DE4338719A1 - Flanschverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zur Verbindung eines Flanschs mit einem Gegenelement.

Zur Zeit werden Auspuffflansche an Motorblöcken mit Hilfe von an dem Motorblock vorhandenen Stehbolzen befestigt. Zu diesem Zweck enthält der Motorblock eine Vielzahl von Stehbolzen, auf die der Flansch aufgefädelt werden muß. Anschließend werden auf die Stehbolzen Muttern aufgeschraubt und festge­ zogen. Dabei wird eine Anpreßkraft in einer Richtung senk­ recht zur Anlagefläche bewirkt.

Die Schrauben sind dabei je nach Krümmergeometrie mehr oder weniger gut zugänglich. Zum Demontieren muß der Krümmer über die gesamte Länge der Stehbolzen abgezogen werden. Dies kann zu räumlichen Problemen führen. Zur Erzielung einer gleich­ mäßigen Druckverteilung an der Dichtfläche ist eine große Zahl von Verschraubungen notwendig. Darüber hinaus ist die Fertigung des Flansches mit einer großen Zahl von Befesti­ gungsbohrungen aufwendig und der Montageaufwand relativ groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flanschverbin­ dung zu schaffen, die bei einfachem Aufbau eine einfachere Herstellung des Flanschs und eine einfachere Herstellung der Verbindung ermöglicht. Auch das Lösen der Verbindung zum Abnehmen des Flanschs soll erleichtert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Anord­ nung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die Anordnung der Schrägflächen erhält der Flansch in mindestens einer Richtung eine Keilform, so daß eine Verklem­ mung durch eine Verschiebung hervorgerufen werden kann. Die Verschiebung braucht nur sehr klein zu sein. Die Verschiebung in einer Richtung parallel zu der Anlagefläche führt aufgrund der Schrägflächen zu einer Anpreßkraft senkrecht zur Anlage­ fläche, wobei das Verhältnis der beiden Kräfte durch die geeignete Auswahl des Winkels bestimmt werden kann.

Der Flansch benötigt keine mit relativ großem Aufwand herzu­ stellenden Löcher, und das Gegenelement, beispielsweise ein Motorblock, benötigt keine Stehbolzen. Der Platzbedarf zum Einsetzen und wieder Entfernen des Flanschs kann kleiner werden. Durch die relativ einfach herzustellenden Schräg­ flächen kann eine gleichmäßige Flächenpressung über die gesamte Anlagefläche erreicht werden.

Es ist denkbar, daß zur Herstellung der Verbindung ein Einschieben mit einer bestimmten Kraft erfolgt, und daß die Schrägflächen so angeordnet sind, daß eine Selbsthemmung erfolgt, gegebenenfalls auch eine Rastung.

Besonders günstig ist es jedoch, wenn in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist, daß die Anordnung eine Klemmein­ richtung zur Herstellung der Verklemmung aufweist. Die Klemmeinrichtung kann dabei Teil der Anordnung sein, so daß sie nicht nur die Verklemmung herstellt, sondern auch arretiert.

Insbesondere schlägt die Erfindung vor, daß die Anordnung ein Klemmelement aufweisen kann, das an dem Flansch und/oder dem Gegenelement mit einer Kraftkomponente mindestens parallel zu der Auflagefläche angreift. Das Klemmelement kann beispiels­ weise direkt parallel zur Auflagefläche angreifen, oder aber auch schräg zur Auflagefläche. In beiden Fällen ist eine Kraftkomponente vorhanden, die zu einer wenn auch kleinen Verschiebung des Flanschs gegenüber dem Gegenelement führt, die ihrerseits die Verkeilung bewirkt.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß die Klemmeinrichtung eine oder mehrere Klemmschrauben aufweist.

Ebenfalls möglich ist es, daß die Klemmeinrichtung ein Exzenterelement aufweist oder aber auch einen Kniehebel.

Es kann vorgesehen sein, daß der Flansch selbst keine Schräg­ flächen aufweist, sondern mit Bauteilen zusammenwirkt, die ihrerseits die Klemmflächen aufweisen. Diese Bauteile könnten beispielsweise in Form von Winkelleisten an den Seiten des Flanschs angreifen.

Besonders günstig ist es aber, wenn die dem Flansch zugeord­ nete mindestens eine Schrägfläche an dem Flansch selbst ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise durch eine Abfasung einer Längskante erfolgen.

Die Erfindung schlägt in Weiterbildung vor, daß der Flansch an zwei gegenüberliegenden Seiten Schrägflächen aufweisen kann, insbesondere an den Längsseiten, wenn der Flansch in Richtung seiner Anlagefläche eine Längserstreckung aufweist. Das Vorsehen zweier Schrägflächen führt mit geringem Aufwand zu einer guten Vergleichmäßigung der Flächenpressung.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß die mindestens eine Schrägfläche des Flanschs nach außen hin abfallend ausgebil­ det ist. In diesem Fall kann der Flansch, wenn er zwei Schrägflächen aufweist, im Querschnitt etwa Trapezform aufweisen.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Schrägflächen des Flanschs in dessen Längsrichtung abfallend ausgebildet sind.

Selbstverständlich ist es auch möglich, daß die Schrägflächen in mehreren Richtungen abfallend ausgebildet sind.

Die Erfindung schlägt in nochmaliger Weiterbildung vor, daß die Schrägflächen des Flanschs und/oder des Gegenelements an einzelnen Vorsprüngen ausgebildet sein können. Dies kann dazu dienen, den Platzbedarf beim Einbau und Ausbau zu verringern.

In Weiterbildung kann vorgesehen sein, daß eine Schrägfläche, insbesondere eine dem Gegenelement zugeordnete Schrägfläche, von einer Wand einer Nut gebildet wird.

Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß eine Schräg­ fläche, insbesondere eine dem Gegenelement zugeordnete Schrägfläche, an einem von der Klemmeinrichtung beauf­ schlagten Teil ausgebildet ist, beispielsweise einer Klemm­ leiste. Diese Klemmleiste kann an einer seitlichen Schräg­ fläche des Flanschs angreifen und quer beaufschlagt sein, beispielsweise mit Hilfe von Zug- oder Druckschrauben.

Ebenfalls möglich ist es, daß eine dem Gegenelement zugeord­ nete Schrägfläche an einer Klemmschraube ausgebildet ist.

Die Erfindung kann beispielsweise zur Verbindung zweier Rohre miteinander dienen. Besondere Vorteile hat die Erfindung jedoch dann, wenn das Gegenelement, mit dem der Flansch verbunden werden soll, ein Motorblock ist. Der Flansch kann dabei für die Anbringung von Rohren sowohl an der Einlaßseite als auch an der Auslaßseite des Motorblocks vorgesehen sein.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge ergeben sich aus den Patentansprüchen, deren Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschrei­ bung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Querschnitt durch eine Flanschverbindung nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer Flanschverbindung nach der Erfindung;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Flanschverbindung der Fig. 2 längs Linie III-III;

Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende stark verein­ fachte Aufsicht auf eine dritte Ausführungs­ form;

Fig. 5 einen Schnitt etwa längs Linie IV-IV in Fig. 4;

Fig. 6 in verkleinertem Maßstab eine Aufsicht auf einen Flansch.

Fig. 1 zeigt im Teilschnitt einen Teil eines Motorblocks 1 mit einer in einer Auflagefläche 2 mündenden Öffnung 3. Die Auflagefläche 2, die auch als Dichtfläche bezeichnet wird, ist im dargestellten Beispiel eben, was aber nicht unbedingt erforderlich ist.

Die Auflagefläche 2 wird auf der einen Seite von einer einstückig mit dem Motorblock vorhandenen Leiste 4 begrenzt, die auf ihrer der Auflagefläche 2 zugewandten Seite hinter­ schnitten ist. Dadurch wird in der der Auflagefläche 2 zugewandten Seite der Leiste 4 eine Nut 5 gebildet, deren eine Seitenwand von der Auflagefläche 2 des Motorblocks 1 gebildet wird. Die gegenüberliegende Seitenwand 6 der Nut 5 ist als Schrägfläche ausgebildet und verläuft unter einem Winkel von etwa 30° gegenüber der Auflagefläche 2. Der Boden 7 verläuft rechtwinklig zur Auflagefläche 2.

Auf der gegenüberliegenden Seite der Auflagefläche 2 ist diese von einem Vorsprung 8 begrenzt. Die der Auflagefläche 2 zugewandte Unterseite 9 des Vorsprungs 8 verläuft unter einem Winkel von etwa 45°. Durch den Vorsprung 8 erstreckt sich eine Gewindebohrung, in die eine Klemmschraube 10 einge­ schraubt ist. Die Längsachse der Klemmschraube 10 verläuft ebenfalls unter einem Winkel von etwa 45° gegenüber der Auflagefläche 2 des Motorblocks 1.

Auf die Auflagefläche 2 des Motorblocks 1 ist ein Flansch 11 unter Zwischenlage einer Dichtplatine 12 aufgesetzt. Die dünne Dichtplatine 12 weist parallele Seitenflächen auf. Die unter Zwischenlage der Dichtplatine 12 auf der Auflagefläche 2 des Motorblocks 1 liegende Anlagefläche 13 des Flanschs 11 ist im dargestellten Beispiel ebenfalls eine ebene Fläche, entsprechend der Form der Auflagefläche 2 des Motorblocks 1.

Der Flansch enthält im dargestellten Beispiel eine Öffnung 14, in die von der gegenüberliegenden Seite ein Rohr 15 eingesetzt und befestigt ist. Beispielsweise ist das Rohr 15 im Bereich seiner Stirnkante 16 festgeschweißt.

Die Anlagefläche 13 des Flanschs 11 umgibt die Öffnung 14, die für das Rohr 15 vorgesehen ist, auf allen Seiten.

Im Bereich der oberen Seitenkanten ist der Flansch 11 mit Schrägflächen 17, 18 versehen. Die Schrägfläche 17 an der in Fig. 1 rechten Seite des Flanschs 11 weist gegenüber der Anlagefläche 13 die gleiche Neigung auf wie die Seitenwand 6 der Nut 5 gegenüber der Auflagefläche 2. Dadurch kann eine flächige Anlage der Seitenwand 6 der Nut 5 und der Schräg­ fläche 17 des Flanschs 11 erfolgen.

Auf der gegenüberliegenden Seite ist die Schrägfläche 18 unter einem Winkel von 45° gegenüber der Anlagefläche 13 schräg ausgebildet, so daß die vordere Stirnfläche 19 der Klemmschraube 10 flächig auf der Schrägfläche 18 des Flanschs 11 aufliegt. Ein Festschrauben der Klemmschraube 10 mit Hilfe eines Schraubenschlüssels o. dgl. führt zu einer Beaufschla­ gung des Flanschs 11 mit einer Kraftkomponente in einer Richtung parallel zur Auflagefläche 2. Dies führt zu einer geringfügigen Verschiebung des Flanschs 11 in Richtung auf die Nut 15 und wegen der dort vorhandenen Schrägflächen 6 und 17 auch zu einer Anpressung des Flanschs auf die Dichtfläche 2. Gleichzeitig erzeugt die Klemmschraube 10 auch eine Anpresskraft an der ihr zugeordneten Schrägfläche 18.

Zum Lösen der Verbindung wird die Klemmschraube 10 aufge­ schraubt, bis ihre Stirnfläche 19 etwa mit der Unterseite 9 des Vorsprungs 8 fluchtet. Dann kann der Flansch 11 aus der Nut 5 ausgerückt und durch Verkippen im Gegenuhrzeigersinn aus dem Zwischenraum zwischen der Leiste 4 und dem Vorsprung 8 herausgenommen werden.

Das Einsetzen erfolgt in umgekehrter Richtung.

Erfindungsgemäß kann zur Ausrichtung des Flansch in eine Richtung senkrecht zur dargestellten Schnittebene ein An­ schlag oder eine Ausrichthilfe vorgesehen sein.

Wenn der Flansch 11 der Fig. 1 zur Befestigung mehrerer Rohre 15 dienen soll, so kann der Vorsprung 18 ebenfalls leisten­ förmig ausgebildet sein und über die Längsrichtung des Flanschs 11 verteilt mehrere Klemmschrauben 10 aufweisen.

Sofern dazu der Platz vorhanden ist, kann die Entnahme auch durch eine Verschiebung senkrecht zur Schnittebene erfolgen.

Fig. 2 zeigt nun eine Aufsicht auf eine zweite Ausführungs­ form, bei der der Flansch 21 drei Öffnungen 22 zur Aufnahme je eines Rohrs 15 aufweist. Der Flansch 21 ist in diesem Fall langgestreckt ausgebildet und weist zwei Stirnseiten 23 und zwei Längsseiten 24 auf, siehe Fig. 3. Im Bereich der oberen Kanten der Längsseiten 24 enthält der Flansch 21 in ähnlicher Weise wie der Flansch 11 der Fig. 1 Schrägflächen 25, die in dem Beispiel der Fig. 3 flacher ausgebildet sind.

Im Unterschied zur Fig. 1 weisen die beiden Schrägflächen 25 auf beiden Längsseiten 24 die gleiche Steigung auf.

Die eine Längsseite 24 greift in ähnlicher Weise wie bei Fig. 1 in eine Nut 26 ein, die an einer Leiste 27 ausgebildet ist, die einstückig mit dem Motorblock 1 ausgebildet ist. Die eine Seitenwand 28 dieser Nut 26 bildet eine dem Motorblock 1 zugeordnete Schrägfläche.

Gegenüberliegend wird die Auflagefläche 2 von einer recht­ winklig zu ihr verlaufenden Leiste 29 begrenzt.

Die Leiste 27 und die Leiste 29 enthalten mehrere miteinander fluchtende Bohrungen, die in Längsrichtung des Flanschs 21 gesehen zwischen je zwei benachbarten Öffnungen 22 angeordnet sind.

Auf die in Fig. 3 rechte und in Fig. 2 untere Schrägfläche 25 des Flanschs 21 wird eine Klemmleiste 30 aufgelegt, die an ihrer Unterseite eine mit der Schrägfläche 25 zusammen­ wirkende dem Motorblock 1 zugeordnete Schrägfläche 31 auf­ weist. Die Klemmleiste 30 enthält mehrere quer verlaufende Gewindebohrungen 32. Klemmschrauben 33 sind durch die Bohrun­ gen der Leiste 27 hindurchgesteckt und werden mit einem vorderen Gewindeabschnitt 34 in die Gewindebohrungen 32 der Klemmleiste 30 eingeschraubt. Der vordere freie Endbereich 35 der Klemmschrauben 33, der kein Gewinde aufweist, greift mit kleinem radialem Spiel in die entsprechenden Bohrungen der Leiste 29 ein. Dadurch ist der vordere Endbereich 35 geführt. Ein Festdrehen der Klemmschraube 33 durch Angreifen an ihrem Schraubenkopf 36 führt zu einer Querverschiebung der Klemm­ leiste 30, die aufgrund der flächigen Anlage der beiden Schrägflächen 25 und 31 bzw. 25 und 28 zu einer Anpressung der Auflagefläche 13 des Flanschs 21 auf der Anlagefläche 2 des Motorblocks 1 führt.

Wie die Fig. 2 zeigt, ist die Klemmleiste 30 mit Einschnitten 37 versehen, die den Rohren 15 entsprechen.

Zum Lösen der Verbindung werden die Klemmschrauben 33 gelöst und die Klemmleiste 30 entnommen. Dann kann der Flansch 21 wieder aus der seitlichen Nut 26 gelöst und nach oben oder in Fig. 2 zur Seite entnommen werden.

In den Fig. 4 und 5 ist eine nochmals weitere Ausführungs­ form eines von der Erfindung vorgeschlagenen Flanschs 41 dargestellt. Der Flansch 41 weist etwa die gleiche Anordnung wie der Flansch 21 der Fig. 2 und 3 auf, jedoch sind im Bereich seiner Längsseiten 24 einzelne Vorsprünge 42 angeord­ net, zwischen denen Platz bleibt. Die Vorsprünge 42 weisen auf ihren Oberseiten Schrägflächen 43 auf, siehe auch Fig. 5, die im Längsschnitt ansteigend ausgebildet sind, so daß die Steigung also parallel zur Längsrichtung verläuft. Alle Vorsprünge 42 weisen gleichgerichtete Schrägfläche 43 auf.

Die axiale Erstreckung aller Vorsprünge 42 entspricht dem Abstand von jeweils zwei Vorsprüngen 44 einer Ausbildung 45 am Motorblock. In Fig. 4 sind die Vorsprünge 42 und 44 einander gegenüberliegend dargestellt, um zu zeigen, daß die Vorsprünge 42 und 44 im wesentlichen die gleiche Länge aufweisen. Die Vorsprünge 44 an der Motorblockseite weisen auf ihrer Unterseite, siehe wiederum Fig. 5, Schrägflächen 46 auf, deren Neigung der Neigung der Schrägflächen 43 gleich ist. Ausgehend in der von Fig. 4 dargestellten Position wird der Flansch 21 um die axiale Länge eines Vorsprungs 42 nach rechts versetzt und etwas nach oben geschoben angeordnet, bis die Vorsprünge 42 in den Lücken 47 zwischen je zwei Vorsprün­ gen 44 liegen. Dann wird der Flansch 41 abgesenkt, bis die Vorsprünge 42 unter den Vorsprüngen 44 liegen. Anschließend erfolgt eine Verschiebung nach links in Fig. 4 und 5. Dabei gelangen dann die an der Oberseite der Vorsprünge 42 angeord­ neten Schrägflächen 43 zur Anlage an den an der Unterseite der Vorsprünge 44 angeordneten Schrägflächen 46 und beim weiteren Verschieben erfolgt eine Verklemmung des Flansches 41 auf der Auflagefläche 2. Zum Verschieben und/oder Arretie­ ren des Flanschs in der verklemmten Stellung kann die in Fig. 4 schematisch angedeutete Klemmschraube 47 dienen, die durch ein Element 48 des Motorblocks 1 hindurchgeschraubt ist und deren Drehachse in Längsrichtung des Flanschs 41 verläuft. In diesem Fall erfolgt also eine Beaufschlagung exakt in einer Richtung parallel zur Dichtfläche 2, während die Klemmkräfte ausschließlich durch die Schrägflächen 43, 46 erzeugt werden.

Die Ausführungsform nach den Fig. 4 und 5 ermöglicht ein Einsetzen ohne ein Verkippen des Flanschs.

Fig. 5 zeigt in verkleinertem Maßstab eine gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 2 geänderten weiteren Ausführungs­ form, bei der im Bereich der Längsseiten des Flanschs 51 Schrägflächen 52, 53 vorhanden sind, von denen die eine Schrägfläche 52 in der gleichen Weise ausgebildet ist wie die Schrägfläche 25 der Ausführungsform nach Fig. 2 und 3, während die Schrägfläche 53 sowohl zur Seitenkante als auch zur Stirnkante 23 hin abfällt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 kann eine Verklemmung ebenfalls durch Verschiebung in Längsrichtung erfolgen, in diesem Fall von links nach rechts.

Claims (16)

1. Anordnung zur Verbindung eines Flanschs (11, 21, 41, 51), der

• 1.1 mindestens ein Rohr (15),
• 1.2 eine die Mündung des Rohrs (15) umgebende Anlage­ fläche (13) sowie
• 1.3 mindestens eine ihm zugeordnete Schrägfläche (17, 18, 25, 42, 52, 53) aufweist, die
  • 1.3.1 unter einem spitzen Winkel gegenüber der Anlagefläche (13) verläuft,
    mit einem Gegenelement (1), das
• 1.4 mindestens eine Öffnung (3),
• 1.5 eine die Öffnung (3) umgebende Auflagefläche (2), die
  • 1.5.1 zur flächigen gegenseitigen Anlage an der Anlagefläche (13) des Flanschs (11, 21, 41, 51), gegebenenfalls unter Zwischenlage einer Dichtung (12), ausgebildet ist, sowie
• 1.6 mindestens eine ihm zugeordnete Schrägfläche (28, 31, 46) aufweist, die
  • 1.6.1 unter einem spitzen Winkel gegenüber der Auflage­ fläche (2) verläuft und
  • 1.6.2 zur flächigen Anlage an der Schrägfläche (17, 18, 25, 42, 52, 53) des Flanschs (11, 21, 41, 51) ausgebil­ det ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1 mit einer Klemmeinrichtung zur Herstellung einer Verklemmung bzw. Verkeilung zwischen dem Flansch und dem Gegenelement.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, mit mindestens einem Klemmelement, das an dem Flansch (11, 21, 41, 51) und/oder dem Gegenelement (1) mit einer Kraftkomponente mindestens parallel zu der Auflagefläche angreift.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Klemmeinrichtung eine Klemmschraube (10, 33, 47) aufweist.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Klemmeinrichtung ein Exzenterelement aufweist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Klemmrichtung einen Kniehebel aufweist.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die dem Flansch (11, 21, 41, 51) zugeordnete Schräg­ fläche (17, 18, 25, 42, 52, 53) an dem Flansch (11, 21, 41, 51) selbst ausgebildet ist.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Flansch (11, 21,41, 51) an zwei gegenüberliegen­ den Seiten Schrägflächen (17, 18, 25, 42, 52, 53) aufweist.

9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Schrägflächen (17, 18, 25, 52, 53) des Flanschs (11, 21, 51) nach außen abfallend ausgebildet sind.

10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Schrägflächen (42, 53) des Flanschs (41, 51) in dessen Längsrichtung abfallend ausgebildet sind.

11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Schrägflächen (42, 46) des Flanschs (41) und/oder des Gegenelements (1) an einzelnen Vorsprüngen (42, 44) ausgebildet sind.

12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine dem Gegenelement (1) zugeordnete Schrägfläche (28) von einer Wand (6) einer Nut (5, 26) gebildet wird.

13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine dem Gegenelement (1) zugeordnete Schrägfläche (31) an einem von der Klemmeinrichtung beaufschlagten Teil ausgebildet ist, insbesondere einer Klemmleiste (30).

14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine dem Gegenelement (1) zugeordnete Schrägfläche an einer Klemmschraube (10) ausgebildet ist.

15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Gegenelement ein Motorblock (1) ist.

16. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Flansch (11, 21, 41, 51) zur Verbindung von Einlaßrohren oder Auslaßrohren ausgebildet ist.