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Die Erfindung bezieht sich auf eine Breitbandschelle mit an den Enden des Bandes radial nach außen gebogenen ebenen, sich durchgehend über die gesamte Bandbreite erstreckenden Laschen, mit an den voneinander abgekehrten Flächen der Laschen anliegenden und mit den Laschen außerhalb ihres mittleren Bereiches verbundenen Spannbacken und mit nur einer die Spannbacken und Laschen in der Mitte durchsetzenden Spannschraube, deren Spannkraft auf die Spannbacken übertragen wird.
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Breitbandschellen werden als Schlauch- und Spannschellen verwendet, z. B. zur Befestigung von Gummischläuchen, Kunststoffschläuchen, Gummimanschetten und zum Verbinden von Rohrenden oder als Zwischenlage einer Gummimanschette.
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Bei einer bekannten Breitbandschelle der gattungsgemäßen Art (DE-AS 19 23 950) besteht die Gefahr, daß bei einer Durchbiegung der Spannbacken und Laschen beim Spannen in ihrem mittleren durch das Durchführungsloch für die Spannschraube geschwächten Bereich die in den umlaufenden Randbereichen der Schelle ausgeübte Spannkraft geringer als im mittleren Umfangsbereich der Schelle ist. Dies kann zu Undichtigkeiten beim Verbinden von Rohrenden oder Anschließen von Schläuchen an Rohrstutzen führen. Die Spannbacken und Laschen sind außerhalb ihrer mittleren Bereiche von Führungsstiften durchsetzt, die durch Löcher in den Spannbacken und Laschen hindurchgeführt und in diesen Löchern verschiebbar sind. Diese Führungsstifte verhindern, zusätzlich zur Spannschraube, ein Abknicken der Laschen in Umfangsrichtung der Schelle beim Spannen, müssen jedoch beim Anlegen der Schelle getrennt montiert werden. Dies erhöht den Aufwand bei der Montage. Darüber hinaus verhindern die Stifte jedoch auch eine Anpassung der Randbereiche der Schelle an unterschiedliche Rohrdurchmesser durch entsprechend unterschiedliches Zusammenziehen dieser Randbereiche unter Schrägstellung der Laschen und Spannbacken relativ zur Axialrichtung der Rohre.
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Die im Katalog "NORMA-Schellen" der Rasmussen GmbH, Mai 1967, Bl. 3.1a, abgebildete Sickenschelle ist keine Breitbandschelle und dient zum Verbinden von Rohren, die an den Enden mit radialen Flanschen versehen sind. Die Flansche greifen zur Axialsicherung der Rohrverbindung in die Sicke ein. Die Schelle kann daher verhältnismäßig schmal ausgebildet sein. An den Enden des Schellenbandes durch radiale Abwinkelung gebildete Laschen sind ebenfalls mit der Sicke versehen, wobei die Abwinkelung dadurch ermöglicht wird, daß die Sicke im Bereich der Laschenbiegung durch einen Ausschnitt unterbrochen ist. Die Spannkraft wird durch eine Spannschraube aufgebracht, die in der Mitte durch die Laschen und an diesen anliegende Spannbacken hindurchgeführt ist. Die Spannbacken haben einen etwa hutförmigen Querschnitt und liegen sowohl an der Sicke als auch in den Randbereichen der Laschen an. Bei hohen Spannkräften neigen die Spannbacken und die Laschen daher zu einer Spreizung in Axialrichtung der Schelle bzw. Rohre. Die Spannkraft wird hauptsächlich in den die Sicke aufweisenden Mittelbereich der Schelle und von dort auf die Rohrflansche übertragen, so daß auf die Randbereiche der Schelle eine geringere Spannkraft ausgeübt wird. Sodann besteht auch hier die Gefahr, daß die Laschen beim Spannen gegeneinander kippen.
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Die US-PS 17 88 505 zeigt eine schmalbandige Schelle mit um mehr als 90° radial nach außen an den Schellenbandenden abgewinkelten Laschen, so daß die Laschen mit der Ebene in der ihre radial inneren Kanten liegen, einen spitzen Winkel auf ihren voneinander abgekehrten Seiten einschließen. Diese abgewinkelten Laschen greifen in entsprechende Schlitze von sich über die Breite des Schellenbandes erstreckenden Spannbacken ein. Die Spannbacken sind von einer Spannschraube durchsetzt und im Querschnitt etwa quadratisch ausgebildet, so daß sie sehr materialaufwendig sind. Da die Spannschraube die Laschen nicht durchsetzt und die Laschen an den Spannbacken nur formschlüssig befestigt sind, besteht die Gefahr, daß die Laschen bei hohen Spannkräften aus den Spannbacken herausgezogen werden.
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Aus der US-PS 19 86 748 ist eine Schmalbandschelle bekannt, bei der an dem einen Schellenbandende eine Spannbacke mit einem Kugelgelenk befestigt ist. Die Kugel hat eine von einer Spannschraube durchsetzte Gewindebohrung und ist in einer abgekappten Hohlkugel gelagert, die einen Teil der Spannbacke bildet. Auf diese Weise wird einer Verbiegung der Spannschraube beim Spannen entgegengewirkt, doch ist diese Konstruktion aufwendig.
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Es sind auch Breitbandschellen mit zwei Spannschrauben bekannt. Diese sind jedoch wegen der beiden Spannschrauben aufwendiger in der Herstellung und Bedienung.
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Bei der aus der DE-AS 25 50 554 bekannten Breitbandschelle wird ein U-förmiges Schraubenglied verwendet, dessen mit Gewinde versehene Schenkel durch Löcher in den Randbereichen ebener Spannbacken und Laschen des Schellenbandes hindurchgeführt und an den freien Enden mittels Muttern gespannt werden. Auch hierbei verteilt sich die Spannkraft im wesentlichen über die gesamte Breite zumindest der einen Spannbacke, so daß das Spannband zur Anpassung an unterschiedliche Durchmesser der zu verbindenden Rohre über seine Elastizitätsgrenze hinaus gedehnt werden kann; jedoch sind zum Spannen oder Lösen zwei Muttern erforderlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Breitbandschelle der gattungsgemäßen Art anzugeben, die bei geringem Aufwand eine bessere Abdichtung in den Randbereichen der Schelle auch bei unterschiedlichen Durchmessern der zu verbindenden Teile gewährleistet.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die von der Spannschraube durchsetzten mittleren Bereiche der Spannbacken auf ihrer der zugehörigen Lasche zugekehrten Seite eine radial durchgehende nutenförmige Vertiefung aufweisen, deren Weite wenigstens etwa ein Drittel der Bandbreite beträgt, daß die Spannbacken nur beiderseits der Vertiefung mit den Laschen verbunden sind und daß allein die Spannschraube beide Spannbacken und Laschen durchsetzt.
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Bei dieser Lösung werden die Spannkräfte der Spannschraube vollständig und gleichmäßig über die Spannbacken in die Randbereiche der Schelle übertragen, da die Spannbacken nur mit ihren seitlich des mittleren mit der nutenförmigen Vertiefung versehenen Bereiches liegenden Endabschnitten an den Laschen anliegen. Selbst bei einer Verbindung von Rohren mit unterschiedlichen Durchmessern und der dadurch bedingten Schrägstellung der Spannbacken zur Axialrichtung der Rohre bzw. der Spannschraube, wird die Spannkraft der Schraube weitgehend gleichmäßig auf die Randbereiche der Schelle übertragen, da die Spannbacken in Verbindung damit, daß sie nur von der einzigen Spannschraube gemeinsam durchsetzt sind, also keine Führungsstifte seitlich der Spannschraube vorgesehen sind, praktisch wie Differentialhebel wirken.
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Da sich die Laschen durchgehend über die gesamte Bandbreite erstrecken, nehmen sie die beim Spannen auftretenden Axialkräfte der Spannbacken auf, so daß die Laschen einer Abflachung des mittleren Spannbackenbereichs und Spreizung der Spannbacken bei hohen Spannkräften entgegenwirken.
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Entsprechend ergibt sich eine hohe Biegesteifigkeit der Spannbacken gegen ein Durchbiegen.
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Ferner kann der mittlere Bereich der Spannbacken als Ganzes gewölbt sein. Dies ergibt eine Materialersparnis im Vergleich zu einer möglichen Ausbildung der Spannbacken aus einer ebenen Platte, die lediglich mit der Nut versehen ist. So können die Spannbacken auf einfache Weise durch Biegen einer Metallplatte hergestellt werden. Es ist aber auch möglich, die Spannbacken aus Kunststoff mit entsprechend hoher Festigkeit herzustellen.
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Die Laschen können mit der Ebene, in der ihre radial inneren Kanten liegen, einen spitzen Winkel auf den Seiten einschließen, auf denen die Spannbacken liegen. Beim Spannen treten daher in den Laschen auch Kräfte auf, die etwa radial nach innen in bezug auf die Schelle wirken, so daß sie einem Abgleiten der Spannbacken radial nach außen entgegenwirken und damit die Verbindung zwischen den Spannbacken und den Laschen entlasten.
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Sodann können die den zugehörigen Laschen abgekehrten Flächen der mittleren Bereiche der Spannbacken eben sein und einen spitzen Winkel einschließen, dessen Scheitel radial außerhalb der Schelle liegt. Auf diese Weise drücken der Spannschraubenkopf und eine gegebenenfalls auf dem freien Ende der Spannschraube vorgesehene normale Sicherungsmutter praktisch nur mit ihrem radial inneren Rand gegen die Spannbacken, so daß die Spannkraft mit entsprechend kleinem radialem Hebelarm auf die Laschen einwirkt. Die Laschen halten daher höheren Spannkräften stand, bevor sie sich gegeneinander verbiegen.
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Vorzugsweise ist ferner dafür gesorgt, daß an den einander zugekehrten Flächen der Laschen ebenfalls Spannbacken anliegen, die mittels zylindrischer, Lochdurchzüge der Laschen durchsetzender Teile mit den an den voneinander abgekehrten Flächen der Laschen anliegenden Spannbacken verbunden sind, wobei die zylindrischen Teile und Lochdurchzüge in Löcher an den voneinander abgekehrten Laschenflächen anliegenden Spannbacken eingreifen. Diese Verbindung ergibt eine hohe radiale Belastbarkeit der Laschen im Bereich der Lochdurchzüge.
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Die zylindrischen Teile können die Laschen und die beiderseits der Laschen anliegenden Spannbacken durchsetzende Niete sein. Durch die Niete erhöht sich der Reibungsschluß zwischen den Laschen und den beiderseits an den Laschen anliegenden Spannbacken.
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Alternativ können die zylindrischen Teile an den auf der einen Laschenseite anliegenden Spannbacken angeformte Fangzapfen sein. Hierbei entfällt die getrennte Handhabung und Herstellung der Niete. Die Spannbacken können auf einfache Weise aus Kunststoff hergestellt sein.
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Sodann können die beiderseits einer Lasche anliegenden Spannbacken durch wenigstens ein Filmgelenk verbunden sein. Die an jeweils einer Lasche anliegenden Spannbacken können dann einteilig aus Kunststoff hergestellt werden, wobei das Filmgelenk den Zusammenhalt zusammengehöriger Spannbacken sicherstellt.
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Vorteilhaft ist ferner eine Ausbildung, bei der wenigstens eine der an den voneinander abgekehrten Flächen der Laschen anliegenden Spannbacken an dem der anliegenden Lasche abgekehrten Rand eines Durchführungsloches für die Spannschraube eine erste Kugelzonenfläche und die dieser Kugelzonenfläche zugekehrte Stirnfläche einer Sicherungsmutter für die Spannschraube eine der ersten angepaßte zweite Kugelzonenfläche aufweist. Bei dieser Ausbildung ergibt sich eine gewisse Gelenkigkeit zwischen der betreffenden Spannbacke und der durch sie mit Spiel hindurchgeführten Spannschraube. Auf diese Weise werden Biegespannungen zwischen der Spannschraube und der von ihr durchsetzten Spannbacke vermieden.
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Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend anhand der Zeichnung bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Breitbandschelle,
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Fig. 2 eine Seitenansicht der Breitbandschelle nach Fig. 1, teilweise im Schnitt,
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Fig. 3 eine Draufsicht auf die Schelle nach Fig. 1,
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Fig. 4 einen Teil eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Breitbandschelle, teilweise im Schnitt und
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Fig. 5 einen Querschnitt eines abgewandelten Teils der erfindungsgemäßen Breitbandschelle.
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Die Breitbandschelle nach den Fig. 1 bis 3 besteht aus einem Schellenband 1 aus Stahlblech, Spannbacken 3, 4, 5 und 6, einer Spannschraube 7 und einer Brücke 8.
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Das Schellenband 1 hat an seinen Umfangsrändern radial nach innen abgewinkelte Flansche 9 und 10 sowie an seinen Enden etwa radial nach außen abgewinkelte Laschen 11 und 12. Jede Lasche 11, 12 schließt mit der Ebene, in der ihre radial inneren Kanten ( Biegekanten) liegen, einen spitzen Winkel ein und erstreckt sich in Axialrichtung der Schelle über die gesamte Breite des Schellenbandes 1. In der Mitte sind die Laschen 11, 12 mit je einem Durchführungsloch 13 für die Spannschraube 7 versehen.
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Die Spannbacken 3 und 4 erstrecken sich ebenfalls über die gesamte Breite des Schellenbandes 1 und sind in ihrem mittleren Bereich 14 auf der der zugehörigen Lasche 11 bzw. 12 zugekehrten Seite mit einer radial durchgehenden nutenförmigen Vertiefung 15 versehen, deren Weite wenigstens etwa ein Drittel, hier etwa die Hälfte, der Schellenbandbreite beträgt. Die Vertiefung 15 ist im Querschnitt etwa trapezförmig und durch eine entsprechende Wölbung des mittleren Bereiches 14 gebildet. Sodann ist der mittlere Bereich 14 der Spannbacke 3 mit einer (nicht dargestellten) Gewindebohrung zur Aufnahme der Spannschraube 7 und die Spannbacke 4 mit einer (nicht dargestellten) Durchführungsbohrung für die Spannschraube 7 versehen. Diese Bohrungen fluchten mit den Löchern 13 in den Laschen 11 und 12. Die eben ausgebildeten, der zugehörigen Lasche 11 bzw. 12 abgekehrten Flächen 16 der mittleren Bereiche 14 der Spannbacken 3, 4 schließen einen spitzen Winkel ein, dessen Scheitel radial außerhalb der Schelle liegt (siehe insbesondere Fig. 2). Dadurch wird erreicht, daß sich der Druck des Spannschraubenkopfes 17 und einer (nicht dargestellten) Mutter, die gegebenenfalls anstelle des Schraubengewindes der Spannbacke 3 auf dem freien Ende des Gewindeschaftes der Spannmutter 7 vorgesehen ist, im wesentlichen möglichst nahe bei der radial inneren Kante (Biegekante) der Laschen mit entsprechend geringem Biegemoment auf die Laschen auswirkt. Zwischen dem mittleren Bereich 14 und den axial äußeren Abschnitten 18 der Spannbacken 3, 4 ausgebildete Sicken 19 erhöhen die Biegesteifigkeit der Spannbacken 3, 4. Die an den Laschen 11, 12 anliegenden Flächen der Spannbacken 3, 4 schließen den gleichen spitzen Winkel wie die Laschen 11, 12 mit einer Ebene ein, in der die radial inneren Kanten der Spannbacken 3, 4 liegen.
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Die Spannbacken 5, 6 liegen an den einander zugekehrten Flächen der Laschen 11, 12 an und sind mit den Spannbacken 3, 4 durch hohle Nieten 20 im Bereich der Abschnitte 18 der Spannbacken 3, 4 formschlüssig verbunden. Außerdem sind die Spannbacken 5, 6 mit den Spannbacken 3, 4 jeweils durch ein Filmgelenk 21 auf ihrer radial äußeren Seite einteilig verbunden. Die Hohlniete 20 durchsetzen ferner Lochdurchzüge 22 (Fig. 2) in den Laschen 11, 12, wobei diese Lochdurchzüge 22 gleichzeitig in erweiterte Bereiche der für die Durchführung der Hohlniete 20 in den Spannbacken 3, 4 vorgesehenen Löcher eingreifen. Entsprechende Durchzüge können an den Durchführungslöchern 13 der Laschen vorgesehen sein. Diese Durchzüge erhöhen den zulässigen Lochleibungsdruck der Durchführungslöcher.
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Die Spannbacken 5 und 6 erstrecken sich mit ihrem radial inneren Ende 23 etwas über die radial innere Kante der Laschen 11, 12 bzw. der Spannbacken 3, 4 radial nach innen hinaus und stützen sich mit dieser radial inneren Kante 23 auf der den Spalt zwischen den Laschen 11, 12 bzw. Spannbacken 5, 6 überbrückenden Brücke 8 ab, um die Laschen 11, 12 gegen eine Verbiegung abzustützen. Die Brücke 8 ist an der Innenseite des einen Endabschnitts des Schellenbandes 1angeschweißt, kann jedoch auch einteilig an einer der Spannbacken 5, 6 im Bereich der Kanten 23 angeformt sein. Gegebenenfalls besteht die Brücke 8 ebenso wie die Spannbacken 3 bis 6 aus hartelastischem, glasfaserverstärktem Kunststoff, wie Polyamid.
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Da der mittlere Bereich 14 der Spannbacken 3, 4 nicht an der zugehörigen Lasche 11, 12 anliegt, verteilt sich die beim Spannen durch die Spannschrauben 7 auf die Spannbacken 3, 4 in den mittleren Bereichen 14 ausgeübte Spannkraft zu gleichen Teilen auf die allein an den Laschen 11, 12 anliegenden Spannbackenabschnitte 18 beiderseits der Vertiefungen 15 und damit auf die nahe bei den Umfangsrändern der Schelle liegenden Ringbereiche des Schellenbandes 1, in denen die Schelle beim Verbinden von Rohrenden, unter Zwischenschaltung einer Gummimuffe, am stärksten beansprucht wird. Die gleichmäßige Aufteilung der Spannkraft auf die Randbereiche der Laschen bzw. des Schellenbandes wird auch dann bewirkt, wenn die zu verbindenden Rohrenden einen etwas unterschiedlichen Durchmesser aufweisen und demzufolge die Spannbacken 5, 6 auf der einen Seite der Spannschraube 7 einen anderen Abstand als die Spannbacken 5, 6 auf der anderen Seite der Spannschraube 7 aufweisen.
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Die zwischen den Hohlnieten 20 durchgehend ausgebildeten Laschen 11, 12 wirken einer Abflachung der gewölbten Mittelbereiche 14 der Spannbacken 3, 4 bei sehr hohen Spannkräften entgegen, da sie entsprechende, in Axialrichtung der Breitbandschelle wirkende Spreizkräfte der Spannbacken 3, 4 aufnehmen. Insgesamt ergibt sich daher ein sehr biegesteifer Verschluß der Breitbandschelle.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 unterscheidet sich von dem nach den Fig. 1 bis 3 lediglich dadurch, daß anstelle der Hohlniete 20 an der Innenseite der Spannbacken 5 a und der dieser gegenüberliegenden nicht dargestellten Spannbacke (6 a) Fangzapfen 20 a angeformt sind, die in Sacklöcher auf der Innenseite der Spannbacke 3 a (4 a) eingreifen. Hierbei entfällt die getrennte Ausbildung und Montage der Hohlniete.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 unterscheidet sich von den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 4 lediglich dadurch, daß die Spannbacke 3 b ein gewindefreies Durchführungsloch 24 für die nicht dargestellte Spannschraube aufweist, dessen der Lasche 11 abgekehrter Rand 25 die Form einer Kugelzonenfläche aufweist. Zur Axialsicherung der nicht dargestellten Spannschraube dient eine Mutter 26, deren an der Kugelzonenfläche 25 anliegende Stirnfläche ebenfalls die Form einer Kugelzonenfläche 27 mit dem gleichen Radius wie die Fläche 25 aufweist. Der Durchmesser des Loches 24 ist etwas größer als der des Gewindeschaftes der Spannschraube, so daß die mit ihrem freien Ende in die Sicherungsmutter 26 eingeschraubte Spannschraube eine geringfügige Schwenkbewegung beim Spannen ohne Verbiegung der Spannbacke 3 b ausführen kann.