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Bandschelle für Schläuche u. dgl. Die Erfindung betrifft eine Bandschelle
zum Festklemmen von Schläuchen u. dgl., bestehend aus einem flachen Metallstreifen,
der den Schlauch unter Freilassung eines kurzen Umfangsabschnittes eng umschließt
und an beiden Seiten des kurzen Abschnittes unter Bildung einer radial abstehenden,
aus drei im wesentlichen geraden Teilstücken bestehenden Schlaufe abgebogen ist.
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Es sind bereits Bandschellen bekannt, die aus einem geschlossenen
Metallband bestehen, das im wesentlichen kreisförmig gebogen ist und am Umfang mindestens
zwei nach außen weisende Schlaufen aufweist. Die Schlaufen bestehen aus zwei sich
an die kreisbogenförmigen Abschnitte der Bandschelle anschließenden, parallel nach
außen gerichteten Seitenstücken und einem die äußeren Enden dieser Stücke verbindenden,
quer zu diesen verlaufenden Querstück. Die Bandschelle kann über den Schlauch geschoben
und an der Befestigungsstelle angezogen werden, indem die Seitenstege an ihren inneren
Enden mittels einer Zange zusammengedrückt werden. Bei diesem Spannen oder Anziehen
der Bandschelle biegen sich die Seitenstücke und auch das Querstück, so daß die
Schlaufe eine im wesentlichen kreisförmige, an der Schlauchoberfläche offene Form
erhält.
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Die vom Schlauch ausgeübten Reaktionskräfte führen zu einer Zugspannung
in der Bandstelle, die die Schlaufe an ihrem offenen Ende aufzubiegen versucht.
Dabei wird das Metallband, dessen Biegewiderstand um eine zu seiner Breitseite parallel
verlaufende Achse nur gering ist, auf Biegung beansprucht und führt zu einem Lockern
der Klemmverbindung, so daß Leckagen an der Anschlußstelle des Schlauches auftreten
können und der Schlauch von seinem Stutzen abgleiten kann. Ein derartiger Schlauchanschluß
ist besonders dann gefährdet, wenn der Durchmesser des festzuklemmenden Schlauches
in seinem äußeren Toleranzbereich liegt und die Seitenstege der Schlaufe beim Spannen
nur wenig zusammengedrückt werden können, so daß sie unter einem Winkel von etwa
90° zu dem anschließenden gewölbten Abschnitt der Bandstelle verlaufen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine billig herzustellende
Bandschelle zu schaffen, die auf Grund der Formgebung ihrer Schlaufe eine hohe Klemmkraft
aufweist und eine sichere Abdichtung auch dann gewährleistet, wenn der Durchmesser
des festzuklemmenden Schlauches in dem äußeren Toleranzbereich der Sollweite liegt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die an den
Umfangsabschnitt angrenzenden Teilstücke der Schlaufe so weit zurückgebogen sind,
daß sie zwischen sich einen stumpfen und zur benachbarten Schlauchoberfläche jeweils
spitze Winkel einschließen, wobei zwischen den Teilstücken und dem diese miteinander
verbindenden brückenartigen Teilstück ebenfalls spitze Winkel eingeschlossen sind.
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Auf Grund der durch die günstige Formgebung der Schlaufe erreichten
vorteilhaften Kräfteverteilung kann die erfindungsgemäße Bandschelle mit sehr geringem
Materialaufwand und entsprechend verringerten Kosten hergestellt werden, wobei gleichzeitig
der Vorteil erzielt wird, daß die auftretenden Biegemomente im Vergleich mit bekannten
Bandschellen der eingangs erwähnten Art stark herabgesetzt sind, wodurch die Klemmkraft
und damit die Dichtwirkung trotz geringer Materialstärken erheblich vergrößert wird.
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Es empfiehlt sich, die Länge des brückenartigen Teilstückes im wesentlichen
mindestens zweimal so groß zu wählen wie die Länge eines jeden Teilstückes. Die
auf Druck beanspruchten Teilstücke sind also relativ kurz, während das auf Zug beanspruchte,
weit höher belastbare brückenartige Teilstück länger ausgeführt ist.
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Ferner ist es zweckmäßig, daß die Kanten des kurzen Spaltabschnittes
von der nächsten Stelle des brückenartigen Teilstückes ungefähr die Hälfte bis zwei
Drittel der Länge eines der Teilstücke entfernt
sind. Das führt
zu einem flachen Profil der Klemmschlaufe, d. h., der Vorsprung dieser Schlaufe
über den Umfang hinaus ist wesentlich geringer als bei einer kreisförmigen oder
U-förmigen Klemmschlaufe, so daß man sich weniger leicht daran stoßen und verletzen
kann. Auch der erforderliche Einbauraum ist relativ klein.
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Ein einfaches Werkzeug zum Spannen der erfindungsgemäßen Bandschelle
und zur Formung der endgültigenTrapezform ist Gegenstand einer anderen Erfindung.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden Teil
der Beschreibung an Hand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Vorderansicht
einer bevorzugten Ausführungsform der neuartigen Bandschelle vor dem Verformen und
Spannen, F i g. 2 eine Seitenansicht der F i g. 1, F i g. 3 eine in größerem Maßstab
gezeigte Vorderansicht der Bandschelle, die auf einem auf dem Metallrohr eines Verbindungsteiles
angeordneten Hochdruckschlauch festgeklemmt ist, F i g. 4 eine vergrößerte Teilansicht
der trapezförmigen Schlaufe vor dem Verformen und Spannen, F i g. 5 eine vergrößerte
Ansicht einer in angezogener Stellung befindlichen Klemmschlaufe, F i g. 6 eine
der F i g. 5 ähnliche Ansicht, in welcher eine bisher verwendete bekannte Klemmschlaufe
dargestellt ist, F i g. 7 eine Darstellung, in der gezeigt ist, wie die Spreizkräfte
bei den bisher verwendeten, beispielsweise in F i g. 6 gezeigten Bandschellen wirken,
F i g. 8 eine graphische Darstellung, die die Ergebnisse von Vergleichsversuchen
zeigt, die mit den bisher üblichen, in F i g. 6 gezeigten Bandschellen und denen
gemäß der Erfindung erzielt wurden, F i g. 9 eine der F i g. 8 ähnliche Darstellung,
in welcher die Druckwiderstände der bekannten und der neuen Klemmschlaufen verglichen
sind, F i g. 10 eine Darstellung, in der gezeigt ist, wie die Kräfte bei den erfindungsgemäßen
Bandschellen nach den F i g. 3 und 5 wirken, und F i g. 11 eine graphische Darstellung,
in der die durch Versuche ermittelten Aufspreizmaße der bekannten und der neuen,
erfindungsgemäßen Klemmschlaufen einander gegenübergestellt sind.
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In den Figuren ist eine aus einem flachen, schmalen und dünnen Band,
vorzugsweise aus Stahl oder anderem Material mit gleichen Eigenschaften hergestellte
Bandschelle gezeigt. Das Band weist eine hohe Zugfestigkeit auf, ist federnd und
behält die Form bei, in die es gebogen wird.
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Eine derartige Bandschelle besteht aus einem kreisförmig oder zylindrisch
gebogenen Band 1, dessen Enden in geeigneter Weise, z. B. durch Schweißen der überlappten
Enden, wie dies bei 2 gezeigt ist, verbunden sind. Die Bandschelle ist mit einer
abgebogenen Schlaufe. versehen, welche ein gerades, brückenartiges Teilstück 3,
das auch als Brückenabschnitt bezeichnet ist und relativ kürzere Schenkel oder Teilstücke
4 aufweist, welche mit dem kreisförmigen Abschnitt verbunden sind. Der in
F i g. 1 gezeigte kreisförmigeAbschnitt hat eine solche Größe, daß er leicht über
das Ende eines Schlauches oder eines anderen, festzuklemmenden Gegenstandes geschoben
werden kann. An der Klemm- oder Befestigungsstelle des Schlauches wird dann die
neuartige, trapezförmige Klemmschlaufe zusammengezogen. In F i g. 3 ist ein mit
einer inneren Verstärkung versehener Hochdruckschlauch 5 gezeigt, der eine rohrförmige
Metallverbindung bzw. einen Rohrstutzen umgreift. Wenn die Bandschelle auf dem Schlauch
i in Stellung gebracht ist, können ein paar Klemmbacken 10 in den Ecken zwischen
den sich nach außen erstreckenden Schenkeln 4 der Schlaufe und dem Umfang der Bandschelle
zum Angriff gebracht werden. Gleichzeitig wird eine Haltekraft auf einen Gegenhalter
oder Block 12 ausgeübt, die in Richtung des Pfeiles 12a auf den Brückenabschnitt
3 drückt und sicherstellt, daß die Schenkel 4 und die Schlaufe die nach einwärts
gebogene dargestellte Winkelstellung einnehmen, und verhindert, daß sich der Brückenabschnitt
3 nach außen durchbiegt.
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Eine bevorzugte Form der Schlaufe vor dem Festklemmen ist in F i g.
4 dargestellt. Die Schenkel 4 a dieser Schlaufe konvergieren zur Mitte der Schelle
hin, wie dies durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, während der Brückenabschnitt
3 a vorzugsweise im wesentlichen flach oder gerade und rechtwinklig zu einer mittleren,
radialen Linie 3 b verläuft.
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Die Teile 10 können die Backen einer Zange sein, welche ein Spezialwerkzeug
ist, das mit einem Gegenhalter oder einem Block 12 versehen ist. Dieser Block 12
macht vorzugsweise eine relative Einwärtsbewegung, wenn die Seiten und inneren Ecken
der abgebogenen Schlaufe in die endgültige Klemmstellung zusammengedrückt werden.
Die beim Spannen des Bandes um den Schlauch ausgeübten Klemmkräfte werden an den
inneren Ecken der Schenkel 4 der Schlaufe konzentriert, wobei die Backen 10-10 gleichzeitig
in Richtung der Pfeile 10a bewegt werden. Diese Schließbewegung der inneren
Enden der Backen 10 kann gleichzeitig bewirken, daß sich der Block 12 in Richtung
auf die Bandschelle und den Schlauch bewegt. Der Block 12 kann an seiner am Brückenabschnitt
3 angreifenden Stirnfläche eine leichte Krümmung aufweisen. Wenn der Klemmvorgang
beendet ist und die Nachgiebigkeit des Schlauches sowohl radiale als auch in Umfangsrichtung
wirkende Kräfte ausübt, werden die Schenkel 4 der trapezförmigen Klemmschlaufe unter
Druck gesetzt, so daß sie sich leicht spreizen und dadurch jegliche Krümmung in
dem Brückenabschnitt 3 abflachen, wie dies in gestrichelten Linien 3 c in F i g.
5 gezeigt ist.
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Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Bandschelle ist die Abhängigkeit
des Haltedruckes von der Biegesteifigkeit des verwendeten Metalls wesentlich geringer
als bei den bisher bekannten Bandschellen. Den Spreizkräften wird ein Druckwiderstand
der Schenkel 4 und ein Zugwiderstand des Brückenabschnittes entgegengesetzt. Eine
weitere Verbesserung der Klemm- oder Haltekraft wird dadurch erreicht, daß den die
Schlaufe aufzubiegen versuchenden Kräften nahe am Umfang des auf Zug beanspruchten,
ringförmig gebogenen Bandes Widerstand geleistet wird. Es ist offensichtlich, daß
der Widerstand gegen Aufspreizen der Schlaufe um so größer ist, je näher man den
Brückenabschnitt 3 an den Umfang der Bandschelle heranbringt und je dichter die
Schenkel 4 der Schlaufe an die Bandschelle gefaltet werden, d. h. je spitzer die
Winkel zwischen den Schenkeln und dem Umfang der Bandschelle werden.
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Je näher der Brückenabschnitt mit den Schenkeln 4 an dem Umfang der
Schelle liegt, um so geringer ist rliP FPr1Pnina nrlr r ATifenrai,7iina rüa hP;
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kann, und je größer ist theoretisch die Haltekraft.
Es wurde gefunden, daß Verstellbarkeit, Berücksichtigung von Durchmesserunterschieden
des Schlauches, andauernde, federnde Haltewirkung und andere Faktoren am besten
mit solchen Schlaufen erreicht werden, die etwa die in den F i g. 5 und 10 gezeigte
Form haben.
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Um den Vorteil der neuartigen Form der erfindungsgemäß ausgebildeten
Bandschelle aufzuzeigen, ist in F i g. 6 eine bisher übliche Schlaufe dargestellt,
welche im allgemeinen teilweise zylindrisch oder etwas oval ausgebildet sein kann.
Diese bekannte Schlaufe wird im allgemeinen zunächst U-förmig gebogen und dann zu
einer, bei C gezeigten Klemmschlaufe 15 geformt. Es ist ersichtlich, daß sich der
Widerstand gegen die Umfangsvergrößerung oder Aufweitung des Ringabschnittes 16
im wesentlichen an dem Teil der Schlaufe konzentriert, der am weitesten von der
Mitte des Schlauches entfernt liegt. Die Schenkel einer derartigen Schlaufe wirken
als verhältnismäßig steife Hebel, die einer Spreizkraft nur die Steifigkeit des
Bandes am Bogen W entgegensetzen.
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Dies ist schematisch in der F i g. 7 dargestellt, wobei die bei auf
einen Schlauch aufgesetzter Bandschelle die Schlaufe aufspreizenden Kräfte in Richtung
der Pfeile F wirken. Der Biegewiderstand muß dabei hauptsächlich am Scheitel des
Winkels im Punkt W aufgebracht werden.
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Es ist ersichtlich, daß die nur auf dem Biegungswiderstand des Bandes
am Punkt W' beruhende Haltekraft um so geringer ist, je weiter dieser Punkt vom
Ringumfang 16a entfernt liegt. Im Gegensatz zu der in den F i g. 6 und 7 gezeigten
Form bietet die in den F i g. 3 und 5 dargestellte Trapez- oder Gewölbesteinform
der Schlaufe gemäß der Erfindung einen wesentlich größeren Widerstand gegen Spreizkräfte.
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Wenn man die F i g. 5 und 10 mit den F i g. 6 und 7 vergleicht, wird
ersichtlich, daß den Kräften, welche den Umfangsabschnitt N der Bandschelle zu öffnen
versuchen, näher am Bandumfang Widerstand entgegengesetzt wird. Weiterhin können
die in Fi g.10 mit F bezeichneten Kräfte dazu neigen, den Winkel zwischen den Schenkeln
und dem Brückenabschnitt etwas zu spreizen, wobei die geraden Schenkel 4 auf Druck
beansprucht werden, während der offensichtlich nicht verlängerbare Brückenabschnitt
einer Zugbeanspruchung ausgesetzt ist. Es wird darauf hingewiesen, daß eine geringe
Neigung besteht, die Halsöffnung oder den Umfangsabschnitt N etwas aufzuspreizen,
wodurch der Brückenabschnitt 3 abgeflacht und geradegerichtet wird, wie dies in
gestrichelten Linien 3 e gezeigt ist, ohne jedoch eine nennenswerte Aufspreizung
des Umfangsabschnittes N zuzulassen.
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In den F i g. 8 und 9 sind die Ergebnisse von Vergleichsversuchen
zwischen der erfindungsgemäß trapezförmig ausgebildeten Schlaufe und den bisher
üblichen Schlaufen dargestellt.
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Diese Kurven entsprechen statischen Versuchen, bei denen ein mit Vorsprüngen
oder Nuten versehener Rohrstutzen in jedes Ende eines Schlauchabschnittes eingeführt
und mit der neuartigen Bandschelle festgeklemmt und einer Reihe von Versuchen unterworfen
wurde, während ähnliche Abschnitte des gleichen, mit bekannten Bandschellen befestigten
Schlauches in derselben Weise geprüft wurden. Der Druck wurde bis zum Lösen der
Verbindung um etwa 17,6 kg/cm2 je Minute gesteigert. Wenn ein. Versagen durch Leckage
oder Herausziehen des genuteten Rohrnippels auftrat, wurde der Druck registriert.
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Die Änderungen in den von jeder Schelle ausgehaltenen Drücken hängen
beispielsweise von den Schlauchtoleranzen ab. Geringfügige Abweichungen der Schlauchgrößen
und der Festigkeit der darin vorgesehenen Verstärkung ergaben unterschiedliche Resultate.
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In der F i g. 8 sind diese Resultate durch die Kennlinien C und K
angegeben. Die Druckwerte links von der Ordinate sind in kg/cm2 angegeben, und die
Ergebnisse der verschiedenen Versuche sind auf den vertikalen Linien 1, 2, 3, 4
und 5 angegeben. Die Linie C zeigt das Versagen der vorerwähnten bekannten Bandschelle
bei etwa 42,2 kg/cm2 Druck bei den ersten beiden Versuchen, während die Kennlinie
K das Versagen der erfindungsgemäßen Schlaufe an einem anderen Abschnitt dieses
Schlauches bei etwa 63,5 kg/cm2 zeigt. Weitere Versuche, wie sie auf den Linien
3, 4 und 5 angegeben sind, wurden mit verschiedenen Schläuchen vorgenommen, wobei
in jedem Versuch die gleiche Schlauchart für beide Schlaufenarten verwendet wurde.
Bei den Versuchen 3, 4 und 5 mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Schlaufe hielt
die Verbindung Drücke von 84,5 bis 97,5 kg/cm2 aus, während bei denselben Schläuchen
die bekannten Schlaufen nur Drücke bis zu 56,4 kg/cm2 aushielten. Die Bandschellen,
mit denen diese Vergleichsversuche durchgeführt wurden, hatten denselben Durchmesser,
dieselbe Breite und dieselbe Banddicke. Die bei den Versuchen benutzten Bandschellen
hatten einen Durchmesser von 16,3 mm, eine Dicke von 0,8 mm und eine Breite von
6,4 mm und waren aus demselben Bandstahl hergestellt.
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Ähnliche Vergleichsversuche haben ergeben, daß selbst, wenn die Bandschellen
mit den bekannten kreisförmigen Schlaufen gemäß F i g. 6 aus dickerem und breiterem
Bandmaterial hergestellt wurden, die erfindungsgemäß ausgebildeten Bandschellen
mit der trapezförmigen Klemmschlaufe höheren Drücken widerstanden. Die bekannten
und die erfindungsgemäßen Bandschellen wurden mit Abschnitten desselben Schlauches
Versuchen unterworfen. Die Versuchsergebnisse wurden festgehalten, wobei die entsprechenden
Kennlinien C und K der F i g. 9 diese Vergleichsergebnisse zeigen. Es ist ersichtlich,
daß die Haltekraft der erfindungsgemäß ausgebildeten, trapezförmig ausgebildeten
Schlaufe selbst bei einem schwächeren Stahlband größer ist als bei den bekannten,
kreisförmigen Schlaufen der aus stärkerem Material hergestellten Bandschellen. Die
durch die Kennlinie K angegebenen Versuchsergebnisse wurden mit Bandschellen erreicht,
die einen Durchmesser von 20,7 mm, eine Dicke von 0,8 mm und eine Breite von 6,4
mm aufwiesen. Die bekannten, zu Vergleichsversuchen herangezogenen Bandschellen,
deren Versuchsergebnisse in der Kennlinie C angegeben sind, hatten denselben Durchmesser
und eine Dicke von 0,9 mm und eine Breite von 8,65 mm und waren aus demselben Stahlmaterial
hergestellt wie das der Schellen der Kennlinie K.
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Eine weitere Versuchsreihe, die spezieller auf die Haltekraft der
Schellenausbildung gemäß der Erfindung im Vergleich zu den bekannten Schellen gleicher
Größe und gleichen Materials mit der kreisförmigen
Klemmschlaufe
gerichtet wurden, ergibt einen noch besseren Vergleich. Die Ergebnisse einer Reihe
von Versuchen sind in den Kennlinien der F i g. 11 angegeben.
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Oben links in dieser Figur sind schematisch die erfindungsgemäß ausgebildete
Klemmschlaufe K und die bekannte Klemmschlaufe C dargestellt. Die Öffnung, an der
die Klemmschlaufe in das Schellenband übergeht, ist in jedem Falle mit den Pfeilen
A bezeichnet. Bei diesen Versuchen wurde ein geradliniger Längszug auf die beiden
Arten von Klemmschlaufen, mit denen die Bandschellen versehen waren, ausgeübt. Die
hierbei erhaltenen Werte stellen Kräfte dar, die in der Richtung der Pfeile B-B
auf die Klemmschlaufe K und die Klemmschlaufe C ausgeübt wurden, wie dies links
oben in der F i g. 11 dargestellt ist.
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Die Kurve K der F i g. 11 entspricht den Werten der Kräfte, die erforderlich
waren, um die Schlaufe oder den Umfangsabschnitt A (entsprechend dem Umfangsabschnitt
N der F i g. 5) um ein vorbestimmtes Maß zu öffnen. Die für das gleiche Öffnungsmaß
der bekannten Bandschellen erforderlichen Kräfte sind durch die Kurve C dargestellt.
Offensichtlich besteht eine ungefähre Gleichförmigkeit beider Kurven. Die Versuche
ergaben, daß zum Spreizen des Umfangsabschnittes A um ein bestimmtes Maß bei der
erfindungsgemäßen Schlaufe K annähernd die doppelte Kraft erforderlich ist wie bei
der bekannten Schlaufe C.
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Die neuartige Bandschelle mit trapezförmiger Klemmschlaufe kann sowohl
bei Niederdruck- als auch bei Hochdruckanlagen verwendet werden.
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Offensichtlich kann diese besondere Schlaufenausbildung auch für andere
Zwecke als bei Bandschellen verwendet werden. So ist es beispielsweise möglich,
sie zum Nachspannen von Spannbändern oder bei anderen mechanischen Vorrichtungen,
z. B. bei Bindebändern von gebündelten Gegenständen oder Behältern anzuwenden.
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Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Band- . schelle kann normales
Bandmaterial verwendet werden, z. B. Bänder aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt
mit einer normalen Härte von 65 HRB, wobei das Bandmaterial auch mit einem dünnen
Überzug versehen sein kann, um es gegen Rosten zu schützen, ohne daß die Klemmverformung
den überzug zerstört.
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Die Schenkel 4 der Schlaufe erweitern sich bei dem fertiggestellten
Ring etwas nach außen, bevor die Bandschelle festgeklemmt wird, und die Länge der
Schenkel beträgt höchstens etwa die Hälfte der Länge des Brückenabschnittes 3. Der
radiale Abstand, d. h. die Höhe des Brückenabschnittes von den Verbindungsabschnitten
der Schenkel 4 mit der Bandschelle beträgt etwa die Hälfte oder zwei Drittel der
Länge dieser Schenkel. Die Ecken, welche die Schenkel mit der Bandschelle und dem
Brückenabschnitt verbinden, sind abgerundet und bilden einen spitzen Winkel zwischen
den Schenkeln und der Bandschelle, wie dies aus F i g. 5 und schematisch aus F i
g. 10 ersichtlich ist.
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Das Zusammenziehen der trapezförmigen Klemmschlaufe auf dem Schlauch
oder das Festspannen der Bandschelle auf irgendeinem Gegenstand kann in einfacher
Weise durch eine einzige Bewegung mittels eines hand- oder kraftbetriebenen Werkzeuges,
das in der Hand tragbar ist, durchgeführt werden.