DE3425494A1

DE3425494A1 - Rohrverbindung

Info

Publication number: DE3425494A1
Application number: DE19843425494
Authority: DE
Inventors: Mitsutoshi Sano Tochigi Sugano
Original assignee: Nihon Radiator Co Ltd
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1983-06-15
Filing date: 1984-07-11
Publication date: 1985-01-24
Also published as: FR2549195A1; DE3425494C2; FR2549195B1; US4575134A

Description

Beschreibung;

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrverbindung, beispielsweise zur Verwendung in einer Kühlmittelleitung in einer Fahrzeugklimaanlage.

Es ist bekannt, daß die Klimaanlage von Fahrzeugen beispielsweise mit einer Kühlmittelleitung, die ein Kühlkreissystem bildet, und mit einer Heißwasserleitung versehen ist, die ein Heizkreissystem bildet, und eingesetzt wird, um den Raum von Fahrzeugen zu kühlen oder zu erwärmen, indem ein Kühlmittel oder heißes Wasser, wie das Motorkühlwasser, zu einem Wärmeaustauscher geleitet wird, wo Wärme abgegeben oder aufgenommen wird und die Luft gekühlt oder erwärmt wird.

Um das beschriebene Kühlkreissystem und das Heizkreissystem durch die Verwendung von Rohren zu vervollständigen, werden alle aneinanderstoßenden Rohre durch Verbinder zusammengefügt. Verschiedene Verbindungen wurden für das Aneinanderfügen solcher Rohre vorgeschlagen. In der in den Figuren 1 und 2 beispielhaft dargestellten Verbindung weist eine Rohrverbindung 1 eine Überwurfmutter 3, die gegen die rückseitige Fläche 2a eines am vorderen Ende eines ersten Rohres P, ausgebildeten Wulstes 2 anstößt, und eine Verbindungsschraube 7 auf, welche eine Innenendfläche 6 besitzt, die gegen ein am vorderen Ende eines zweiten Rohres P₂ ausgebildetes, radial aufgeweitetes Teil 5 anstößt, um einen an den endseitigen Fuß des zuvor erwähnten Wulstes 2 angepaßten O-Ring 4 zu umfassen, so daß die Rohrverbindung 1 das erste Rohr P, und das zweite Rohr P₂ verbindet, während die benachbarten Rohrenden durch das Zusammenpressen des O-Rings 4 zwischen den gegenüberliegenden Rohrumfangsflächen abgedichtet werden.

Diese Verbindungskonstruktion jedoch bietet die Möglichkeit, daß der zuvor erwähnte Wulst 2 es aushalten wird, wenn die Mutter 3 übermäßig gegen die Verbindungsschraube 7 angezogen wird oder wenn das Anziehen mehrfach wiederholt wird. Beim Verschrauben oder Trennen einer derartigen Rohrverbindung werden zwei besonders ausgeführte Schraubenschlüssel verwendet, wobei einer zum Festhalten der Verbindungsschraube 7 und der andere zum Drehen der überwurfmutter 3, bis die Rohrenden verbunden sind, benutzt wird. Während des derartigen Anziehens kann das erzeugte Drehmoment nicht auf einfache Weise kontrolliert werden. Wenn das Anziehen zu stark erfolgt, kann das vordere Ende 8 der Innenendfläche 6 der Verbindungsschraube den Endabschnitt 5a des radial aufgeweiteten Teiles 5 des zweiten Rohres P- verformen, indem es möglicherweise den Endabschnitt 5a plattdrückt und den Überschuß der Wanddicke nach oben in die dargestellte Position drückt. Wenn erst einmal diese Verformung auftritt, kann ein Versuch, die Überwurfmutter 3 zum Trennen der Rohrverbindung 1 nach rechts in die dargestellte Position zu bewegen, fehlschlagen, weil die Spitze des Endabschnitts 5a des zuvor erwähnten, radial aufgeweiteten Teiles 5 bis zu einer Höhe h oberhalb des Niveaus des vorderen Endes 9 des weibliches Gewindes der Überwurfmutter 3 angestiegen ist. Eine Verringerung der Höhe des Endabschnitts 5a des radial aufgeweiteten Teiles 5 kann eine wirkungsvolle Lösung dieses Problems darstellen. Die Verminderung dieser Höhe ist jedoch wegen der Bearbeitungstoleranz sehr schwierig.

Außerdem darf der radial erweiterte Teil 5 sich niemals einwärts verformen, weil der Abstand X zwischen der Innenendfläche dieses radial aufgeweiteten Teiles 5 und der Außenwandfläche 10a des vorderen Endes 10 des ersten Rohres P₁ fest eingestellt ist, um eine

Kontraktion des O-Ringes 4 (normalerweise um 25 % des O-Ring-Durchmessers) zu gewährleisten. In dieser Hinsicht bedarf das Anziehen der zuvor erwähnten Überwurfmutter 3 und der Verbindungsschraube 7 großer Vorsicht. Insbesondere in einem engen Raum, wie im Motorraum, hat diese Arbeit ungewöhnliche Schwierigkeiten zur Folge.

Das offengelegte japanische Gebrauchsmuster Nr. SHO 55-(1980)-29,750 offenbart eine Metallrohrverbindung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine halbe Verbindungsschraube und eine nach außen erweiterte Mutter auf der Rohrverbindung so konstruiert sind, daß ihre gegenüberliegenden Stirnwände in einen innigen gegenseitigen Kontakt kommen, wenn der Endabschnitt eines der zu verbindenden Metallrohre auswärts gegen das Ende abgeschrägt ist und das andere Metallrohr einen im .wesentlichen senkrecht abstehenden Flansch, der in dem Bereich in der Nähe des Rohrendes angeordnet ist, und ein rohrförmiges Teil aufweist, das im vordersten Bereich des Rohres angeordnet und zum Einführen in das gegenüberliegende Metallrohr geeignet ist, wobei ein elastisches Dichtmaterial in den ringförmigen, einen dreieckigen Querschnitt aufweisenden Raum eingesetzt ist, der durch das zuvor erwähnte abgeschrägte Ende, den Flansch und das rohrförmige Teil gebildet wird, und wobei mit der halben Verbindungsschraube und der nach außen erweiterten Mutter, die um die zwei Metallrohre anliegen, das zuvor erwähnte abgeschrägte Ende mit dem Flansch in Kontakt gebracht wird und weiterhin so dagegen gepreßt wird, daß es geringfügig verformt wird. Diese Verbindungskonstruktion ist im wesentlichen gleich der Konstruktion der Figuren 1 und 2, außer daß das Metallrohr, welches mit dem abgeschrägten Ende versehen ist, kein radial aufgeweitetes Teil an seinem Endbereich besitzt. Somit hat diese Verbindung das gleiche Problem.

— D ~

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine neue Rohrverbindung, bei der trotz des Anziehens, das durch das gleiche bis hierher beschriebene Verfahren durchgeführt wird, niemals der Fall eintritt, daß die überwurfmutter sich nicht lösen läßt.

Dieses Ziel wird mit einer Rohrverbindung zum Verbinden von zwei Rohren erreicht, bestehend aus einem Wulst an der Außenseite in der Nähe des Endes des ersten zu verbindenden Rohres, einem Dichtelement, das am Fuße dieses Wulstes anliegt, einem radial aufgeweiteten Teil nahe des Endes des zweiten Rohres zum Umfassen dieses Dichtelementes/ einer Verbindungsschraube, deren Innenendfläche an diesem radial erweiterten Teil anliegt, und einer Überwurfmutter, deren Innenendfläche an diesem Wulst anliegt, so daß beim Anziehen der Verbindungsschraube und der Überwurfmutter gegeneinander das vordere Ende dieses radial aufgeweiteten Teils an diesen Wulst angepreßt wird, wobei das vordere Ende dieser Verbindungsschraube entlang des inneren Umfangsrandes einen abgeschrägten Bereich aufweist, so daß das vordere Ende dieses radial aufgeweiteten Teils entlang der äußeren ümfangsflache dieses Wulstes verformbar ist.

Eine beispielhafte Ausführungsform wird im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht, halb im Schnitt, einer bekannten Rohrverbindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht des wesentlichen Teils der Rohrverbindung der Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht, halb im Schnitt, der erfindungsgemäßen Rohrverbindung, und

Fig. 4-6 Schnittansichten, die zeigen, wie der wesentliche Teil der Rohrverbindung der Figur 3 während des Anziehens verändert wird.

Die Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die Figuren 3 bis 6 beschrieben. Eine erfindungsgemäße Rohrverbindung 11 ist so konstruiert, daß zwei gegebene Rohre P-,, P,₂ miteinander verbunden werden, indem diese eine überwurfmutter 13, die an der rückseitigen Fläche 12a eines nahe des Endes des ersten Rohres P-,, ausgebildeten Wulstes 12 anliegt, und eine Verbindungsschraube 17 aufweist, die mit ihrer Innenendfläche an einem radial aufgeweiteten Teil 15 anliegt, welches nahe des Endes des zweiten Rohres ausgebildet ist und damit ein Dichtelement 14, wie einen an dem endseitigen Fuß des zuvor erwähnten Wulstes anliegenden O-Ring, umfaßt, und indem die Überwurfmutter 13 und die Verbxndungsschraube 17 gegeneinander angezogen werden, wobei der zuvor erwähnte O-Ring 14 zusammengepreßt wird. In dieser Rohrverbindung 11 ist die Verbindungsschraube 17 entlang des inneren Umfangsrandes ihres vorderen Endes mit einem abgeschrägten Bereich 21 versehen, und das vordere Ende 15a des radial aufgeweiteten Teiles 15 des zuvor erwähnten zweiten Rohres 12 besitzt ein im wesentlichen aufragendes Teil 15c, das von seinem Fuß 15b absteht, so daß das aufragende Teil 15c und der zuvor erwähnte abgeschrägte Bereich 21 dazwischen einen Hohlraum 22 bilden. Der zuvor erwähnte abgeschrägte Bereich 21 bildet mit dem inneren Umfangsrand der Verbindungsschraube 17 einen Winkel, der im allgemeinen im Bereich von 30° bis 60°, vorzugsweise im Bereich von 44° bis 46° liegt und insbesondere 45° beträgt.

Im folgenden wird das Anziehen der Rohrverbindung 11 beschrieben. Zunächst wird das erste Rohr P., in die Überwurfmutter 13 und das zweite Rohr P,₂ in die Verbindungsschraube 17 eingeführt. Dann werden die Überwurfmutter 13 und die Verbindungsschraube 17 verschraubt und leicht angezogen. Wenn das Anziehen fortgesetzt wird, bewegt sich das vordere Ende 15a des zweiten Rohres P,- weiter gegen den Wulst 12 des ersten Rohres P,,, bis sie aneinander anstoßen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Hohlraum 22 zwischen dem abgeschrägten Bereich 21 der Verbindungsschraube 17 und dem vorderen Ende 15a des radial aufgeweiteten Teiles 15 gebildet.

Wird das Anziehen von diesem Punkt aus weiter fortgesetzt, wird das zuvor erwähnte, aufragende Teil 15c durch das vordere Ende 17a der Verbindungsschraube 17 zunehmend gepreßt und schließlich um den Fuß 15b als Drehpunkt umgebogen, um den Zustand anzunehmen, in dem der abgeschrägte Bereich 21, wie in Figur 5 dargestellt ist, bedeckt wird. An diesem Punkt ist das Drehmoment des Anziehens auf einen ziemlich großen Wert angestiegen, so daß die Bedienungsperson erkennt, daß das Anziehen bis zum vorgeschriebenen Wert fortgeschritten ist. Wenn das Anziehen weiter fortgesetzt wird, wird das aufragende Teil 15c zwischen dem abgeschrägten Bereich 21 und dem Wulst 12 verdünnt, und der Überschuß der Wand des aufragenden Teiles 15c richtet sich nach oben in der dargestellten Position auf.

Dieser Überschuß der Wand wird durch den abgeschrägten Bereich 21 nach unten gedrückt und wird dadurch, wie in Figur 6 dargestellt ist, entlang der Außenwandfläche des Wulstes 12 verformt. Im Ergebnis wird das vordere Ende des aufragenden Teiles 15b durch den abgeschrägten

Bereich 21 veranlaßt, sich weiter nach unten zu erstrecken. Somit kann er nicht über einen vorgeschriebenen Wert aufragen und wird zunehmend entlang des äußeren Umfangsfläche des Wulstes 12 verformt. Ein mit H bezeichneter Abstand tritt entsprechend zwischen dem vorderen Ende des aufragenden Teils 15c und der Spitze des Gewindes 19 der überwurfmutter 3 auf. Infolge dieses Abstandes bildet kein Teil des Wandüberschusses des zweiten Rohres P,₂ irgendein Hindernis, wenn die Überwurfmutter 3 gelöst und von der Rohrverbindung entfernt wird.

Da der abgeschrägte Bereich Druck aufbringt, kann während des Anziehens die Anziehkraft kaum über einen vorgeschriebenen Wert anwachsen, und das aufragende Teil 15c wird nicht zwischen dem Wulst 12 und dem vorderen Ende der Verbindungsschraube 17 abgequetscht.

Das Symbol L in der Figur 4 stellt den Abstand zwischen der Innenendfläche des radial aufgeweiteten Teiles 15 des zweiten Rohres P,- ^un<3 der äußeren Umfangsflache 20a des vorderen Endes 20 des ersten Rohres P,, dar.

In der soweit beschriebenen Ausführungsform ist der Winkel des abgeschrägten Bereiches mit 45° dargestellt. Tatsächlich kann dieser Winkel unter angemessener Berücksichtigung des verwendeten Materials, der Wanddicke des Rohres und anderer Faktoren geeignet ausgewählt werden.

Aus der vorangegangenen Beschreibung ist deutlich, daß diese Erfindung einen abgeschrägten Bereich erfordert, der entlang des inneren Umfangsrandes des vorderen Endes der Verbindungsschraube ausgebildet ist, damit das vordere Ende des radial aufgeweiteten Teiles entlang des Umfanges des Wulstes verformt werden kann. Dadurch bildet der Wandüberschuß, der während des Anziehens des Rohres erzeugt wird, kein Hindernis für das Entfernen der Umfangsnut

von der Rohrverbindung. Wenn das Drehmoment beim Anziehen anwächst, dient das Überschußdrehmoment zum Hinunterdrücken der geneigten Fläche, wird dadurch verteilt und daran gehindert, das Rohr zu zerdrücken.

Darüber hinaus kann die Anziehkraft kaum über einen vorgeschriebenen Wert hinaus anwachsen. Die erfindungsgemäße Rohrverbindung erweist sich deshalb als besonders brauchbar für die Verbindung von Rohrenden in einer Rohrleitung in einer Fahrzeugklimaanlage, die Probleme aufweist, wenn die Überwurfmutter durch einen üblichen Schraubenschlüssel anstatt eines Drehmomentschlüssels übermäßig angezogen wird, oder wenn das Anziehen mehrfach wiederholt wird.

Claims

Nihon Radiator Co., Ltd. Tokyo, Japan NIH 2 Rohrverbindung Patentansprüche;

1. Rohrverbindung zum Verbinden von zwei Rohren, bestehend aus einem Wulst an der Außenseite in der Nähe des Endes des ersten zu verbindenden Rohres, einem Dichtelement, das am Fuß dieses Wulstes anliegt, einem radial aufgeweiteten Teil nahe des Endes des zweiten Rohres zum Umfassen dieses Dichtelementes, einer Verbindungsschraube, deren Innenendfläche an diesem radial aufgeweiteten Teil anliegt, und einer Überwurfmutter, deren Innenendfläche an diesem Wulst anliegt, so daß beim Anziehen der Verbindungsschraube und der Überwurfmutter gegeneinander das vordere Ende dieses radial aufgeweiteten Teils an diesen Wulst angepreßt wird, dadurch gekennzeichnet,

daß das vordere Ende dieser Verbindungsschraube (17) entlang des inneren Umfangsrandes einen abgeschrägten Bereich (21) aufweist, so daß das vordere Ende (15a) dieses radial aufgeweiteten Teils (15) entlang der äußeren Umfangsflache dieses Wulstes (12) verformbar ist.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser abgeschrägte Bereich (21) mit dem inneren Umfangsrand des vorderen Endes (17a) dieser Verbindungsschraube (17) einen Winkel im Bereich von 30° bis 60° bildet.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser abgeschrägte Bereich (21) mit dem inneren Umfangsrand des vorderen Endes (17a) dieser Verbindungsschraube (17) einen Winkel im Bereich von 44° bis 46° bildet.

4. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulst (12) im wesentlichen senkrecht zur Rohrachse nach außen ragt.

5. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser abgeschrägte Bereich (21) mit dem inneren Umfangsrand des vorderen Endes (17a) dieser Verbindungsschraube (17) einen Winkel von 45° bildet.

6. Verwendung einer Rohrverbindung nach Anspruch 1 in einer Rohrleitung für eine Fahrzeugklimaanlage.