.
The end portions of the two legs 3b are each provided with an external thread 3c, the external diameter of which is, for example, a little larger than the diameter of the arcuate central portion 3a and the threadless portions of the two legs 3b. A surface area of the central section 3a located on the inside of the first, U-shaped clamping element 3 serves in a manner described in more detail as the clamping surface 3d. The first clamping element consists of a metallic material, namely steel, and can be bent a little elastically.
The second clamping element 7 has a one-piece, channel-like and / or housing-like body 9, shown separately in FIGS. 4, 5 and 6. This has an arcuate central section 9a, the ends of which are connected to end sections 9b. As can be seen particularly clearly from FIG. 7, the body 9 has a web 9c and two flanges 9d, so that at least the arcuate central section 9a in the section shown in FIG. 7 is U-shaped and to the two clamping elements 3 , 7 enclosed space is open. The end sections of the web 9c located in the region of the two end sections 9b are a little wider than the web section belonging to the central section 9a and each have an opening 9e penetrated by one of the legs 3b.
The openings 9e have an elongated outline shape in a plan view or projection in the direction of view parallel to the relevant leg 3b and thus each form an elongated hole. The longitudinal extent of the two openings 9e runs parallel to the plane spanned by the axis 5 of the first clamping element 3. For the rest, each of the two openings 9e is complete in the plan view or projection mentioned, i.e. Enclosed on all sides by areas of the web 9c and accordingly encloses the leg 3b of the first clamping element which penetrates them along its entire circumference.
The end portions of the web 9c provided with the two openings 9e are on their outer, i.e. its side facing away from the space area enclosed by the two clamping elements 3, 7 is at least partially delimited by at least approximately flat bearing surfaces 9f which are inclined in the direction of the central section 9a of the body 9 towards the arcuate central section 3a of the first clamping element. The angle alpha between the contact surfaces 9f and a reference plane, which is perpendicular to a plane of symmetry running between the two legs 3b, is at least 2 °, at most 30 ° and for example approximately 12 °. The outermost end sections of the web 9c are bent and / or angled, for example, against the inclined support surfaces 9f, so that they run parallel to the reference plane mentioned.
Each of the two openings 9e is thus partially in a plan view parallel to the leg 3b penetrating it and viewed from the free end of the leg, namely with its semicircular edge facing the central section 9a of the body 9 and at least with the semicircular edge on this adjoining, large parts of their straight, parallel longitudinal edges surrounded by the respective inclined support surface 9f. However, the inclined contact surfaces 9f could also extend to the two opposite ends of the web 9c, so that each of the two openings 9e would then be completely enclosed by the associated contact surface in the plan view mentioned.
The two flanges 9d are connected at the two ends of the web 9c with tabs 9g which are bent towards one another and which at least partially embrace the two legs 3b on their sides facing away from one another. The flaps 9g are separated from the web 9c by a narrow gap and abut at least approximately with their mutually facing edges in their area adjacent to the gap, which is in FIGS. 2 and 6 immediately below the gap. In the area further away from the web 9c, the end sections 9b of the body 9 are each provided on their sides facing away from one another with a substantially V-shaped incision 9h and a bevel 9i, the two bevels 9i being inclined away from the web 9c .
It should also be noted that the incisions 9h and / or the bevels 9i could also be omitted, so that the tabs 9g from the gap separating them from the web 9c to their edges facing away from the web 9c with their mutually facing edges everywhere at least approximately to one another would toast. The edges 9k of the two flanges 9d facing the space area enclosed by the two clamping elements 3, 7 are at least largely curved and form approximately a semicircle in the projections drawn in FIGS. 1 and 5 and parallel to the axis of the pipes to be connected. The channel-like and / or housing-like body 9 is at least largely dimensionally stable, consists of a metallic material, for example steel, and can be produced, for example, by pressing and deforming a piece of sheet metal.
In the groove delimited by the curved central section 9a of the body 9, an arcuate insert 11 is inserted and rigidly fastened, for example, by pressing. The two flanges 9d thus serve to fasten the insert 11, but additionally also result in a stiffening of the body 9. The insert 11 consists of a rod bent into an arc of a metal material, namely steel. As can be seen in FIG. 7, the insert 11 has the same cross section as the central section 3a and the threadless sections of the legs 3b of the first clamping element 3 and also has the same diameter in cross section as the threadless sections of the first clamping element 3.
The diameter of the rod forming the insert 11 is at least equal to the depth of the channel delimited by the central section 9a of the body 9 and namely a little larger than this channel depth. The insert 11 accordingly protrudes in cross section from the channel bottom at least to the edges 9k of the flanges 9d laterally delimiting the channel and namely a little beyond these edges. The insert 11 forms on its side facing the space area enclosed by the two clamping elements 3, 7 a clamping surface 11d of the second clamping element 7 which extends over part of an arc of a circle. The circular arc, which the two clamping surfaces 3d and 11d in one to the axis of the with each other limit parallel pipes to be connected to their mutually facing sides, also have the same radius of curvature r.
A nut 13 is screwed onto the external thread 3c of the end sections of the two legs 3b of the first clamping element 3 protruding from the openings 9e. A small washer 15 is arranged between the web 9c and each of the two nuts 13.
7 shows a section of a first, outer tube 17, which is rigidly and detachably connected to a second, inner tube 19 inserted therein with the aid of the clamping device 1. The two tubes 17, 19 or at least their end sections which are inserted into one another are cylindrical and circular in cross section and have a common tube axis. The outer radius of the outer tube 17 is equal to the radius of curvature of the two clamping surfaces 3d, 11d or somewhat less than this radius of curvature.
If the clamping device 1 encloses the sections of the two tubes 17, 19 that are inserted into one another, but the nuts 13 are not yet or only slightly screwed on according to FIGS. 1 to 3, the two clamping surfaces 3d, 11d can easily be on the outer surface of the outer tube 17 rest and then form this coaxial circular arc. At least in this relaxed state of the clamping device 1 and in particular of the first clamping element 3 there is a free space between the arcuate edges of the two openings 9e closer to the central section 9a of the body 9 and the legs 3b of the first clamping element penetrating them.
If the two nuts 13 are now screwed tight and the two clamping elements 3, 7 are thereby clamped against one another, the clamping surfaces 3d and 11d of the first and second clamping elements 3 and 7 are pressed against one another and against the outer tube 17 enclosed by them and exert primary clamping and / or pressure forces F1 on the latter, which are indicated by arrows in FIG. 3, which in itself shows the relaxed shape of the first clamping element, and in FIG. 7 and are directed toward the interior of the tube 17. The primary forces F1 are parallel to the central and / or symmetry plane of the first clamping element 3 running through the pipe axis and between the two legs 3b and cause constrictions of the pipe jackets at the locations of the pipe jackets cut in FIG. 7.
When the two nuts 13 are screwed tight, they press the washers 15 against the bearing surfaces 9f facing them. The two legs 3b have a tendency to assume a shape in which they protrude from the openings 9e more or less at right angles to the contact surface 9f. The inclinations of the contact surfaces 9f therefore cause the first clamping element 3 to bend elastically when the nuts 13 are screwed tight, so that its legs 3b slide along the longitudinal edges of the openings 9e and approach each other. If the clamping device, and in particular its first clamping element 3, is in a tensioned state after the two nuts have been tightened, the two legs 3b are no longer exactly parallel to one another, but rather are slightly inclined toward one another towards their free ends.
As a result of this bend, the first clamping element 3 exerts secondary clamping and / or compressive forces F2 on the outer tube 17, which are also shown in FIG. 3, which in itself shows the relaxed shape of the first clamping element 3, and for the one leg 3b in the somewhat schematic manner 8 and are at least approximately at right angles to the mentioned central and / or symmetry plane of the first clamping element 3 and accordingly are at least approximately at right angles to the primary forces F1. The secondary forces F2 are particularly effective in the transition sections connecting the two legs 3b to the arcuate central section 3a of the first clamping element and there cause constrictions of the two tubes, as is illustrated in FIG. 8.
However, the first clamping element 3 exerts secondary forces on the pipe 17 not only in its said transition sections, but also in other areas of its arcuate central section 3a. The primary and secondary clamping and / or compressive forces naturally overlap and add up, so that the resulting forces exerted overall by the first clamping element on the outer tube 17 are distributed relatively evenly over the entire area in which the first clamping element acts on the tube. The forces resulting from the superimposition of the primary and secondary forces are generally better directed radially to the pipe axis, i.e. deviates less from radial directions than if only primary forces F1 were generated.
Accordingly, the secondary clamping and / or compressive forces also cause the constricting constrictions of the two pipes 17, 19 produced in the two pipes 17, 19 by the clamping device 1 to run more completely and evenly around the pipe circumference than if only primary ones Forces would be generated. The secondary forces can therefore also increase the tightness, strength and durability of the pipe connection without causing excessive, damaging stresses in certain local areas of the pipes 17, 19.
As already mentioned, the insert 11 of the second clamping element 7 projects beyond the edges 9k of the flanges 9d. Since the circular cross-sectional insert causes the pipes 17, 19 to constrict when the nut is screwed tight, the clamp device, i.e. in the case of screwed nuts, possibly also attack the flange edges 9k at least in places on the outer tube 17 and thus partly also serve as additional clamping surfaces or parts of the clamping surface, which further increases the strength of the pipe connection.
The first clamping element 33 shown in FIG. 9 has an arcuate central section 33a and two legs 33b, the free end sections of which are provided with an external thread 33c. The first clamping element 33 is thus largely similar to the first clamping element 3, but differs from it in that the arcuate central section 33a is not circular in cross section, but rather elliptical or oval, as can be seen from FIGS. 10 and 11 . The longer ellipse or oval axis lies, for example, in the plane which is spanned by the longitudinal axis of the bent rod forming the first clamping element. At least the sections of the two legs 33b provided with the external threads should, however, be circular in cross section.
The first clamping element 53 shown in FIG. 12 in turn has an arcuate central section 53a and two legs 53b, the end sections of which are provided with external threads 53c. In the case of the clamping element 53, the cross-sectional shape and / or at least one cross-sectional dimension varies along its central section 53a. As can be seen from FIGS. 13 to 15, the clamping element 53 is circular in cross section in the middle of the central section 53a and in the two transition sections connecting it with the legs 53b and is elliptical or oval between these points. The longer ellipse or oval axis is, for example, parallel to the axis of the pipes to be connected.
The cross-sectional shapes and dimensions vary continuously along the central section 53a in such a way that its lateral surface is edgeless and that the projection in FIG. 12 and thus in a projection parallel to the axis of the pipes to be connected to one another lies on the inside of the arc of the central section 53a Surface line of the clamping element outer surface forms a circular arc, the radius of which is at least approximately equal to that of the outer tube on which the clamping element 53 is intended to act.
The first clamping elements 33, 53 shown in FIGS. 11 to 15 can of course serve in an analogous manner to the first clamping element 3 together with a second clamping element, nuts and washers to form a clamping device.
The clamping devices can be changed in other ways. The two legs of the first clamping element can, for example - as already mentioned in the introduction - be a little towards or free from one another towards their free ends in the relaxed state. You could also do without the washers.