DE3727920A1 - Armatur an einem hochdruckschlauch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Armatur an einem Hochdruckschlauch der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art, wie sie bei­ spielsweise aus der DE-OS 22 42 069 bekannt ist.

Solche Hochdruckschlauch-Armaturen, die durchweg einen in das Schlauchende eingeführten Nippel und eine die Wandung des Schlauches radial gegen den Nippel pressende Klemmhülse aufweisen, werden nicht nur statisch, sondern vor allem auch dynamisch durch die unter Betriebsbedingungen auf sie einwirkenden Druckimpulse erhebli­ chen Belastungen ausgesetzt. Dabei besteht die Hauptforderung, daß der Schlauch an bzw. in der Armatur dauerhaft so fixiert bleiben muß, daß unter keinen Umständen eine Undichtigkeit entsteht, durch die das in ihm transportierte Druckmedium - wie beispielsweise eine Hydraulik-Flüssigkeit - austreten kann. Da im Falle einer Leckage das angeschlossene Hochdrucksystem infolge des Verlustes an Druck­ medium und des damit verbundenen Druckabfalles seine Regel- bzw. Steuerfunktion nicht mehr einwandfrei erfüllen oder sogar schlag­ artig vollständig ausfallen kann, stellt ein nicht zuverlässiger Hochdruckschlauch-Anschluß - beispielsweise im Lenkungs- oder Brems­ system eines Kraftfahrzeuges - ein unzulässiges Sicherheitsrisiko dar.

Bei den bisher verwendeten Schlaucharmaturen ging man davon aus, daß durch an der Innenwandung der Klemmhülse angeordnete umlaufende Rippen - unter Umständen ergänzt durch umlaufende Nuten, die im ent­ sprechenden axialen Abschnitt des Nippels in dessen Mantelfläche eingeformt waren - eine so starke radiale Kompression der Schlauch­ wandung bewirkt werden könne, daß dadurch der Schlauch nicht nur axial unverrückbar auf dem Nippel fixiert werde, sondern außerdem eine ausreichende, konstante Dichtwirkung zwischen der Schlauch­ innenwand und der Nippeloberfläche zu erzielen sei. Bei Steigerung der Anforderungen durch Erhöhung der im Schlauch durch das Druck­ medium eingeleiteten Druckwerte und insbesondere der Druckimpuls­ beanspruchung zeigte sich jedoch, daß mit diesem Konstruktionsprin­ zip eine ausreichende Dauerstandfestigkeit der Armaturdichtung nicht realisierbar war. Auch der aus der eingangs genannten DE-OS 22 42 069 entnehmbare Vorschlag, die in die Schlauchwandung einge­ betteten Verstärkungseinlagen jenseits des vorstehend beschriebenen, den gesamten Querschnitt der Schlauchwandung komprimierenden Klemm­ bereichs noch einmal gesondert zu verankern, löste das Dichtungs­ problem nicht sicher und dauerhaft genug.

Es stellte sich daher die Aufgabe, eine Schlaucharmatur mit einem Dichtsystem aufzuzeigen, das auch bei dauernder und insbesondere pulsierender bzw. impulsartiger Hochdruckbeanspruchung eine sichere Abdichtung gewährleistete.

Nach der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine gat­ tungsgemäße Armatur gelöst, die die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist. Diese konstruktive Lösung fußt auf der Erkenntnis, daß es notwendig ist, an der Armatur die Funktion der axialen Fixierung des Schlauches räumlich von der Funktion des Dichtens zu trennen, und zwar so, daß ein bestimmter axialer Abschnitt der Armatur sämtliche auftretenden axialen Kräfte aufnimmt, während ein benachbarter axialer Abschnitt der Armatur, der hierdurch gegenüber diesen axialen Kräften abgeschirmt ist, aus­ schließlich der Dichtung dient. Ergänzt wird diese aufgabenspezifi­ sche Aufteilung in eine Haltezone und eine dieser nachgeordnete Dichtzone durch eine der Haltezone in Richtung des freien Schlauches vorgeschaltete Übergangszone, in der sich der Querschnitt des das Schlauchende in der Armatur aufnehmenden Ringspaltes stetig vom Durchmesser des freien Schlauches auf den Durchmesser der Haltezone verengt, wodurch für einen entsprechend stetigen Übergang der einge­ leiteten Kräfte gesorgt ist.

Vorzugsweise ist der Ringspalt in der Dichtzone so dimensioniert, daß der sich in ihn erstreckende Teil der Schlauchwandung nur ge­ ringfügig - d. h. im allgemeinen nicht mehr als 10% - radial kompri­ miert ist. Durch diese Maßnahme soll vermieden werden, daß in diesem Bereich eine Überpressung der gummielastischen Schlauchwandung und somit eine Beeinträchtigung ihrer Elastizität eintritt, die eine wesentliche Voraussetzung ihrer Dichtfunktion ist. Ermöglicht wird dieser Verzicht auf Kompression in der Dichtzone dadurch, daß in ihr keine betriebsbedingten Axialkräfte wirksam werden können, da diese in der vorgeschalteten Haltezone abgefangen werden.

Um die Einleitung von Axialkräften in die Dichtzone vollends zu unterbinden, ist es vorteilhaft, die in die Wandung des Hochdruck­ schlauches eingebetteten Verstärkungseinlagen am Übergang von der Haltezone zur Dichtzone ringsum zu durchtrennen, insbesondere sie am Übergang von der Haltezone zur Dichtzone von vornherein enden zu lassen bzw. sie vor der Montage im Bereich der Dichtzone vollständig zu entfernen. In weiterer Ausgestaltung dieses Erfindungsgedankens hat es sich als vorteilhaft erwiesen, im Bereich der Dichtzone die radial äußeren Schichten der Schlauchwandung zu entfernen, und zwar vorzugsweise bis auf die Innengummischicht, die dann allein den ent­ sprechend radial enger bemessenen Ringspalt der Dichtzone ausfüllt und in auch für den Fachmann nicht voraussehbarer und überraschender Weise auch bei hohen Beanspruchungen des Hochdruckschlauches eine dauerhaft sichere Abdichtung gewährleistet.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung können ferner dadurch gekennzeichnet sein, daß die Schlauchinnenwandung im Bereich der Dichtzone stoffschlüssig - d. h., durch Verklebung oder Vulkanisation - mit dem Nippel verbunden ist. Auch für die Wirksamkeit dieser Maß­ nahme schafft die erfindungsgemäße Trennung der Dichtzone von der Haltezone, die jegliche Einwirkung von Axialkräften auf die stoff­ schlüssige Verbindung verhindert, besonders günstige Voraussetzun­ gen.

Als zusätzliche Maßnahme zur Steigerung der Dichtungssicherheit wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, daß der Nippel der Armatur nur im Bereich der Dichtzone mit einem Labyrinth aus mehreren umlaufenden Nuten versehen ist, wobei das Verhältnis der axialen Breite dieser Nuten zu ihrer radialen Tiefe vorzugsweise kleiner als 1 ist und insbesondere zwischen 0,6 und 0,9 beträgt.

Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Ringspaltvolumen der Dichtungszone und das Volumen des in die Dichtungszone hineinragenden Teils der Schlauchwandung so aufeinander abzustimmen, daß das gummi­ elastische Material der Schlauchinnenwandung, das beim Aufpressen der Klemmhülse auf den Nippel in die Nuten gedrückt wird, nach Fertigstel­ lung der Armatur die Nuten nicht vollständig - insbesondere nicht ganz bis zum Nutengrund - ausfüllt. Hierdurch wird erreicht, daß insbesondere das in die Nuten hineingedrückte Schlauchmaterial auf keinen Fall überpreßt ist und somit seine Elastizität erhalten bleibt, um zweckentsprechend unter allen auftretenden Betriebsbedingungen zu dichten.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an drei bevorzugten Aus­ führungsbeispielen in vergrößerter, nicht in allen Details maßstäb­ licher Darstellung:

Die dargestellten erfindungsgemäßen Armaturen weisen einen Hochdruck­ schlauch 1 mit Verstärkungseinlagen 1.2 auf, der zwischen einem Nippel 2 und einer Klemmhülse 3 fixiert ist. Der Nippel 2 trägt an seinem freien Ende als Montagemittel eine Überwurfmutter 4. Der zwischen dem Nippel 2 und der Klemmhülse 3 gebildete Ringspalt, in dem das Schlauchende verankert ist, weist erfindungsgemäß eine Über­ gangszone A mit konisch zunehmendem Querschnitt, eine Haltezone B mit umlaufenden, den Querschnitt verengenden und die Schlauchwandung zur Erzeugung der notwendigen Haltekraft komprimierenden Halterippen 3.1, 3.1′ und schließlich eine Dichtzone C auf. Der Schlauch 1 reicht mit seinem Stirnende 1.1 an das geschlossene Ende der Dichtzone C, an dem auch der besagte Ringspalt endet. Im Bereich der Dichtzone C weist der Nippel 2 einige Dichtnuten 2.1 auf, die vorzugsweise tiefer als breit ausgebildet sind und für zusätzliche Dichtwirkung sorgen.

In der Ausführungsform nach Fig. 1 ist der sich in die Dichtzone C erstreckende Endabschnitt der Schlauchwandung erfindungsgemäß nur geringfügig komprimiert, und die Verstärkungseinlagen 1.2 des Hoch­ druckschlauches 1 sind am Übergang der Haltezone B zur Dichtungszone C ringsum durchtrennt, so daß sich axiale Zugkräfte, die aufgrund von Druckschwankungen und insbesondere Druckimpulsen des Druckmediums in der Schlauchwandung entstehen, nicht über die Verstärkungseinlagen 1.2 in die Dichtzone C eingeleitet werden können.

In der in Fig. 2 dargestellten Variante der Erfindung ist die Einleitung eines axialen Kraftflusses in die Dichtzone C noch wirksamer dadurch verhindert, daß sich die Schlauchwandung nur mit ihrer Innengummischicht in die Dichtzone erstreckt, während alle äußeren Schichten der Schlauchwandung einschließlich der Verstär­ kungseinlagen 1.2 im Bereich der Dichtzone C entfernt sind. Die Dichtzone C enthält also in dieser Ausführungsform nur die für den Dichtungseffekt optimierte Innengummischicht der Schlauchwandung und kann unbeeinflußt von Axialkräften ihre Dichtfunktion erfüllen.

Fig. 3 verdeutlicht ein die erfindungsgemäße Armatur vorteilhaft ergänzendes Merkmal: Die in der Haltezone B an der Innenwandung der Klemmhülse 3 angeordneten Halterippen 3.1 und 3.1′ weisen unter­ schiedliche Höhen auf, und zwar derart, daß die in dem der Über­ gangszone A benachbarten Teil der Haltezone B gelegenen Halterippen 3.1′ sich in geringerem Maße in Richtung der Schlauchachse a er­ strecken und somit eine geringere radiale Kompressions- und axiale Haltekraft erzeugen als die in dem der Dichtzone C benachbarten Teil der Haltezone gelegen Halterippen 3.1, die auf maxiale Halte­ wirkung ausgelegt sind. Hierdurch wird der Anstieg der Kompressions- und Haltekräfte zwischen den Zonen A und B vergleichmäßigt, und dies trägt zusätzlich dazu bei, daß die erfindungsgemäßen Armaturen gegenüber vergleichbaren, bisher bekannten Armaturen im Hochdruckim­ puls-Dauertest eine um ein Mehrfaches erhöhte Lebensdauer erzielen. Vorzugsweise nimmt die radiale Erstreckung der Halterippen 3.1′ in Richtung der Übergangszone A von Rippe zu Rippe ab.

Claims (14)

1. Armatur an einem Hochdruckschlauch, dessen gummielastische Wan­ dung Verstärkungseinlagen enthält, mit einem in das Schlauchende hineinragenden Nippel und einer das Schlauchende im Bereich des Nippels umfassenden und dichtend gegen den Nippel pressenden Klemmhülse, wobei der zwischen dem Nippel und der Klemmhülse ge­ bildete, das Schlauchende aufnehmende Ringspalt derart axial in Funktionszonen aufgeteilt ist, daß er in dem Bereich, der seinem offenen, dem freien Schlauch zugewandten Ende benachbart ist, eine Übergangszone und in dem sich hieran in Richtung auf das gefaßte Stirnende des Schlauches anschließenden Bereich eine Haltezone aufweist, wobei der Ringspalt in der Übergangszone einen in Richtung seines offenen Endes sich konisch erweiternden Querschnitt besitzt, während er in der Haltezone an mindestens einer der ihn begrenzenden Wandungen umlaufende, seinen Quer­ schnitt verengende und die Schlauchwandung komprimierende Rippen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der das Schlauchende enthaltende Ringspalt zusätzlich eine Dichtzone (C) aufweist, die sich an die Haltezone (B) an ihrer der Übergangs­ zone (A) abgewandten Seite anschließt und sich bis zum Stirnende (1.1) des Schlauches (1) erstreckt, wobei in der Haltezone (B) durch Form- und/oder Kraftschluß auf die Schlauchwandung eine Haltekraft ausgeübt wird, deren axiale Komponente größer ist als die axialen Zugkräfte, die infolge der im Schlauch (1) maximal auftretenden Betriebsdrücke in den in der Armatur gefaßten End­ abschnitt der Schlauchwandung eingeleitet werden, so daß diese Zugkräfte in der Haltezone (B) abgebaut und in der Dichtzone (C) nicht wirksam werden.

2. Armatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchwandung im Bereich der Dichtzone (C) nur geringfügig radial komprimiert ist.

3. Armatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Schlauchwandung eingebetteten Verstärkungseinlagen (1.2) am Übergang von der Haltezone (B) zur Dichtungszone (C) ringsum durchtrennt sind.

4. Armatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Schlauch (1) eingebetteten Verstärkungseinlagen (1.2) am Übergang von der Haltezone (B) zur Dichtungszone (C) enden bzw. im Bereich der Dichtungszone (C) entfernt sind.

5. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußeren Schichten der Schlauchwandung im Bereich der Dichtzone (C) entfernt sind.

6. Armatur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Dichtzone (C) alle Schichten der Schlauchwandung mit Ausnahme der Innengummischicht entfernt sind.

7. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung des Schlauches nur im Bereich der Dichtungs­ zone (C) mit dem Nippel (2) verklebt ist.

8. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung des Schlauches (1) nur im Bereich der Dicht­ zone (C) durch Vulkanisation fest mit dem Nippel (2) verbunden ist.

9. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Nippel (2) nur im Bereich der Dichtzone (C) ein Labyrinth aus mehreren unlaufenden Nuten (2.1) aufweist.

10. Armatur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhält­ nis der axialen Breite zur radialen Tiefe der Nuten (2.1) kleiner als 1 ist.

11. Armatur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver­ hältnis der axialen Breite zur radialen Tiefe der Nuten (2.1) zwischen 0,6 und 0,9 beträgt.

12. Armatur nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, daß das gummielastische Material der Innenwandung des Schlauches (1) die Nuten (2.1) nicht vollständig bis zum Nuten­ grund ausfüllt.

13. Armatur nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die in der Haltezone B an der Innenwand der Klemmhülse angeordneten Halterippen (3.1, 3.1′) sich in unterschiedlichem Maße in Richtung der Schlauchachse (a) erstrecken, und zwar derart, daß die in dem der Übergangszone (A) benachbarten Teil der Haltezone (B) gelegenen Halterippen (3.1′) sich in geringerem Maße in Richtung der Schlauchachse (a) erstrecken als die in dem der Dichtzone (C) benachbarten Teil der Haltezone (B) gelegenen Halterippen (3.1).

14. Armatur nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung der in dem der Übergangszone (A) benachbarten Teil der Haltezone (B) gelegenen Halterippen (3.1′) von Rippe zu Rippe in Richtung der Übergangszone (A) abnimmt.