DE19533183A1 - Schnellspannvorrichtung zur variablen und abdichtenden Befestigung in Rohren - Google Patents

Description

Zielsetzung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Luftleitelemente wie z. B. Schläuche an Rohre unterschiedlichen Durchmessers insbesondere an Mündungen von Auspuffanlagen diverser Fahrzeuge und stationärer Motoren temporär, abdichtend anzukoppeln. Die Befestigung der Vorrichtung erfolgt dabei am Innenmantel der Auspuffrohre.

Das Ankopplungssystem ermöglicht die Ableitung der Auspuffgase über Abgasschläuche bzw. Rohrleitungen aus Arbeitsbereichen oder erlaubt die Verbindung von Filter- oder anderer Abgasreinigungs-Einrichtungen mit dem Auspuffende.

Die Erfindung verfügt über einen handbetätigten Spannmechanismus, der es ermöglicht, eine abdichtende Befestigung in Rohren mit verschiedenen Durchmesser und Querschnittsformen zu erzielen.

Stand der Technik

Stand der Technik bei der temporären Verbindung von Abgasanlagen (bei Fahrzeugen jeder Art oder stationären Motoren) mit Luftleitelementen zur Abführung der Abgase sind u. a. Abgastrichter aus Gummi, die durch eine konische Eintrittsöffnung und eine zylindrische Austrittsöffnung gekennzeichnet sind. Die Trichter sind austrittsseitig mit einem Abgasschlauch verbunden. Aufgrund der konischen abgestuften Ausbildung des Trichtereintritts, können die Trichter auf Auspuffmündungen mit verschiedenen Durchmessern aufgesteckt werden. Das Auspuffende ragt dabei um ein bestimmtes Maß in den Gummitrichter herein, d. h. es muß eine gewisse Einstecklänge des Auspuffendes zur Verfügung stehen.

Die Abdichtung erfolgt dabei durch die Aufweitung des elastischen Gummimaterials. Da viele Auspuffmündungen einen eingerollten Wulst am Ende aufweisen, wird durch die sägezahnförmige Ausbildung des konischen Trichters auch ein gewisser Formschluß erreicht.

Problematisch bzw. unmöglich ist die Verwendung der Gummitrichter bei folgenden Auspuffanlagen:

• - ovale, rechteckige, trapezförmige oder andere unrunde Querschnitte
• - hier können nur Gummitrichter mit der entsprechenden Querschnittsform eingesetzt werden
• - Auspuffanlagen, die mit Verkleidungen abschließen bzw. nur kurze Überstände aufweisen (z. B. bei Bussen)
• - hier können keine Gummitrichter eingesetzt werden, da zum Aufstecken zu wenig Raum rund um die Auspuffmündung bzw. hinter der Auspuffmündung zur Verfügung steht
• - Auspuffmündungen, die z. B. zur Straße ausgerichtet sind, und es keine aus­ reichende Bodenfreiheit für den Trichter gibt
• - Auspuffanlagen, die senkrecht am Fahrzeug installiert sind und deren Ende eine Klappe zum Schutz gegen eindringendes Wasser aufweist.

Aufgrund der sehr großen Vielfalt bei den Abgasendrohren der diversen Fahrzeuge, mußten auch vielfältige Gummitrichter entwickelt werden mit der Problematik, daß bei häufigem Wechsel der Fahrzeuge (z. B. in Werkstätten) auch häufig ein anderer Gummitrichter zum Einsatz kommen muß. Dies ist arbeits- und kostenaufwendig. Alternativ werden häufig offene Metalltrichter verwendet, die mittels einem Stativ in die Nähe der Auspuffmündung gestellt werden. Ventilatoren saugen in diesem Fall neben dem Abgasvolumen auch Nebenluft an und müssen deshalb deutlich größer dimensioniert werden. Nachteilig sind hier die erhöhten Anschaffungskosten sowie der höhere Energieverbrauch im Vergleich zu Anlagen, die reines Abgas absaugen. Im allgemeinen kann bei einer direkten und dichten Ankopplung der Luftleitelemente ein Ventilator entfallen, da die kinetische Energie der Abgase bzw. die Sogwirkung von über Dach verlegten Abluftleitungen eine Abgasförderung möglich macht.

Die Erfindung vermeidet einen Großteil der Nachteile von Gummitrichtern dadurch, daß eine Befestigung der Luftleitelemente im Innerem des Abgasrohrs erfolgt. Die Abdichtung gegen austretende Abgase erfolgt alternativ im Rohrinneren oder an der Stirnseite des Rohrendes.

Beschreibung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, alternative bzw. vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Bei einer ersten, gemäß der in Anspruch 2 angegebenen Ausführungsform (Fig. 1) wird die Aufgabe der Abdichtung zwischen Abgasrohr 1 und Luftleitelement 2 im Inneren des Abgasrohrs 1 von einem speziell geformten, balgförmigen Gummiformelement 3 übernommen.

Das Formelement 3 besitzt im Ruhezustand die Form eines Schlauches an dessen Enden sich jeweils Wulste 4 befinden. Zur Mitte des Formteils 3 hin, beschreibt das Profil eine Erhebung 5, die im gespannten Zustand am Innenmantel des Auspuffrohrs 1 anliegt und dort für die Haltekräfte bzw. die Abdichtung sorgt.

Das Formteil 3 ist gleitend auf einem Führungsrohr 6 gelagert. Das Führungsrohr 6 ist an einer ringförmigen Platte 7 befestigt, die den Anschlag für das Formteil 3 bildet. Auf der anderen Seite der Platte 7 ist ein Rohrbogen 8, vorzugsweise mit kleinem Biegeradius befestigt. An der freien Seite des Rohrbogens 8 kann das entsprechendes Luftleitelement 2 (Schlauch, Rohr) angeschlossen werden.

Neben dem Formteil 3 gleitet ein Druckstück 9 auf dem Führungsrohr 6, welches ebenfalls als Rohr ausgebildet sein kann. Das Druckstück 9 verfügt stirnseitig über eine Hülse 10, die mittels sternförmig angeordneter Stege 11 im Zentrum (Mittelachse) des Druckstücks 9 gehalten wird. In der Hülse 10 steckt eine Zugstange 12, die axial auf der Mittellinie des Führungsrohrs 6 verläuft und aus einer Bohrung in dem Rohrbogen 8 herausragt. Im Bereich des Austritts aus dem Rohrbogen 8 ist eine selbsthemmende Gewindespindel 13 an der Zugstange 12 befestigt. Das zugehörige Mundstück 14 ist in einer Führung 15, die am Rohrbogen 8 angeschweißt ist, integriert.

Das Ende der Spindel 13 ist mit einem Handgriff 16 verbunden. Durch Drehen des Handgriffs 16 wird das Druckstück 9 in Richtung des Rohrbogens 8 bewegt. Dabei wird das Gummi-Formteil 3 zwischen der ringförmigen Platte 7 und dem Druckstück 9 verspannt.

Durch weiteres Drehen der Spindel 13 wölbt sich das Formteil 3 balgförmig auf, bis es am Innenmantel des Abgasrohrs 1 zur Anlage kommt. Damit wird ein Druck auf das Abgasrohr 1 ausgeübt, der zur Befestigung und zur Abdichtung ausreicht.

Gleichzeitig übt das Formteil 3 einen Druck auf das Führungsrohr 6 aus, wodurch hier ebenfalls eine Abdichtung erzielt wird.

Das Abgas kann dann durch das Führungsrohr 6 in den Rohrbogen 8 strömen und von dort weiter in das angeschlossene Luftleitelement 2.

Durch Drehen der Spindel 13 in umgekehrter Richtung reduziert sich die Aufwölbung des Formteils 3 und die Vorrichtung kann aus dem Abgasrohr 1 heraus gezogen werden. Aufgrund der elastischen Rückstellung kommt das Formteil 3 bei vollständiger Entlastung wieder in seine Ruhestellung.

Die erreichbare Durchmesseränderung des Formteils 3 ist abhängig von dessen Länge sowie dem Hub des Druckstücks 9 und damit der Spindellänge.

Bei einer Ausführungsform nach Anspruch 3 (Fig. 2) wird ein Schlauchstück 3 auf das Führungsrohr 6 aufgezogen und an beiden Enden mittels Schellen 4 am Führungsrohr 6 abdichtend befestigt. Im Inneren des Führungsrohrs 6 befindet sich auf der Höhe des Schlauchs 3 ein Nippel 5. Dort wird ein Schlauch 7 angeschlossen, der durch das Führungsrohr 6 sowie den Rohrbogen 8 geführt wird und aus einer Bohrung im Rohrbogen herausragt. Am Schlauchende ist ein Schlauchventil 9 adaptiert, an welches ein Pumpbalg 10 angeschlossen wird.

Alternativ können auch andere Luft-Pumpenmechanismen oder Druckluftspeicher zum Einsatz kommen.

Durch Pumpen von Luft in den Spalt zwischen Führungsrohr 6 und Schlauchstück 3 weitet sich das Schlauchstück 3 ballig auf bis es an dem Innenmantel des Auspuffrohrs 1 zum Anliegen kommt. Dabei wird die Haltekraft und die Dichtigkeit hergestellt.

Das Abgas strömt wie in vorgenannter Ausführung.

In einer Ausführungsform nach Anspruch 4 wird die Abdichtung zwischen Kopplungssystem und Auspuffrohr 1 durch eine stirnseitige Dichtung 3 am Auspuffende erreicht. Die kraftschlüssige Befestigung erfolgt wiederum im Inneren des Auspuffrohrs 1. Fig. 3 zeigt eine derartige Ausführungsform.

An dem Rohrbogen 8 ist eine Scheibe 7 befestigt, auf die der Dichtring 3 geklebt ist. In der Mitte der Scheibe 7 und des Rohrbogens 8 ist eine hufeisenförmige Platte 4 angebracht, auf deren Schenkel sich insgesamt drei Zahnräder 5 befinden, die dort exzentrisch gelagert 12 sind.

Die Zahnräder 5 verfügen über jeweils einen eingeschraubten oder eingepreßten Zapfen 6.

Die Zapfen 6 sind in jeweils einem Langloch 9 geführt, das sich in einer Schubstange 10 befindet. Die Schubstange 10 bewegt sich linear zwischen den beiden Schenkeln der Platte 4. In Verlängerung der Schubstange 10 befindet sich zum Spannen wiederum ein Spindelmechanismus 11, der drehgelenkig angebunden ist und aus dem Rohrbogen 8 herausragt.

Alternativ kann auch ein Exzenter- oder Zug/Druck-Spannmechanismus verwendet werden.

Durch Drehen der Spindel 11 entfernt sich die Schubstange 10 in linearer Bewegung von dem Rohrbogen 8. Dabei nimmt sie die Zapfen 6 der Zahnräder 5 mit wodurch sich die Zahnräder um ihren exzentrischen Lagerpunkt 12 drehen. Der Kopfkreis der Zahnräder 5 wandert somit stetig nach außen. Sobald sich die Zähne der Zahnräder 5 an die Innenseite des Auspuffrohrs 1 anlegen, wird durch weiteres Zudrehen mittels der Spindel 11 die Dichtung 3 an die Stirnseite der Mündung heran gezogen. Damit erreicht man die Abdichtung der Vorrichtung gegenüber den Auspuffgasen. Die Spannweite der Zahnräder 5 wird durch die Exzentrizität der Lagerung und des Zapfens 6 sowie der Breite der Langlöcher 9 festgelegt. Da die Zapfen 6 eine kreisförmige Bewegung um die Lagerstelle 12 der Zahnräder 5 beschreiben, gleichzeitig jedoch auch durch die Schubstange linear bewegt werden, wandern sie in den Langlöchern 9 hin und her. Je breiter die Langlöcher 9 sind, umso mehr Hub kann realisiert werden.

Das Exzentersystem ist so ausgelegt, daß beim Spannen in den Auspuffmündungen verschiedenen Durchmessers immer ein konstanter Spannwinkel am Eingriffspunkt der Verzahnung zwischen der Auspuff-Normalen und der exzentrischen Lagerung (vgl. Fig. 3) von ca. 30 Grad erreicht wird, wobei der Winkel auch beliebig geändert werden kann.

In einer weiteren Ausführung wird die Anpreßkraft im Abgasrohr durch das Zusammenziehen eines rauten-ähnlichen Bauelements erreicht. Fig. 4 zeigt schematisch einen entsprechenden Funktionsmechanismus. Die Form der Raute kann vorzugsweise auch eine sternförmige räumliche Ausdehnung besitzen.

Claims (6)

1. Schnellspannvorrichtung zur Kopplung von Luftleitungselementen mit Rohren, insbesondere Abgasrohren von Fahrzeugen oder stationären Motoren, dadurch gekennzeichnet, daß eine kraftschlüssige Befestigung der Vorrichtung im Rohrinneren erfolgt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein balgähnliches Formteil aus Gummi oder vergleichbar dehnfähigem Werkstoff durch Zusammendrücken mit Hilfe einer manuell betätigten Spannvorrichtung (Spindel, Exzenterhebel, Linearspanner und dgl.) radial ausdehnt und damit eine Haltekraft sowie eine Dichtkraft auf den Innenmantel des Auspuffrohrs ausübt. Der Anspruch ist weiterhin gekennzeichnet durch eine zusätzliche stirnseitige Abdichtung im Falle von nicht runden Abgasrohren.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlauchabschnitt, der sich auf einem Rohr befindet, durch Aufpumpen mit Luft ringförmig aufweitet und damit eine kraftschlüssige, dichtende Verbindung mit dem Auspuffinnenmantel eingeht. Anordnung weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische Pumpvorrichtung (Ball, Zylinderpumpe) oder ein Druckluftbehälter zum Aufpumpen des Schlauchs verwendet wird.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß exzentrisch gelagerte Zahnräder oder gezahnte oder angerauhte Scheiben durch Drehung um den Lagerpunkt ihre radiale Ausdehnung vergrößern und eine reibschlüssige Verbindung mit dem Auspuffinnenmantel eingehen und dabei eine Axialkraft erzeugen: die die ringförmige Dichtung an die Stirnseite der Auspuffmündung heranzieht und dadurch abdichtet. Die Anordnung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die am Auspuffmantel zur Anlage kommende Verzahnung immer unter einem konstanten Winkel von 30 Grad zwischen der Auspuff-Normalen und der Lagerachse eingreift und damit neben der Normalkraft auch eine Längskraft zum Anpressen der Dichtung erzeugt wird. Der Eingriffswinkel kann durch eine geänderte Geometrie auch andere Werte annehmen.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrbogen verwendet wird, an dem die Maschinenelemente, die zum Aufweiten im Abgasrohr dienen, befestigt sind und wo die Spannelemente (Schubstange, Spindel, Druckschlauch) in der Rohrkrümmung aus dem Rohrbogen herausgeführt werden.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein rauten­ ähnlicher Mechanismus beim Spannen eine radiale Ausdehnung und damit eine reibschlüssige Verbindung mit dem Abgasrohr bewirkt.