DE10014560C2 - Leitungselement mit einem Wellschlauch und Anschlußstutzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Leitungselement mit einem Wellschlauch, mit dessen we­ nigstens einem Ende ein hohlzylindrischer Anschlußstutzen verbunden ist, dessen Querschnitt kleiner als der Außenquerschnitt des Wellschlauches ist, sowie einem den Wellschlauch umgebenden Geflechtsschlauch, dessen dem Anschlußstutzen zugeordnetes Ende auf diesem festgelegt ist, wobei der Anschlußstutzen neben dem Wellschlauchende eine radiale Querschnittserweiterung mit einem dem anschlusseitigen Außendurchmesser des Wellschlauches im wesentlichen entspre­ chenden oder diesem gegenüber kleineren Außenquerschnit aufweist.

Derartige flexible Leitungselemente dienen der Strömungsverbindung zwischen gegenseitig wenigstens eine Schwingungsbewegung ausführenden Teilen. Dabei hat der mit seinen Enden festgelegte, außen am Wellschlauch anliegende Ge­ flechtsschlauch die Aufgabe, den Wellschlauch vor äußeren Einflüssen zu schüt­ zen sowie eine Axialabstützung zwischen den Enden des Wellschlauches zu lie­ fern, da Wellschläuche unter Innendruckbelastung dazu neigen, ihre Länge zu ver­ größern.

Einbezogen in den Erfindungsgedanken sind gleichermaßen im Hinblick auf hohe Flexibilität dünnwandig und gegebenenfalls mehrlagig ausgebildete Wellschläuche sowie entsprechend dickwandig und gegebenenfalls mehrlagig ausgebildete Bau­ teile, die auch als Wellrohre bezeichnet werden und beispielsweise zur Überbrü­ ckung größerer Axial-, Lateral- und Winkelbewegungen zwischen angrenzenden Bauteilen in Form von Kompensatoren oder Bälgen Verwendung finden. Auch für den umgebenden Geflechtsschlauch kann dessen Ein- oder Mehrlagigkeit je nach den Umständen des Einzelfalles vorgesehen sein.

Der Querschnitt des Leitungselementes bzw. der es bildenden Teile ist in der Re­ gel kreisförmig. In Frage kommen jedoch auch davon abweichende, zum Beispiel ovale Querschnittsformen, die sich je nach Einsatzfall ergeben können.

Die verwendeten Materialien richten sich nach dem einsatzbedingten Belastungs­ profil, für das kostengünstige Kunststoffe sowohl für den Wellschlauch als auch für den Geflechtsschlauch ausreichend sein können. In der Regel besteht das Lei­ tungselement jedoch aus Metall, vielfach aus rostfreiem Stahl, um hohen Tempe­ ratur- und Korrosionsbeanspruchungen standhalten zu können.

In der Schrift DE 35 06 626 A1 wird ein Leitungselement mit einem Wellschlauch sowie einen den Wellschlauch umgebenden Geflechtschlauch beschrieben. Der Wellschlauch ist an seinen beiden Endabschnitten mit den Wandungen eines Anschlußstutzens verschweißt. Der Geflechtschlauch, der den Wellschlauch um­ mantelt wird mit Hilfe von Ringen an dem Anschlußstutzen befestigt.

Als problematisch hat sich jedoch mit steigenden Anforderungen der Umstand er­ wiesen, daß bei Leitungselementen der vorbeschriebenen Art der Geflechts­ schlauch ausgehend von den endständigen Wellen des Wellschlauches schräg nach radial innen geführt ist, um auf dem Anschlußstutzen festgelegt werden zu können. Dies führt bei vom Geflechtsschlauch aufgenommenen Zugbelastungen dazu, daß die damit einhergehenden, sich aus der Umlenkung der Geflechts­ schlauchenden ergebenden Kräfte von den endständigen Wellen, insbesondere der äußersten Welle des Wellschlauches aufgenommen werden müssen, wodurch sich dort ein erheblicher Reibungsverschleiß und Spannungen ergeben, die zum Bruch des Wellschlauches im Bereich der Endwellen führen längst bevor das Leitungs­ element im übrigen seine Standzeitgrenzen erreicht.

In der EP 0 657 683 A2 wird ebenfalls ein Leitungselement beschrieben, bei dem zwei Anschlußstutzen mit einem Wellschlauch verbunden sind, wobei der Well­ schlauch von einem Geflechtsschlauch umgeben wird. Der Anschlußstutzen weist neben dem Wellschlauchende eine radiale Querschnittserweiterung auf. Der Ge­ flechtsschlauch wird gemeinsam mit dem Wellschlauchende mit Hilfe einer Schweißnaht auf der radialen Querschnittserweiterung festgelegt. Die Herstellung einer solchen Verbindung ist äußerst schwierig, da drei Teile miteinander ver­ schweißt werden müssen und dabei gleichzeitig die Dichtigkeit des Leitungsele­ ments gewährleistet sein muss. Diese Umstände führen in der Regel zu unerwünscht dickwülstigen Schweißnähten und es besteht die Gefahr einer ungewöhn­ lich hohen Ausschußquote.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei Leitungselementen der genannten Art die an­ schlussseitige Bauweise dahingehend zu ändern, daß die endständigen Wellen des Wellschlauches von aus der Führung des Geflechtsschlauches resultierenden Beanspruchungen befreit sind und eine einfache Montage der Einzelteile möglich ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ende des Geflechts­ schlauches auf der wellschlauchabgewandten Seite der Querschnittser­ weiterung mit dem Anschlussstutzen verbunden ist.

Diese erfindungsgemäßen Maßnahmen haben die Wirkung, daß nunmehr die Um­ lenkung des Geflechtsschlauches kraft- und verschleißmäßig nicht mehr von den Endwellen des Wellschlauches getragen werden muß. Vielmehr wird diese Belas­ tung jetzt von der Querschnittserweiterung des jeweiligen Anschlußstutzens auf­ genommen, die sich wie eine neben den endständigen Wellen des Wellschlauches angeordnete Zusatzwelle darstellt, aber die genannten Belastungen ohne Proble­ me aufnehmen kann, weil der Anschlußstutzen von der Materialseite her gesehen vergleichsweise sehr dickwandig und robust ausgebildet ist. Was die radiale Höhe der Querschnittserweiterung betrifft, so kann diese mit zunehmendem axialen Ab­ stand kleiner gegenüber der der endständigen Schlauchwelle werden, muss aber immer eine solche Größe behalten, dass sie die Hauptlast aus der Umlenkung des Geflechtsschlauches trägt.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen stellen fertigungsmäßig nur einen unbeachtli­ chen Faktor dar, da lediglich mit gebräuchlichen Mitteln die Querschnittserweite­ rung des jeweiligen Anschlußstutzens herzustellen ist, was jedoch andererseits dazu führt, daß nunmehr mit dem Wellschlauch dessen anschlussseitig unbeein­ trächtigte Standzeit erreicht werden kann.

Zweckmäßig weist die Querschnittserweiterung zumindest auf der wellschlauchzu­ gewandten Seite eine im wesentlichen radial verlaufende Seitenwandung auf. Eine solche radial verlaufende Seitenwandung kann auch auf der wellschlauchabge­ wandten Seite vorgesehen werden. Hier besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass der axiale Verlauf der Außenkontur der Querschnittserweiterung auf der well­ schlauchabgewandten Seite dem axialen Verlauf des Geflechtsschlauches hin zu dessen Befestigung auf dem Anschlussstutzen entspricht, so dass an dieser Stelle die Querschnittserweiterung eine schräge Schulter aufweist, die dem Verlauf des Geflechtsschlauches schräg nach radial innen zu dessen Festlegung auf dem An­ schlussstutzen entspricht.

Zur Herstellung eines derartigen Anschlussstutzens kann vorgesehen sein, diesen zusammen mit der Querschnittserweiterung als Fließpressteil auszubilden. Glei­ chermaßen kann die Fertigung als Spritz- bzw. Spritzgussteil vorgesehen sein. Auch besteht die Möglichkeit, den Anschlussstutzen zusammen mit seiner Quer­ schnittserweiterung als Drehteil auszubilden.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Querschnittserweiterung durch eine Auffaltung des Anschlussstutzens gebildet ist, wobei diese durch eine ring­ wellförmige Stauchung des Anschlussstutzens hergestellt sein kann.

Was die Verbindung zwischen Wellschlauch und Anschlußstutzen betrifft, so kann diese in vielfach üblicher Weise zwischen zugeordneter Stirnkante des Anschlußstutzens und dazu passender, im Bereich eines Wellentales liegender Stirnkante des Wellschlauches hergestellt sein. Als besonders zweckmäßig und durch die Erfindung nunmehr möglich hat es sich jedoch erwiesen, daß der Well­ schlauch im Bereich der radialen Mitte einer sich an ein Wellental anschließenden Wellenflanke mit der zugeordneten Flanke der Querschnittserweiterung verbunden ist. In diesem Falle entspricht dann der Innendurchmesser des Anschlußstutzens im wesentlichen dem anschlussseitigen Innenquerschnitt des Wellschlauches.

Wird jedoch vorgesehen, daß der Außenquerschnitt des Anschlußstutzens dem anschlussseitigen Innenquerschnitt des Wellschlauches entspricht, besteht die Möglichkeit, daß der Anschlußstutzen neben der Querschnittserweiterung eine in den Wellschlauch ragende Verlängerung aufweist. Dadurch ist im Bereich der Wellschlauchenden eine zusätzliche Radialabstützung geschaffen und es ist gleichzeitig eine Montagehilfe für die Herstellung der Verbindung zwischen Well­ schlauchende und Anschlußstutzen gegeben.

Als vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Festlegung des Geflechtsschlauchen­ des auf dem Anschlußstutzen mit axialem Abstand gegenüber dem radialen Maxi­ mum der Querschnittserweiterung angeordnet ist, um den Geflechtsschlauch nicht zu stark bzw. zu plötzlich von dem dem Außendurchmesser des Wellschlauches entsprechenden Querschnitt auf den dem Außendurchmesser des Anschlußstut­ zens entsprechenden Querschnitt herunterzuführen sondern diesem Übergang einen schrägen Verlauf zu geben. Dabei kann in an sich bekannter Weise auf das jeweilige Geflechtsschlauchende ein hohlzylindrischer Stützring bündig aufgesetzt und endständig in die Verbindung von Anschlußstutzen und Geflechtsschlauchen­ de mit einbezogen sein, um hier genügend Stabilität zu schaffen.

Hierbei kann dann vorgesehen sein, dass das Geflechtsschlauchende durch radi­ ales Aufpressen des Stützringes auf den Anschlussstutzen auf diesem festgelegt ist. Damit an dem der Querschnittserweiterung zugewandten Ende des Stützringes keine Kantenpressung zwischen diesem und dem Geflechtsschlauch auftritt, ist es ferner vorteilhaft, wenn am wellschlauchseitigen Ende der Innenquerschnitt des Stützringes eine sich in Richtung auf den Wellschlauch vergrößernde, im wesentli­ chen konische oder kelchförmige Querschnittserweiterung aufweist.

Grundsätzlich kann der Wellschlauch mit einer schraubengangförmig verlaufenden Wellung oder als Ringwellschlauch ausgebildet sein. Bevorzugt wird jedoch ein Ringwellschlauch, da mit diesem die Anschlußverbindung leichter herzustellen ist und er nicht die Eigenschaft von schraubengangförmig gewellten Schläuchen auf­ weist, bei Längenänderungen Torsionskräfte zu entwickeln.

Werden schließlich das Leitungselement bzw. dessen Teile aus Metall, insbeson­ dere korrosions- und temperaturbeständigem Edelstahl hergestellt, so ist es zweckmäßig, die Verbindungen zwischen Wellschlauch und Anschlußstutzen und/oder zwischen Geflechtsschlauch gegebenenfalls mit aufgesetztem Stützring und Anschlußstutzen durch ein Schmelzschweißverfahren, insbesondere eine La­ serschweißnaht in wärmebelastungsschonenderweise herzustellen.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung einer Ausführungsform, die auf der Zeichnung dargestellt ist, die in Fig. 1 ein Leitungselement im Axialschnitt und in Fig. 2 den Ausschnitt II aus Fig. 1 in Vergrößerung zeigt.

Die Figuren zeigen einen Ringwellschlauch 1 aus Edelstahl, der endständig mit Anschlußstutzen 2 durch Laserschweißnähte 3 verbunden ist. Dabei zeigt Fig. 1 nur ein Ende eines Leitungselementes, dessen anderes Ende spiegelbildlich glei­ chermaßen gestaltet, jedoch auch in anderer, bekannter Weise ausgebildet sein kann.

Der Anschlußstutzen 2 ist im wesentlichen durch ein Rohrstück gebildet, das ne­ ben dem dargestellten Ende des Wellschlauches 1 mit einer Querschnittserweite­ rung 4 in Form einer ringwellförmigen Aufstauchung versehen ist, die im wesentli­ chen radial verlaufende Wandungen 5, 6 aufweist. Mit der dem Wellschlauch 1 zu­ gewandten Wandung 6 ist der aus Wellenbergen 7 und Wellentälern 8 bestehende Wellschlauch 1 im Bereich der radialen Mitte einer sich an ein Wellental 7 an­ schließenden Wellenflanke 9 durch die Laserschweißnaht 3 verbunden.

Da der Außendurchmesser des Anschlußstutzens 2 dem Innendurchmesser des Wellschlauches 1 entspricht, kann der Anschlußstutzen 2 im Anschluß an die Querschnittserweiterung 4 mit einer in den Wellschlauch 1 gehenden Verlängerung 10 versehen sein, durch die das Ende des Wellschlauches 1 eine radiale Abstüt­ zung erfährt und die beim Zusammenstecken von Wellschlauch 1 und Anschlußstutzen 2 als Vorbereitung für die Herstellung der Schweißnaht 3 Monta­ gehilfe leistet.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die radiale Größe der Querschnittserweite­ rung 4 etwas geringer als die der entständigen Welle 15 des Wellschlauches 1, was hier wegen des axialen Abstandes zwischen Querschnittserweiterung 4 und Welle 15 möglich ist, ohne dass die Welle 15 durch den schrägen Verlauf des Ge­ flechtsschlauches 11 sonderlich belastet würde.

Praktisch spielfrei umgeben ist der Wellschlauch 1 von einem Geflechtsschlauch 11 aus Edelstahldraht, dessen Enden 12 auf der dem Wellschlauch 1 abgewandten Seite der Querschnittserweiterung 4 gegenüber dieser mit Abstand auf dem Anschlußstutzen 2 durch eine Laserschweißnaht 13 festgelegt ist. Um dieser Ver­ bindung eine höhere Stabilität zu geben und für die Herstellung der Schweißnaht 13 genügend Material bereit zu stellen, ist das Ende 12 des Geflechtsschlauches 11 von einem Stützring 14 umfangen. Die Verbindung könnte aber beispielsweise auch so hergestellt werden, dass der Stützring 14 durch radiale Querschnittsre­ duktion auf den Anschlussstutzen 2 aufgepresst wird, so dass dann das Ende 12 des Geflechtsschlauches 11 durch diese Pressverbindung gehalten ist. Selbstver­ ständlich ist auch eine Kombination dieser beiden Verbindungsarten denkbar.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, hat der Stützring 14 außerdem an seinem dem Well­ schlauch 1 zugewandten Ende eine kelchförmige Aufweitung 16 seines Innenquer­ schnittes, um hier eine Kantenpressung zwischen Stützring 14 und Geflechts­ schlauch 11 zu vermeiden.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, stützt die Querschnittserweiterung 4 des Anschlußstutzens 2 die sich aus der Umlenkung des Geflechtsschlauches 11 in Richtung auf den Anschlußstutzen 2 sich ergebenden Kräfte ab, so daß davon die endständige Welle 15 des Wellschlauches 1 vollkommen befreit ist. Gleiches gilt auch für die sich aus den Umlenkkräften ergebenden erhöhten, bei axialer Vor­ spannung des Geflechtsschlauches 11 auftretenden Reibkräfte, die von dem un­ vergleichlich dickwandigeren Material der Querschnittserweiterung 4 problemlos getragen werden können.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, entspricht, wie bereits gesagt, zu diesem Zwecke der Außendurchmesser der Querschnittserweiterung 4 im wesentlichen dem Außendurchmesser des Wellschlauches 1, um dem Geflechtsschlauch 11 eine Radialabstützung zu geben, die zumindest in etwa im Bereich des Außendurch­ messers des Wellschlauches 1 liegt.

Geeignete Belastungsversuche haben gezeigt, daß ein Leitungselement mit der beschriebenen und dargestellten Anschlußausbildung eine etwa zehnfach höhere Lebensdauer erreicht verglichen mit Leitungselementen unter Verwendung der eingangs beschriebenen, bisher bekannten Anschlußtechnik.

Claims (20)

1. Leitungselement mit einem Wellschlauch, mit dessen wenigstens einem Ende ein hohlzylindrischer Anschlußstutzen verbunden ist, dessen Querschnitt kleiner als der Außenquerschnitt des Wellschlauches ist, sowie einem den Wellschlauch umgebenden Geflechtsschlauch, dessen dem Anschlußstutzen zugeordnetes Ende auf diesem festgelegt ist, wobei der Anschußstutzen neben dem Wellschlauchende eine radiale Querschnittserweiterung mit einem dem anschlußseitigen Außen­ durchmesser des Wellschlauches im wesentlichen entsprechenden oder diesem gegenüber kleineren Außenquerschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (12) des Geflechtschlauches (11) auf der wellschlauchabgewandten Seite der Querschnittserweiterung (4) mit dem Anschlußstutzen (2) verbunden ist.

2. Leitungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittserweiterung (4) zumindest auf der wellschlauchzugewandten Seite eine im wesentlichen radial verlaufende Seitenwandung (6) aufweist.

3. Leitungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Verlauf der Außenkontur der Querschnittserweiterung auf der well­ schlauchabgewandten Seite dem axialen Verlauf des Geflechtsschlauches (11) hin zu dessen Befestigung auf dem Anschlussstutzen (2) entspricht.

4. Leitungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (2) mit Querschnittserweiterung als Fließpressteil aus­ gebildet sind.

5. Leitungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (2) mit Querschnittserweiterung als Spritz- bzw. Spritz­ gussteil ausgebildet sind.

6. Leitungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (2) mit Querschnittserweiterung als Drehteil ausgebil­ det sind.

7. Leitungselement nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittserweiterung (4) durch eine Auffaltung des Anschlußstutzens (2) gebildet ist.

8. Leitungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffaltung durch eine ringwellförmige Stauchung (4) des Anschlußstutzens (2) gebildet ist.

9. Leitungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellschlauch (1) im Bereich der radialen Mitte einer sich an ein Wellental (8) anschließenden Wellenflanke (9) mit der zugeordneten Flanke (6) der Quer­ schnittserweiterung (4) verbunden ist.

10. Leitungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass der Innenquerschnitt des Anschlussstutzens dem anschlussseitigen Innen­ querschnitt des Wellschlauches (1) entspricht.
dass der Innenquerschnitt des Anschlussstutzens dem anschlussseitigen Innen­ querschnitt des Wellschlauches (1) entspricht.

11. Leitungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenquerschnitt des Anschlußstutzens (2) dem anschlussseitigen Innen­ querschnitt des Wellschlauches (1) entspricht, und daß der Anschlußstutzen (2) neben der Querschnittserweiterung (4) eine in den Wellschlauch (1) ragende Ver­ längerung (10) aufweist.

12. Leitungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegung (13) des Geflechtsschlauches (11) auf dem Anschlußstutzen (2) mit axialem Abstand gegenüber dem radialen Maximum der Querschnittser­ weiterung (4) angeordnet ist.

13. Leitungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Geflechtsschlauchende (12) ein hohlzylindrischer Stützring (14) auf­ gesetzt und endständig in die Verbindung (13) von Anschlußstutzen (2) und Ge­ flechtsschlauchende (12) mit einbezogen ist.

14. Leitungselement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Geflechtsschlauchende (12) durch radiales Aufpressen des Stützringes (14) auf den Anschlussstutzen (2) auf diesem festgelegt ist.

15. Leitungselement nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass am wellschlauchseitigen Ende des Innenquerschnitt des Stützringes (14) eine sich in Richtung auf den Wellschlauch (1) vergrößernde, im wesentlichen konische oder kelchförmige Querschnittserweiterung (16) aufweist.

16. Leitungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellschlauch (1) ein Ringwellschlauch ist.

17. Leitungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungselement aus Metall besteht.

18. Leitungselement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungselement aus korrosions- und temperaturbeständigem Edelstahl besteht.

19. Leitungselement nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen (3, 13) zwischen Wellschlauch (1) und Anschlußstutzen (2) und/oder zwischen Geflechtsschlauch (11) gegebenenfalls mit aufgesetzten Stütz­ ring (14) und Anschlußstutzen (2) durch ein Schmelzschweißverfahren gebildet ist.

20. Leitungselement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (3, 13) durch eine Laserschweißnaht gebildet ist.