WO2000025080A1 - Rohrverbindung zwischen einem sammler eines kraftfahrzeugwärmetauschers und einer äusseren rohrleitung - Google Patents

Abstract

Rohrverbindung zwischen einem Sammler (2) eines Kraftfahrzeugwärmetauschers und einer Rohrleitung (16) mit einem Anschlussstutzen (14), in der das freie Ende (32) der Rohrleitung (16) formschlüssig eingreift, wobei in den Ringspalt (22) zwischen der Innenfläche (24) des Anschlussstutzens (14) und der Aussenfläche (26) der Rohrleitung (16) eine ringförmige Dichtung (28) aufgenommen wird. Am freien Ende (40) des Anschlussstutzens (14) ist ein Aussenflansch (38) vorgesehen und an der Rohrleitung (16) ist ein angestauchter Aussenwulst (36) ausgebildet, der im Endmontagezustand der Rohrverbindung gegen die äussere Stirnfläche (41) des Aussenflansches (38) durch eine Spanneinrichtung (42) verspannt ist. Die Dichtung (28) bildet eine Einsteckhülse (44), an deren sammlernahem Umfangsbereich ein Dichtelement (48) ausgebildet ist und von deren sammlerfernem Umfangsbereich ein Dichtflansch (46) absteht, der zwischen dem Aussenflansch (38) und dem Aussenwulst (36) von der Spanneinrichtung (42) axial eingespannt ist.

Description

Rohrverbindung zwischen einem Sammler eines Kraftfahrzeugwärmetauschers und einer äusseren Rohrleitung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrverbindung zwischen einem Sammler eines Kraftfahrzeugwärmetauschers und einer das innere ärmetauschfluid zum Sammler zuleitenden oder vom Sammler ableitenden Rohrleitung mit den weiteren Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Eine solche Rohrverbindung entspricht dem internen Stand der Technik der Anmelderin.

Die Erfindung betrifft ferner ein neuartiges Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 zum Herstellen einer solchen Rohrverbindung.

Nach dem genannten internen Stand der Technik der Anmelderin ist es üblich, einen O-Ring als Dichtung zwischen einem Anschlußstutzen an dem Sammler und der Rohrleitung zu verwenden. Ein solcher O-Ring wird zunächst auf das freie Ende der Rohrleitung aufgesteckt und dann mit dieser in den sammlerfernen weiten Querschnitt zwischen Rohrleitung- und Anschlußstutzen eingedrückt, wobei im Idealfall unter Flachdrücken des O-Rings auf das Maß des sammlerfernen weiten Querschnitts ein Anschlag eines Außen lansches am Anschlußstutzen an einem Außenwulst der Rohrleitung erfolgt. In ungünstigen Fällen wird jedoch ein Abschnitt des O-Rings in den Zwischenraum zwischen dem Außenflansch und dem Außenwulst teilweise mit eingeklemmt. Das führt zu einer vorzeitigen Beschädigung des O-Ringes und wegen der Schwächung der eigentlichen Dichtfunktion des O-Rings auch an sich schon zu Ab- dichtungsproblemen. Bei nicht optimaler Montage des O-Ringes oder auch alleine infolge von dessen Toleranzen kommt es häufig auch beim Zusammenschieben des Anschlußstutzens und der Rohrleitung zu Schiebehemraungen allein durch den in unerwünschter Weise verformten O-Ring, so daß die gewünschte Rohrverbindungsendlage nicht immer zuverlässig eingenommen wird. Diese Funktion wird noch dadurch beeinträchtigt, daß der O-Ring an der Innenfläche des Anschlußstutzens in den sammlerfernen weiten Querschnitt hineingleiten soll, diese Innenfläche jedoch oft im Rahmen der Toleranzen mit einer ungünstigen Krümmung in den Außenflansch übergeht und überdies häufig durch seitliche Streuung eines Flußmittels in einem die Reibung behindernden Maße oberflächlich verändert ist. Beim Aufschieben des O-Ringes auf das freie Ende der Rohrleitung kann es überdies zu unerwünschten Verdrehungen und Schrägstellungen des O-Ringes kommen, obwohl dieser im Idealfall seine hintere AbStützung an dem Außenwulst findet. Solche negativen Einflüsse können nur dann einigermaßen beherrscht werden, wenn eine hohe Montagekraft aufgebracht wird; dabei bleibt jedoch die Gefahr einer unerwünschten Verformung des O-Ringes und eines Eintretens verformter Bereiche des O-Ringes in den Raum zwischen dem Außenwulst und dem Außenflansch bestehen. Die Schwierigkeiten des bekannten Verfahrens werden darüber hinaus noch dadurch erhöht, daß die üblicherweise für die endgültige Zusammenspannung von Außenflansch und Außenwulst mit eingelegtem O-Ring verwendeten Verbindungsschellen nur dann bei der Endmontage der Rohrverbindung unter Umgreifung des Außenflansches und des Außenwulstes montiert werden können, wenn Außenflansch und Außenwulst eine innige Anlage aneinander haben und nicht durch eingeschlossene Fremdteile wie Abschnitte des ungewollt verformten O-Ringes zwangsweise etwas distanziert sind. Dabei kommt es zu einer erkennbaren fehlgeschlagenen Rohrverbindung, die als Ausschuß abfällt. Aber auch dann, wenn Außenflansch und Au- ßenwulst in die gewünschte innige Verbindung kommen, muß man immer noch diese innige Verbindung beim Montieren der Verbindungsschelle mit gesonderten Mitteln halten. Bei Handmontage, wie sie etwa in Reparatur- und Wartungsbetrieben üblich ist, benötigt man also zum Montieren der Schelle beide Hände, ohne etwa eine Hand für das Halten des Rohres oder eines sonstigen Hilfsmittels, wie einer Zange oder einer Lampe, noch zur Verfügung zu haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverbindung der genannten Art so zu gestalten, daß sie leicht und zuverlässig ohne Gefahr von FehlVerbindungen mit nur einer Hand bzw. nur einer entsprechenden Werkzeugfunktion montiert werden kann, ohne die Tendenz zu haben, nach dem Montieren, jedoch noch vor Anbringen einer Spanneinrichtung wie der Verbindungsschelle o. dgl. wieder selbsttätig auseinanderzustreben.

Diese Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Wie das bevorzugte Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 14 - mit der zweckmäßigen Weiterbildung nach Anspruch 15, dessen beiden Merkmale vorzugsweise beide verwirklicht werden - besonders deutlich zeigt, wird die erfindungsgemäße Dichtung nicht wie bisher der O-Ring auf dem freien Ende der Rohrverbindung, sondern im lichten Querschnitt, hier dem sammlerfernen weiten Querschnitt, innerhalb des Anschlußstutzens am Sammler in den Anschlußstutzen eingesteckt. Dies hat den Vorteil, daß bei dieser Vormontage eine rauhe Oberfläche an der Innenseite des Anschlußstutzens oder eine dort vorhandene ungünstige Krümmungsgeometrie für das Einsetzen der Dichtung keine Beeinträchtigung mehr darstellt, da die Vormontage noch ohne Verpressung durchgeführt wird. Im Endzustand der Rohrverbindung wird dann bewußt ein Teil der Dichtung, nämlich deren Dichtflansch, zwischen dem Außenflansch des Anschlußstutzens und dem Außenwulst der Rohrleitung ein- gespannt.

Da Dichtungen der hier in Frage stehenden Art, seien es nun O-Ring-Dichtungen oder die erfindungsgemäße Form der Dichtung, aus relativ druckfestem elastomeren Material bestehen, kann sogar noch unter Toleranzausgleich der Endzustand der Rohrverbindung durch Anschlag des Dichtflansches zwischen dem Außenflansch und dem Außenwulst an deren einander zugewandten Flächen genau eingestellt werden. Indem dabei an der Einsteckhülse der Dichtung mindestens ein Dichtelement ausgebildet wird, welches in seiner Dichtwirkung einem O-Ring normaler Bauart äquivalent ist, wird bei der erfindungsgeraä- ßen Rohrverbindung kein funktioneller Nachteil gegenüber der konventionellen Abdichtung durch einen O-Ring in Kauf genommen, aber alle genannten Nachteile lassen sich dabei vermeiden. Dies ist von besonderer Bedeutung, weil Rohrverbindungen der hier in Frage stehenden Art großserienhaft geradezu im Sinne von Massenartikeln im Fußraum von Kraftfahrzeugen relativ schwer zugänglich angeordnet sind.

Insbesondere seien folgende Vorteile noch besonders hervorgehoben: Wegen der Anordnung des bei der Erfindung analog zum bisherigen O-Ring wirksamen Dichtelements an der Einsteckhülse kann sich das Dichtelement nicht mehr in Umfangs- richtung seines Querschnitts verdrehen, wie dies bei dem konventionellen O-Ring unter Erzeugung von Scherkräften, die wiederum zu einer verfrühten Alterung führen, entsteht. Bei der Endmontage der Rohrverbindung, die mit relativ kleinen axialen Montagekräften vorgenommen werden kann, sind diese Montagekräfte auch deshalb besonders klein, weil sich die Einsteckhülse beim Einstecken des freien Endes der Rohrleitung in die Einsteckhülse sowie gegebenenfalls den sammlernahen engeren Querschnitt des Anschlußstutzens axial dehnen kann und somit bei der Einsteckbewegung in Streckrichtung verformbar ist, ohne wie bei dem bekannten O-Ring eine einen Widerstand erzeugende Quererweiterung zu erfahren. Besonders wesentlich ist, daß bereits bei der Vormontage das den O-Ring ersetzende Dichtelement an seinem endgültigen Dichtungsort im erweiterten Querschnitt zwischen Anschlußstutzen und freiem Rohrende angeordnet ist und nicht erst bei der Endmontage in diesen erweiterten Querschnitt eingedrückt werden muß. Schließlich ist auch die erfindungsgemäße Rohrverbindung zuverlässiger im Hinblick auf die Gefahr, daß einmal bei der Montage der Einbau einer Dichtung vergessen wird. Im vorbekannten Fall der Verwendung einer O-Ringdichtung kann deren Fehlen trotzdem noch zu einer vorübergehenden rein metallischen Abdichtung zwischen dem Außenflansch des Anschlußstutzens und dem Außenwulst der Rohrleitung führen, wobei diese vorübergehende Metalldichtung aber nicht dauerbetriebsfest ist. Bei der erfindungsgemäßen Rohrverbindung ist die zur endgültigen Verspannung vorgesehene Spanneinrichtung wie beispielsweise eine Verbindungsschelle von vornherein auf eine sandwichartige Folge von Außenflansch - Dichtungsflansch - Außenwulst eingestellt und läßt einen immer eine Leckage bewirkenden Leckspalt zwischen dem Außenflansch und dem Außenwulst frei, wenn die erfindungsgemäße Dichtung nicht eingebaut ist.

Bei der erfindungsgemäßen Rohrverbindung bestehen darüber hinaus weitere vorteilhafte Weiterbildungsmöglichkeiten gemäß den Unteransprüchen. Einige besonders wichtige Weiterbildungen seien dabei im folgenden hervorgehoben:

Es ist möglich, an der Einsteckhülse, am Dichtflansch und im Übergangsbereich von Dichtflansch und Einsteckhülse je nach Bedarf weitere Dichtelemente anzuordnen (vgl. insbesondere Ansprüche 6 und 7). Dabei kann man zwischen radial wirksamen und axial wirksamen Dichtelementen unterscheiden und gegegebenenfalls beide Arten einsetzen.

Außerdem kann man zusätzlich zu lokaler Abdichtung auch eine flächenhafte Abdichtung vorsehen (vgl. insbesondere Ansprüche 10 und 11). Bei Flächenpressung ist jedoch zu be- rücksichtigen, daß die miteinander zusammenwirkenden Bauteile jeweils eigene Toleranzen haben, so daß eine Flächenverpres- sung nicht immer zuverlässig gegeben sein muß und gegebenenfalls ein Kapillarspalt entsteht. Damit dieser nicht zu einer unter der Kapillarkraft mehr oder minder dauerhaften Leckage führt, ist an der erfindungsgemäßen Dichtung vorzugsweise auch noch eine Kapillarunterbrechung im Bereich einer Flä- chenverpressung oder auch nur einer relativen Anlage vorgesehen (vgl. Anspruch 12) .

Eine Keilform am Übergang der Einsteckhülse in den Dichtflansch und/oder ein den Außenflansch übergreifender Rücksprung am Dichtflansch (vgl. Ansprüche 11 und 13) sind neben einer weiteren Förderung der Abdichtwirkung besonders auch dafür hilfreich, daß nicht bei besonders ungünstigen Umständen in der Montage die Einsteckhülse mitsamt dem Dichtflansch in den sammlerfernen weiten Querschnitt innerhalb des Anschlußstutzens eingedrückt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand Schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Rohrverbindung zwischen einem Sammler eines Kraftfahrzeugwärmetauschers und einer äußeren Rohrleitung für das innere Wärmetauschfluid des Sammlers mit eingebauter Verbindungsschelle;

Fig. 2 einen radialen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer fiktiven Anordnung der Rohrverbindung noch ohne Spanneinrichtung, bei der eine erste Ausführungs- form der Dichtung im ursprünglichen noch unverpreßten Zustand in Überlagerung von Rohrleitung und Anschlußstutzen des Sammlers im wesentlichen zwischen diesen Teilen angeordnet ist;

Fig. 2a einen mit Fig. 2 vergleichbaren Radialschnitt, in welchem dieselbe Dichtung wie in Fig. 2 im endgültigen Zustand der Rohrverbindung verpreßt und über eine Verbindungsschelle im verpreßten Zustand gehalten ist; Fig. 3 und Fig. 3a jeweils einen Radialsσhnitt einer im Vergleich mit Fig. 2 und Fig. 2a zweiten bzw. dritten Ausführungsform der Dichtung; und die Fig. 4, 4a und 4b Veranschaulichungen des internen Stands der Technik unter Verwendung eines O-Rings jeweils auch in einem schematisierten Radialschnitt der Rohrverbindung, wobei Fig. 4 eine erste Montagephase der Verpres- sung des O-Rings, Fig. 4a die gewünschte Endphase der Ver- pressung und Fig. 4b eine typische Zwischen- oder Endphase einer mißlungenen Verpressung darstellen.

Anhand von Fig. 1 wird zunächst ein konventioneller Aufbau einer Rohrverbindung beschrieben, deren Abdichtung erfindungsgemäß gestaltet ist.

Ein Sammler 2 eines Kraftfahrzeugwärmetauschers ist zweiteilig aus einem Rohrboden 4 des Kraftfahrzeugwärmetauschers und einem Deckel 6 zusammengesetzt. Der Rohrboden 4 hat einen umgebördelten Rand 8, in welchen der topfartig ausgebildete Deckel 6 des Sammlers 2 unter Verlötung eingreift. Am Rohrboden 4 erkennt man nach innen aufgebogene Kragen 10, in welche Enden nicht dargestellter Flachrohre des Kraftfahrzeugwärmetauschers ebenfalls unter Verlötung eingreifen. Es handelt sich hier im übrigen um den Sammler eines konventionell aufgebauten Flachrohrwärmetauschers, der im einzelnen nicht weiter beschrieben zu werden braucht.

Der Sammler 2 dient dazu, den Flachrohren das innere Wärmetauschfluid des Kraftfahrzeugwärmetauschers zuzuführen oder nach Durchströmung der Flachrohre wieder aus dem Sammler abzuführen. Dieser kann dabei ein Eingangssammler, ein Ausgangssammler oder auch ein Sammler sein, der unter Verwendung einer nicht dargestellten Querwand die Funktionen von Eingangssammler und Ausgangssammler vereint, wobei dann die anderen Enden der Flachrohre lediglich strömungsmäßig miteinander zu einer mehrflutigen Anordnung verbunden zu sein brauche . Anstelle der Flachrohre können auch Wärmetauschrohre mit anderem Querschnitt Verwendung finden.

Der Deckel 6 des Sammlers 2 weist einen nach außen gerichteten Kragen 12 auf, in welchen wiederum unter Verlötung ein gesonderter Anschlußstutzen 14 eingesteckt ist. Alternativ könnte der Anschlußstutzen 14 auch integral mit dem Sammler 2 bzw. dessen Deckel 6 gefertigt sein.

Der Anschlußstutzen 14 kommuniziert mit einer Rohrleitung 16, welche je nach Eingangs- oder Ausgangsfunktion das innere Wärmetauschfluid zum Sammler 2 zuleitet oder vom Sammler 2 ableitet.

Der Anschlußstutzen 14 ist in Richtung zur Rohrleitung 16 zweimal unter entsprechender symmetrischer Vergrößerung des Innenquerschnitts in seinem Querschnitt abgestuft. In dem Bereich der ersten Stufe 18 greift das dem Sammler 2 zugewandte freie Ende der Rohrleitung 16 ganz oder, wie zeichnerisch dargestellt, mit einem Teil der Dicke des Rohrmantels ein. Im Bereich der zweiten Stufe 20, die eine ebenfalls symmetrische weitere Erweiterung nach außen beschreibt, wird mit dem hier im Querschnitt unverändert bleibenden Mantel der Rohrleitung 16 ein umlaufender Ringspalt 22 zwischen der Innenfläche 24 des Anschlußstutzens 14 und der Außenfläche 26 der Rohrleitung 16 für die mindestens teilweise Aufnahme einer ringförmig umlaufenden Dichtung 28 gebildet. Im Bereich der ersten Stufe 18 hat somit der Anschlußstutzen 14 einen sammlernahen engen Querschnitt 30, in den das freie Ende 32 der Rohrleitung 16 formschlüssig eingreift, und im Bereich der zweiten Stufe 20 einen sammlerfernen weiten Querschnitt 34, der in der schon beschriebenen Weise für die Ausbildung des Ringspaltes 22 genutzt wird.

Die Rohrleitung 16, welche in dem hier beschriebenen Bereich sonst konstanten Außenquerschnitt hat, ist mit einem durch longitudinales Einstauchen gewonnenen Außenwulst 36 versehen, der ringflanschartigen Charakter hat und in des- sen über die Außenfläche 26 der Rohrleitung 16 herausragenden Flanschbereich die durch das Einstauchen gewonnenen nach außen ragenden ursprünglichen Rohrmantel eile unter doppelwan- diger Ausbildung weitgehend eng aneinander anliegen.

Der Außenwulst 36 wirkt in einer Funktion als stirnseitiger Flansch der Rohrleitung 16 mit einem Außenflansch 38 am freien Ende 40 des Anschlußstutzens zusammen, welcher als Umbördelung dieses freien Endes nach außen gewonnen ist. Der Außenflansch 38 und der Außenwulst 36 haben dabei ohne Beschränkung der Allgemeinheit denselben Außendurchmesser, wobei gewisse Abweichungen zulässig bleiben.

Eine Verbindungsschelle 42 dient dazu, im Endmontagezustand den mit der äußeren Stirnfläche 41 versehenen Außenflansch 38 am Anschlußstutzen 14 und den Außenwulst 36 an der Rohrleitung 16 dauerhaft gegeneinander zu verklammern.

Bei einer Rohrverbindung gemäß Fig. 1 wird nach dem internen Stand der Technik ein O-Ring, der die spätere Dichtung der Rohrverbindung darstellt, zunächst unverformt auf das freie Ende der Rohrleitung 16 in Anlage an den Außenwulst 36 aufgeschoben. Um später eine gute radiale Verpressung im Ringspalt 22 zu haben, hat dabei der O-Ring im unverformten Zustand einen größeren Durchmesser als die radiale Weite dieses Ringspalts. Anschließend wird die Rohrleitung 16 mit dem O-Ring in den Anschlußstutzen 14 eingeschoben, wobei das freie Ende 32 der Rohrleitung zu Beginn der Verpressung des O-Rings schon in den Bereich der ersten Stufe 18 des Anschlußstutzens 14 eingreift. Eine solche Zwischenphase der Montage ist in Fig. 4 veranschaulicht, wo der als Dichtung 28 vorgesehene O-Ring an der gerundeten Übergangsschulter der Innenfläche 24 der zweiten Stufe 20 des Anschlußstutzens 14 in den Außenflansch 26 bereits eine Verformung erfährt, die zum Teil in der gewünschten Weise eine Erstreckung in den Ringspalt 22, zum anderen Teil in eigentlich nicht gewünschter Weise noch etwas Erstreckung in den Zwischenraum zwischen dem Außenflansch 38 und dem Außenwulst 36 hat. Im gewünschten Endzustand der Rohrverbindung wird die gesamte Masse des O- Rings dann gemäß Fig. 4a in den Endzustand der Rohrverbindung verpreßt, in welchem die Stirnfläche 41 des Außenflansches 38 an der ihr zugewandten Stirnfläche des Außenwulstes 36 in direkte Anlage kommt und der O-Ring unter radialer Verpressung völlig im Ringspalt 22 zwischen der Innenfläche 24 des Anschlußstutzens 14 und der Außenfläche des freien Endes 32 der Rohrleitung 16 verpreßt ist. Eine typische fehlgeschlagene Rohrverbindung zeigt demgegenüber Fig. 4b, wo der O-Ring sich praktisch nicht wesentlich weiter in den Ringspalt 22 als in der vorhergehenden Montagephase gemäß Fig. 4 erstreckt, aber dafür sich mit einem erheblichen Abschnitt zwischen dem Außenflansch 38 und dem Außenwulst 36 verpreßt hat, so daß diese Teile nicht mehr in unmittelbare Anlage aneinander kommen können, eine Verspannung mittels der nur einen begrenzten Spannbereich übergreifenden Verbindungsschelle 42 nicht mehr möglich ist und die radiale Dichtfunktion zu einem erheblichen Maße aufgehoben ist.

Bei der erfindungsgemäßen Rohrverbindung - und dementsprechend auch bei den drei Ausführungsbeispielen der Fig. 2 mit 2a, 3 und 3a weist die Dichtung 28 eine Einsteckhülse 44 und einen an deren einem Ende angeordneten Dichtflansch 46 auf. Im Bereich des anderen Endes der Einsteckhülse 44 ist an deren Umfang ein erstes Dichtelement 48 ausgebildet, welches bei den Fig. 2, 3 und 3a unterschiedlich gestaltet ist. In nicht dargestellter Weise kann auch längs der Einsteckhülse eine Mehrzahl von zwei oder mehr ersten Dichtelementen 48 ausgebildet sein. Alle solchen ersten Dichtelemente sollen die Funktion des O-Rings des internen Stands der Technik übernehmen, nämlich die Funktion einer radialen Abdichtung durch radiale Verpressung im Ringspalt 22 zwischen dem Anschlußstutzen 14 und der Rohrleitung 16.

Zusätzlich übernimmt der Dichtflansch 46 an sich schon eine weitere axiale Dichtfunktion zwischen dem Außenflansch 38 und dem Außenwulst 36. Bei allen drei gezeigten Ausführungsbeispielen ist zur Verstärkung dieser axialen Dichtwirkung jeweils noch an dem Dichtflansch 46 etwa in Verlängerung eines mittleren Querschnittsbereiches der Einsteckhülse 44 ein über die Stirnfläche 50 des Dichtflansches 46 im unverpreßten Zustand herausragendes zweites Dichtelement 52 ausgebildet, von dem wiederum auch eine Mehrzahl vorhanden sein kann, typischerweise dann entweder radial weiter außen an der Stirnfläche 50 und/oder auch an der Rückseite des Dichtflansches 46, wie dies durch das zweite Dichtelement 52a in Fig. 3 dargestellt ist. In Fig. 3 sind auch axial längs der Einsteckhülse 44 drei erste Dichtelemente 48a, 48b und 48c ausgebildet, von denen die ersten Dichtelemente 48b und 48c radial innen umlaufende hervorstehende Ringwülste sind.

Anhand des ersten Dichtelements 48a von Fig. 3 ist gezeigt, daß dieses selbst vollständig den Querschnitt eines konventionellen O-Ringes annehmen kann, der hier jedoch nicht isoliert ist, sondern an dem dem Dichtflansch 46 abgewandten freien Ende der Einsteckhülse 44 mit ausgebildet ist.

Wegen der zusätzlichen weiteren Dichtmöglichkeiten bei der erfindungsgemäßen Dichtung 28 kann man jedoch auch die radiale Verpressung und damit die radiale Dichtwirkung des ersten Dichtelementes gegenüber der Verpressung eines isolierten O-Ringes abschwächen. Eine erste Abschwächungsmög- lichkeit zeigt Fig. 2. Hier ist der Querschnitt eines O-Ringes am freien Ende der Einsteckhülse 44 in eine stumpfe radiale Stirnfläche 54 abgeschnitten. Radial innen verläuft dabei noch eine Restkontur eines O-Ringes, während radial außen eine weitere Reduzierung auf einen in axialer Richtung schmaleren umlaufenden Ringwulst vorgenommen ist. Alternativ könnte man auch die Art der Ausbildung radial innen und radial außen austauschen oder weitere Modifizierungen am Querschnitt eines O-Ringes vornehmen. Während jedoch bei den beschriebenen und als Varianten erörterten Ausbildungsformen des ersten Dichteleraentes 48 noch ein mehr oder minder ausgeprägter Vollquerschnitt dieses ersten Dichtelementes vorgesehen ist, zeigt Fig. 3a, daß man sogar eine stirnseitig konkave Ausbildungsform gemäß Fig. 3a vorsehen kann. Bei dieser ist die Querschnittsform der Fig. 2 durch die stirnseitige konkave Ausbildung so weiter abgewandelt und in der radialen Anpreßkraft abgeschwächt, daß radial innen und radial außen je eine Dichtlippe 56a bzw. 56b entsteht. Beide Dichtlippen werden über die stirnseitige konkave Ausnehmung durch Innendruck an die Innenflächen des Ringspaltes 22 angedrückt. Die Aussparung im Vollquerschnitt geht jedoch nicht so weit, daß die Vorspannung radial nach außen vollständig aufgehoben wird. Vielmehr soll diese Vorspannung radial nach außen noch in einem solchen Maße bestehen bleiben, daß auch bei den betriebsmäßig in Frage kommenden Unterdruckverhältnissen in dem abzudichtenden Raum 58 noch eine hinreichende radiale Verpressung gegen die einander zugewandten Flächen 24 und 26 des Ringspalts 22 gewährleistet ist.

Bei allen drei Ausführungsbeispielen geht die Einsteckhülse 44 unter keilförmiger Erweiterung entsprechend dem geschwungenen Übergang des Anschlußstutzens 14 aus der zweiten Stufe 20 in den Anschlußstutzen 14 in den Dichtflansch 46 über. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, hat die Einsteckhülse 44 ferner an ihrer radialen Innenfläche 60 von einem abgerundeten Übergang des Dichtflansches 46 her eine beispielsweise konische allmähliche Verjüngung zum freien Ende der Einsteckhülse 44 hin. Dadurch wird im ganzen zwischen dem freien Ende der Einsteckhülse 44 und dem Dichtflansch 46 eine Keilform erhalten.

Das erste Dichtelement 48 bzw. im Falle von mehreren ersten Dichtelementen das sammlernächste erste Dichtelement 48a bewirkt ganz oder annähernd eine radiale Dickenver- pressung im Verhältnis zur radialen Abmessung des Ringspalts 22 von 20 bis 40 %. Dies entspricht der üblichen radialen Verpressung auch bei den konventionellen 0-Ringen und wird im Untergrenzbereich auch bei der Ausführungsform von Fig. 3a noch gewährleistet.

Die nur einseitige radiale Verpressung an der Innenseite der weiteren ersten Dichtelemente 48b und 48c gemäß Fig. 3 ist demgegenüber geringer, aber immer noch deutlich oberhalb von 0 %. Anschließend an das einzige erste Dichtelement 48 bzw. das noch Sammlerfernste erste Dichtelement 48c erfolgt im Keilbereich des Übergangs der Einsteckhülse 44 in den Dichtflansch 46 eine zusätzliche Flächenverpressung typischerweise im Bereich von 0 bis 20 %. Bei unglücklichem Aufeinandertreffen von Toleranzen kann dabei diese Flächenverpressung ganz oder nahe 0 sein oder gar zu geringfügigen freien Spalten führen. In allen diesen Fällen besteht die Gefahr einer kapillaren Kriechströmung längs des gewünschten Flächenverpressungsbereichs. Um hier eine Leckage infolge von Kapillarkräften zu blockieren, ist axial in Richtung zum Dichtflansch 46 hin anschließend in dargestellter Weise radial außen - und gegebenenfalls stattdessen oder zusätzlich auch in nicht dargestellter Weise radial innen - eine umlaufende Kapillarunterbrechung 62 in Gestalt einer umlaufenden Rille in der Außenfläche der Dichtung 28 vorgesehen.

Im endgültigen Verbindungszustand der Rohrverbindung kommt es anders als bei der Abdichtung mittels des konventionellen O-Ringes nicht zu einer unmittelbaren Anlage des Außenflansches 38 am Außenwulst 36, sondern dazwischen verbleibt immer gemäß Fig. 2a der Dichtflansch 46. Aufgrund der axialen Verpressungskräfte in die endgültige Position der Rohrverbindung quillt dabei der Dichtflansch 46 etwas radial nach außen aus, wie durch die radial äußere Auswölbung 64 in Fig. 2a verdeutlicht ist.

Fig. 2 mit Fig. 2a beschreibt dabei den Fall einer ganz normalen Ringflanschausbildung des Dichtflansches 46. Dies gilt auch für die zweite Ausführungsform gemäß Fig. 3. Modifiziert ist der Dichtflansch dabei lediglich jeweils durch die Art der Anordnung von mindestens einem zweiten Dichtelement. Gemäß Fig. 3a ist an der sammlerzugewandten Seite des Dichtflansches 46 an dessen radial äußerem Ende ein Rücksprung 66 vorgesehen, der im Normalfall radial umläuft, aber auch in in Umlaufrichtύng verteilte Abschnitte aufgeteilt sein kann. Ebenso kann der Rücksprung anders als in Fig. 3a einen anderen als einen rechteckigen Querschnitt haben. Wesentlich ist, daß er den Außenflansch 38 des Anschlußstutzens 14 außen umgreifen kann.

Die typische Montageweise bei der erfindungsgemäßen Rohrverbindung ist folgende:

Zunächst wird die Einsteckhülse 44 der Dichtung 28 möglichst ganz in die zweite Stufe 20 am Anschlußstutzen 14 eingeschoben, zweckmäßig bis zum Anschlag der sammlerzugewandten Seite des Dichtflansches 46 an der freien Stirnfläche 41 des Außenflansches 38. Dann wird die Rohrleitung 16 in die Einsteckhülse 44 eingeschoben, zweckmäßig wiederum bis in Anschlag des Außenwulstes 36 an der freien Stirnfläche 50 des Dichtflansches 46. Dies ist möglich im Verhältnis zu der anhand der Fig. 4 bis 4b erläuterten Montageweise eines konventionellen O-Ringes mit bei weitem geringeren Montagekräften bei weitaus größerer Zuverlässigkeit des Erreichens einer vorschriftsmäßigen Rohrverbindung mit hoher Dichtfunktion und ohne versehentliche Auslassung des Einsetzens einer Dichtung 28. Im Zustand der endgültigen Rohrverbindung kann dann mittels der Verbindungsschelle 42 oder einer anderen Spanneinrichtung der endgültige Montagezustand fixiert werden, ohne daß dabei wie im Falle des O-Ringes wieder auseinanderstrebende Kräfte berücksichtigt zu werden brauchen, wenn man einmal von den relativ geringfügigen Verformungskräf en des Dichtflansches 46 absieht, die aus dem Vergleich von Fig. 2 mit Fig. 2a anhand der radialen Auswölbung 64 veranschaulicht sind. Die Einsteckhülse 44 verändert bis auf die auch oben angesprochene axiale Streckung praktisch während des Montagevorgangs anders als bei dem O-Ring ihre Lage im Ringspalt 22 nicht mehr.

Allgemein und insbesondere bei allen drei Ausfüh- rungsbeispielen wird die radiale Verpressung noch dadurch weiter gefördert, daß im Bereich der ersten Stufe 18 des Anschlußstutzens 14 auch noch eine radial nach innen verlaufende Stufe 68 im freien Ende 32 der Rohrleitung 16 ausgebildet ist, welche zweckmäßig eine Rampe mit geringem Montagewinkel typischerweise von 10 bis 20" aufweist, an der die Übergangsschulter der ersten Stufe in die zweite Stufe des Anschlußstutzens 14 während der radialen Verpressung der Einsteckhülse 44 ablaufen kann. Zusätzlich ist das freie Ende 32 der Rohrleitung 16 außen mit einer als Einführschräge dienenden Fase 70 versehen, um beim Einführen in die Einsteckhülse 44 diese nicht von innen her zu verletzen.

Claims

Patentansprüche

1. Rohrverbindung zwischen einem Sammler (2) eines Kraftfahrzeugwärmetauschers und einer das innere Wärmetausch luid zum Sammler ( 2 ) zuleitenden oder vom Sammler ( 2 ) ableitenden Rohrleitung (16), wobei

- ein nach außen ragender Anschlußstutzen ( 14 ) - der insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht - am Sammler (2) einen sammlernahen engen Querschnitt (30), in den das freie Ende (32) der Rohrleitung (16) formschlüssig eingreift, und einen sammlerfernen weiten Querschnitt (34) aufweist, der einen Ringspalt (22) zwischen der Innenfläche ( 24 ) des Anschlußstutzens ( 14 ) und der Außenfläche (26) der Rohrleitung (16) für die teilweise Aufnahme einer ringförmig die Rohrleitung (16) umschließenden Dichtung (28) bildet, die mit einem (ersten) Dichtelement

(48; 48a, b,c) , das insbesondere die Funktion eines O-Rings hat, sowohl gegen inneren Überdruck als auch gegen inneren Unterdruck abdichtet,

- am freien Ende ( 40 ) des Anschlußstutzens ( 14 ) ein, insbesondere als Umbördelung ausgebildeter, Außenflansch (38) vorgesehen ist, und - an der - insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehenden - Rohrleitung (16) - die insbesondere einen Außendurchmesser im Bereich von 15 bis 22 mm und eine Wandstärke von 0,7 bis 2 mm hat - ein der äußeren Stirnfläche (41) des Außenflansches (38) gegenüberliegender angestauchter Außenwulst (36) ausgebildet ist, der im Endmontagezustand der Rohrverbindung gegen die äußere Stirnfläche (41) des Außenflansches (38) durch eine Spanneinrichtung, insbesondere eine Verbindungsschelle (42), verspannt ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Dichtung ( 28 )

- eine in den weiten Querschnitt (34) von der sammlerfernen Seite aus eingreifende Einsteckhülse (44) bildet,

- an deren sammlernahem Umfangsbereich das (erste) Dichtelement (48; 48a, 48b, 48c) ausgebildet ist und

- von deren sammlerfernem Umfangsbereich ein Dichtflansch (46) absteht, der zwischen dem Außenflansch (38) des Anschlußstutzens (14) und dem Außenwulst (36) der Rohrleitung (16) von der Spanneinrichtung (42) axial eingespannt ist.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das (erste) Dichtelement (48; 48a, 48b, 48c) am sammlernahen Ende und/oder der Dichtflansch (46) am sammlerfernen Ende der Einsteckhülse (44) ausgebildet ist bzw. sind.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt des (ersten) Dichtelements (48; 48a, 48b, 48c) für eine radiale Verpressung mit einer Übergangsschräge an der Einsteckhülse (44) in Richtung zum Sammler (2) nach radial außen und/oder nach radial innen erweitert.

4. Rohrverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das (erste) Dichtelement (48; 48a) O-ringförmig ausgebildet ist.

5. Rohrverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das (erste) Dichtelement (48) mit einem Paar radial innerer und radial äußerer Dichtlippen (56a, 56b) ausgebildet ist, die sam lerseitig von innen mit Druck beauf- schlagbar sind und von denen die radial innere Dichtlippe (56a) eine radiale Vorspannung nach radial innen gegen die Rohrleitung (16) und die radial äußere Dichtlippe (56b) eine radiale Vorspannung nach radial außen gegen den Anschlußstutzen (14) aufweisen.

6. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsteckhülse (44) mit einer axialen Folge von mindestens zwei (ersten) Dichtelementen (48a,b,c) versehen ist.

7. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Dichtflansch (46) der Dichtung (28) und/oder in dem Übergangsbereich des Dichtflansches (46) in die Einsteckhülse (44) mindestens ein zweites lokal umlaufendes Dichtelement (52; 52a) ausgebildet ist, das axial ver- preßbar ist.

8. Rohrverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Dichtelement (52; 52a) als Vorsprung in nur eine Axialrichtung ausgebildet ist.

9. Rohrverbindung nach den Ansprüchen 7 und 8, gekennzeichnet durch ein Paar von Vorsprüngen (52; 52a), von denen einer (52) gegenüber dem Außenwulst (36) und der andere (52a), vorzugsweise ein radial weiter außen liegender, gegenüber dem Außenflansch (38 ) angeordnet ist.

10. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsteckhülse (44) mindestens im Übergangsbereich zwischen dem einen sammlernahen ersten Dichtelement ( 48 ) oder bei mehreren ersten Dichtelementen (48a,b,c) deren sammlerfernstem Dichtelement (48c) und dem Dicht lansch (46 ) mit radialer Flächenverpressung angeordnet ist.

11. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenprofil des Übergangs der Einsteckhülse (44) in deren Dichtflansch (46) keilförmig an das sich erweiternde Innenprofil des Übergangs des Anschlußstutzens (14) in dessen Außenflansch (38) angepaßt ist.

12. Rohrverbindung nach Anspruch 10 und gegebenenfalls 11, gekennzeichnet durch eine Kapillarunterbrechung (62) im Bereich der Flächenverpressung und/oder der Anlage zwischen dem Außenprofil der Einsteckhülse (44) und dem Innenprofil des Anschlußstutzens ( 14) .

13. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im äußeren Randbereich des Dichtflansches (46) ein, vorzugsweise umlaufender, Rücksprung (66) des Dichtflansches (46) ausgebildet ist, der den Außenrand des Außenflansches (38) übergreift.

14. Verfahren zum Herstellen einer Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Dichtung (28) mit ihrer Einsteckhülse (44) in das freie Ende des Anschlußstutzens (14) eingesteckt wird, danach das freie Ende der Rohrleitung (16) in die Einsteckhülse (44) eingesteckt wird und schließlich der Dichtflansch (46) zwischen dem Außenflansch (38) des Anschlußstutzens (14) und dem Außenwulst (36) der Rohrleitung (16) eingespannt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstecken der Einsteckhülse ( 44) der Dichtung (28 ) in den Anschlußstutzen (14) bis zum Anschlag des Dichtflansches (46 ) am Außenflansch (38 ) und/oder das Einstecken der Rohrleitung (16) in die Einsteckhülse (44) der Dichtung (28) bis zum Anschlag des Außenwulstes (36) der Rohrleitung (16) am Dichtflansch (46) vorgenommen wird bzw. werden.