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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schnellverbindungsvorrichtung,
die dazu verwendet kann, ein Leitungsende mit einem Element einer
Fluidtransportleitung zu verbinden.
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Ein
solches Element kann eine andere Leitung oder ein Fluidabgabeelement,
wie z. B. eine Pumpe, oder ein Fluidaufnahmeelement, wie z. B. ein Behälter, sein.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Eine
Schnellverbindungsvorrichtung umfasst im Allgemeinen ein rohrförmiges Gehäuse und
Haltemittel, um ein Leitungsende auf dichte Weise in dem Gehäuse zu halten.
Diese Mittel umfassen ein Halteelement, das derart ausgebildet ist,
dass es das Leitungsende aufnimmt, sowie Nockenmittel, die zwischen
dem Gehäuse
und dem Halteelement angeordnet sind, um das Halteelement von einem
das Leitungsende freigebenden Zustand in einen das Leitungsende
festhaltenden Zustand zu bringen, wenn das Halteelement in dem Gehäuse zwischen
einer ersten Position und einer zweiten Position axial verschoben
wird.
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Ein üblicherweise
verwendetes Halteelement ist aus einem Rohr gebildet, in dessen
einem Ende Längsnuten
einzelne Krallen ausbilden, die unter Biegebeanspruchung zwischen
einem Freigabezustand, in dem sie einen Innendurchmesser festlegen,
der größer oder
gleich einem Außendurchmesser
des Leitungsendes ist, und einem Haltezustand verformbar sind, in
dem sie einen Innendurchmesser definieren, der kleiner als der Außendurchmesser des
Leitungsendes ist.
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Die
Nockenmittel sind im Allgemeinen aus einer kegelstumpfförmigen Innenfläche gebildet,
die in der das rohrförmige
Gehäuse
bildenden Wand zentriert auf die Achse des rohrförmigen Gehäuses ausgebildet ist.
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Die
so gebildeten Verbindungsvorrichtungen sind sehr wirksam. Aber das
Ausmaß der
Verformung der Krallen und folglich die Differenz zwischen dem minimalen
und dem maximalen Innendurchmesser, die durch diese definiert werden,
wird von der Stärke der
Wand des rohrförmigen
Gehäuses
begrenzt, in der die kegelstumpfförmige Fläche festgelegt ist. Der Außendurchmesser
der mit einer gegebenen Verbindungsvorrichtung verwendbaren Leitungen
darf demzufolge nur sehr leicht schwanken, da andernfalls die Festigkeit
des Haltens des Leitungsendes durch das Halteelement nicht mehr
garantiert wird.
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Darüber hinaus
müssen
die Halteelemente mit Krallen, auch Klemmen genannt, aus einem Material
hergestellt werden, das ausreichend weich ist, um die Verformung
der Krallen zu ermöglichen,
während
es gleichzeitig ausreichend hart sein muss, um das Eindringen der
Krallen in das Leitungsende zu ermöglichen. Wenn das Leitungsende
aus einem relativ harten Kunststoffmaterial ist, handelt es sich
bei dem Material, das zum stellen der Klemme verwendet wird, um
ein wärmehärtbares
Material. Ein derartiges Material ist jedoch nicht recycelbar und
lässt nur niedrige
Produktionstaktzeiten zu. Wenn das Material, aus dem das Leitungsende
gebildet ist, relativ weich ist, wird die Klemme aus einem weichen
thermoplastischen Material hergestellt. Die Verwendung eines derartigen
weichen thermoplastischen Materials ist zwar vorteilhafter hinsichtlich
der Herstellung und der Recycelbarkeit der Klemme, findet aber seine
Grenzen in der relativ geringen Eindringfähigkeit der Krallen in das
Leitungsende. Die harten thermoplastischen Materialien können aufgrund
der Bruchgefahr der Krallen bei deren Verformung zwischen ihren
beiden Zuständen
nicht zur Herstellung dieser Klemmen verwendet werden.
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Die
EP-A-1308662 beschreibt eine Schnellverbindungsvorrichtung, bei
der der Verankerungsring an einem seiner Enden Zähne aufweist, die voneinander
durch einen Spalt getrennt und dazu bestimmt sind, mit einer quer
gerichteten Schrägfläche des
Gehäuses
zusammenzuwirken.
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AUFGABE DER
ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung ist, eine Verbindungsvorrichtung anzugeben,
die gute Verankerungsfähigkeiten
hat, während
sie gleichzeitig eine einfache Struktur mit relativ kostengünstiger
Fertigung aufweist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Zu
diesem Zweck sieht man erfindungsgemäß eine Schnellverbindungsvorrichtung
vor, die ein rohrförmiges
Gehäuse
und Haltemittel umfasst, um ein Leitungsende auf dichte Weise in
dem Gehäuse zu
halten, wobei diese Mittel ein Halteelement umfassen, das derart
ausgebildet ist, dass es das Leitungsende aufnimmt, sowie Nockenmittel,
die zwischen dem Gehäuse
und dem Halteelement angeordnet sind, um das Halteelement von einem
das Leitungsende freigebenden Zustand in einen das Leitungsende
festhaltenden Zustand zu bringen, wenn das Halteelement in dem Gehäuse zwischen
einer ersten Position und einer zweiten Position axial verschoben wird,
wobei das Halteelement zwei getrennte Spannbacken umfasst, die in
dem Gehäuse
derart gelagert sind, dass sie zwischen den beiden oben genannten Positionen
verschiebbar sind, und wobei die Nockenmittel zwei quer gerichtete
Nasen umfassen, die fest mit den Spannbacken oder dem Gehäuse verbunden sind,
um gleitend mit Seitenflächen
zusammenzuwirken, die fest mit dem Gehäuse oder den Spannbacken verbunden
und relativ zur Gleitrichtung geneigt sind.
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Auf
diese Weise hängt
die Höhe
der Verschiebung der Spannbacken relativ zueinander nicht mehr von
der Stärke
des rohrförmigen
Gehäuses
ab, sondern von dessen Umfang, der im Allgemeinen größer als
seine Stärke
ist. Die Bildung des Halteelements aus getrennten Spannbacken, die
aneinander angenähert
bzw. voneinander entfernt werden können, macht keine Verformung
des Halteelements erforderlich, und dieses kann demzufolge aus einem harten
thermoplastischen Material hergestellt sein. Dies erhöht ferner
die Zuverlässigkeit
des Halteelements.
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Vorzugsweise
steht dann jede quer gerichtete Nase von einer der Spannbacken nach
außen
vor, und die Querflächen
gehören
zum Gehäuse.
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Eine
derartige Struktur erleichtert die Herstellung des Gehäuses durch
Einspritzen von Kunststoffmaterial, indem es relativ leicht aus
der Form entnommen werden kann.
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Vorteilhafterweise
sind dann die Querflächen in
einer Vertiefung definiert, die in Querrichtung in dem Gehäuse ausgebildet
ist, und vorzugsweise mündet
die Vertiefung auf der Außenseite
des Gehäuses.
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Auf
diese Weise ermöglicht
die Vertiefung ein Zugreifen auf die Nasen und ein direktes Hantieren
an denselben von der Außenseite
der Verbindungsvorrichtung.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Studium
der folgenden Beschreibung eines besonderen, die Erfindung nicht einschränkenden
Ausführungsbeispiels.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
wird auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug genommen, in denen zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung,
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2 eine
perspektivische Teilansicht dieser Vorrichtung mit einem Aufriss,
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3 eine
schematische Teilansicht der Vorrichtung als Aufriss und in Explosionsansicht,
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4 eine
Perspektivansicht des Halteelements,
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5 eine
Endansicht desselben,
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6 eine
perspektivische Teilansicht der Vorrichtung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung
ist im vorliegenden Fall ein Anschlussstück, das die gegenseitige Verbindung
von zwei Leitungsenden 100 (nur eines ist in 1 sichtbar)
ermöglicht. Ebenso
kann die Erfindung bei der Verbindung eines Leitungsendes mit einem
Element einer Fluidtransportleitung verwendet werden, wobei dieses
Element eine Fluidabgabevorrichtung, wie z. B. eine Pumpe, oder
eine Fluidaufnahmevorrichtung, wie z. B. ein Behälter, ist.
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Das
Anschlussstück
umfasst ein allgemein mit 1 bezeichnetes Gehäuse rohrförmiger Form,
das einen abgestuften Kanal begrenzt, der einen zentralen Abschnitt 2 sowie
Endabschnitte 3 umfasst, die jeweils Haltemittel aufnehmen,
um ein Leitungsende 100 auf dichte Weise in dem Gehäuse 1 zu
halten. Im vorliegenden Fall ist das Gehäuse symmetrisch, und die Haltemittel
für ein
dichtes Halten, die in jedem Ende des Gehäuses 1 untergebracht
sind, sind im vorliegenden Fall identisch. In einer Ausführungsvariante
kann eines der Enden mit Mitteln für ein dichtes Halten versehen
sein, die sich von denen, die gleich beschrieben werden, unterscheiden.
Im Falle einer Verbindung eines Leitungsendes mit einen Element einer
Fluidtransportleitung kann das Anschlussstück ein Ende haben, das einstückig mit
dem Leitungselement ausgebildet oder auf bekannte Weise mittels
einer Rastverbindung, einem Eindrücken unter Kraftaufwand oder
jeglicher anderer lösbarer
oder nichtlösbarer
Befestigungsmittel an dem Leitungselement angebracht ist.
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Die
Mittel für
ein dichtes Halten umfassen ein Dichtungselement 4 und
ein Halteelement 5, die derart ausgebildet sind, dass sie
das Leitungsende aufnehmen.
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Das
Dichtungselement 4 ist im vorliegenden Fall ein O-Ring
aus Elastomer, der einen Innendurchmesser hat, der etwas kleiner
als ein Außendurchmesser
des Leitungsendes 100 ist. Das Dichtungselement 4 grenzt
an eine Schulter 6 an, die sich zwischen dem Endabschnitt 3 und
dem zentralen Abschnitt 2 erstreckt. Die Schulter 6 ist
von einer konvexen kegelstumpfförmigen
Oberfläche
begrenzt, in der in axialer Richtung Rücksprünge 7 ausgebildet
sind.
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Das
Halteelement 5 ist rohrförmig und umfasst zwei Spannbacken 5.1, 5.2.
Jede Spannbacke 5.1, 5.2 hat einen aufgeweiteten
Eintrittsabschnitt, um das Einführen
des Leitungsendes 100 in das Halteelement 5 zu
erleichtern, und entgegengesetzt dazu eine radiale Endfläche 8,
von der gegenüber den
Rücksprüngen 7 Vorsprünge 9 axial
abstehen. Die Vorsprünge 9 und
die Rücksprünge 7 sind
im vorliegenden Fall symmetrisch zu den Spannbacken und zu der Schulter
angeordnet. Die Spannbacken 5.1 und 5.2 sind in
dem Endabschnitt 3 gelagert, um sich parallel zur Einführrichtung
des Leitungsendes 100 zwischen einer ersten Position und
einer zweiten Position zu verschieben, die in umgekehrter Richtung zur
Einführrichtung
des Leitungsendes 100 aufeinander folgen. Wenn das Halteelement 5 in
der ersten Position ist, wird das Dichtungselement 4 zusammengedrückt und
zwischen die Schulter 6 und die Vorsprünge 9 gezogen, wobei
die Vorsprünge 9 und die
Rücksprünge 7 Schikanen
definieren, in denen sich das Dichtungselement 4 erstreckt.
Ihre Anzahl kann verändert
werden. Das Dichtungselement 4 wird aufgrund der Neigung
der konvexen kegelstumpfförmigen
Oberfläche,
die die Schulter 6 bildet, ebenfalls radial ausgedehnt.
Wenn das Halteelement 5 in der zweiten Position ist (2),
ist das Dichtungselement 4 in einem Zustand geringerer
Verformung, derart, dass es dazu neigt, das Halteelement 5 elastisch
in diese Position zurückzustellen.
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Jede
Spannbacke 5.1, 5.2 hat eine Innenfläche, die
mit Zähnen 10 versehen
ist. Die Zähne 10 haben
die Form von Verankerungssegmenten, die im vorliegenden Fall geradlinig
sind (vgl. 5), jedoch ebenso konvex oder
konkav sein können.
Bei dieser letztgenannten Ausführungsvariante
ist das Segment ein Kreisbogen mit einem Radius, der größer als
der Außenradius
des Leitungsendes ist (andernfalls steht das Segment über zwei
Punkte mit der Leitung in Kontakt, die Spannungskonzentrationsbereiche
bilden und dazu neigen, stumpf zu werden).
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Zwei
Nasen 11 stehen in Querrichtung von der Außenfläche 12 jeder
Spannbacke 5.1, 5.2 nahe den Längsrändern der Spannbacken 5.1, 5.2 ab.
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Jedes
Paar angrenzender Nasen 11 (die jeweils zu einer der Spannbacken 5.1, 5.2 gehören) ist in
einer Vertiefung 13 aufgenommen, die in Querrichtung in
der Wand des Gehäuses 1 ausgebildet
ist und auf beiden Seiten dieser Wand mündet.
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Die
Vertiefungen 13 erstrecken sich in Längsrichtung relativ zum Gehäuse 1 und
weisen zwei Seitenflächen 14 auf,
die in Einführrichtung
des Leitungsendes 100 in das Gehäuse 1 auseinander gehen.
Die Seitenflächen 14 wirken
jeweils nach Art von Nocken gleitend mit einer Nase 11 zusammen, um
das Halteelement 5 von einem das Leitungsende 100 freigebenden
Zustand in einen das Leitungsende 100 festhaltenden Zustand
zu bringen, wenn das Halteelement 5 in dem Gehäuse 1 von
seiner ersten Position in seine zweite Position verschoben wird.
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In
jede Vertiefung 13 erstreckt sich ein dreieckiger Vorsprung,
von dem sich zwei angrenzende Seiten 15 gegenüber den
Seitenflächen 14 erstrecken.
Die Seiten 15 wirken nach Art von Nocken gleitend mit den
Nasen 11 zusammen, um das Halteelement 5 von einem
das Leitungsende 100 festhaltenden Zustand in einen das
Leitungsende 100 freigebenden Zustand zu bringen, wenn
das Halteelement 5 in dem Gehäuse 1 von seiner zweiten
Position in seine erste Position verschoben wird.
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Im
Freigabezustand begrenzen die Spannbacken einen Durchmesser für den Durchtritt
des Leitungsendes 100, der im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser
dieses letztgenannten ist. Im Haltezustand greifen die Zähne 10 in
die Außenfläche des Leitungsendes 100 ein.
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Wenn
das Halteelement in seiner zweiten Position ist, begrenzen die Nasen 11 mit
der Vertiefung 13 einen in Bezug auf die Einführrichtung
des Leitungsendes 100 in das Gehäuse 1 hinteren freien Platz 16,
d.h. auf einer der ersten Position entgegengesetzten Seite. In den
hinteren freien Platz 16 kann das Ende eines Werkzeugs,
wie z. B. eines Schraubendrehers, eingefügt werden, um die Nasen 11 nach
vorne wegzuschieben und so das Halteelement 5 in seine
erste Position zu bringen. Ebenso kann vorgesehen werden, dass mindestens
eine der Spannbacken 5.1, 5.2 ein vom Gehäuse 1 vorstehendes
Ende hat, wenn das Halteelement 5 in seiner zweiten Position
ist. Durch Drücken
auf dieses Ende kann das Halteelement 5 in seine erste
Position gedrückt
werden, in der es die Freigabe des Leitungsendes 100 ermöglicht.
Die beiden Spannbacken 5.1, 5.2 können einen
Halbflansch aufweisen, um ihre Handhabung zu erleichtern, oder nur
eine der Spannbacken 5.1, 5.2 kann einen Halbflansch
aufweisen (insbesondere wenn die beiden Spannbacken axial fest verbunden
sind) oder einen Flansch, der an der anderen Spannbacke zur Anlage
kommt.
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Wenn
das Halteelement 5 in seiner zweiten Position ist, begrenzen
die Nasen 11 mit der Vertiefung 13 einen in Bezug
auf die Einführrichtung
des Leitungsendes 100 in das Gehäuse 1 vorderen freien Platz 17.
Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung
umfasst lösbare
Anschlagmittel, die sich in diesen freien Raum erstrecken, im vorliegenden
Fall einen lösbaren
Ring 18, der so ausgebildet ist, dass er sich auf das Gehäuse 1 klemmt,
und der mit einem inneren Vorsprung 19 versehen ist, der
dazu bestimmt ist, sich in dem vorderen freien Platz 17 anzuordnen,
um eine Verschiebung der Nasen 11 nach vorne zu verhindern.
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Die
Spannbacken 5.1, 5.2 sind mit Mitteln für ihrer
gegenseitige axiale Mitnahme ausgestattet. Diese Mittel umfassen
im vorliegenden Fall einen Vor sprung 20, der sich ab einem
Längsrand
der Spannbacke 5.1 erstreckt, um in einer Kerbe 21 aufgenommen
zu werden, die in dem gegenüberliegenden,
zur Spannbacke 15.2 gehörenden
Längsrand ausgebildet
ist. Der Vorsprung 20 kann sich in der Kerbe 21 in
tangentialer Richtung zum Halteelement 5 verschieben, um
das Auseinanderrücken
und das Zusammenrücken
der Spannbacken 5.1, 5.2 nicht zu behindern.
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Das
Gehäuse 1 umfasst
Winkelindexierungsmittel zur Winkelindexierung des Halteelements 5 relativ
zum Gehäuse 1.
Diese Mittel sind im vorliegenden Fall aus Vertiefungen 13 gebildet,
die mit den Nasen zusammenwirken, können aber beispielsweise auch
einen inneren Vorsprung umfassen, der zwischen den beiden Spannbacken 5.1, 5.2 aufgenommen
ist. Vorzugsweise umfassen die Spannbacken 5.1, 5.2 dann
auch Mittel zum Blockieren der Drehung des Leitungsendes 100 relativ
zu den Spannbacken. Diese Mittel umfassen im vorliegenden Fall längliche
Zähne 22,
die sich axial und nach innen ins Halteelement 5 vorspringend
erstrecken. Dies ermöglicht
das Vermeiden eines "Losschraubens" des Leitungsendes 100.
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Wenn
das Leitungsende 100 in das Gehäuse 1 eingeführt wird,
kommt das Leitungsende 100 an dem sich dann im Haltezustand
befindlichen Halteelement 5 zur Anlage und drückt es von
seiner zweiten Position in seine erste Position entgegen der Kraft, die
von dem Dichtungselement 4 auf das Halteelement ausgeübt wird.
Wenn das Halteelement 5 in seiner ersten Position ankommt,
ist das Dichtungselement 4 von dem Halteelement 5 an
die Schulter 6 gedrückt
worden, wo es radial ausgedehnt und von den Schikanen, die von den
Rücksprüngen 9 und
den Vorsprüngen 7 gebildet
werden, gezogen wird. Das Halteelement 5 selbst wird unter
der Wirkung der axialen Eindringkraft, die von der Leitung ausgeübt wird, in
seinen Freigabezustand gebracht. Das Halteelement ermöglicht dann
den Durchtritt des Leitungsendes 100, das mit Kraft in
das Dichtungselement 4 eingeführt wird, bis es an einer Schulter
zur Anlage kommt, die sich in dem zentralen Abschnitt 2 befindet.
Das Einführen
der Leitung in das Dichtungselement wird durch das radiale Ausdehnen
des Dichtungselements an dem kegelstumpfförmigen Abschnitt der Schulter 6 und
durch sein Ziehen in die Schikanen erleichtert, wobei diese Verformungen ebenso
ein Verringern des Querschnittes des Dichtungselements 4 bewirken.
Dadurch muss das Dichtungselement weniger geschmiert werden, um
das Einführen
der Leitung zu erleichtern, ein Vorgang, dessen Wiederholbarkeit
zufällig
ist.
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Das
Dichtungselement 4 neigt dazu, in seinen Zustand geringerer
Verformung zurückzukehren, derart,
dass es auf der kegelstumpfförmigen
Oberfläche
der Schulter 6 gleitet und sich entspannt und dabei das
Halteelement 5 in seine zweite Position zurückdrückt.
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Während der
Bewegung des Halteelements 5 von seiner ersten Position
in seine zweite Position wirken die Nasen 11 und die Seitenflächen 14 der Vertiefung 13 zusammen,
um das Halteelement 5 von seinem Freigabezustand in seinen
Haltezustand mitzunehmen.
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Das
Dichtungselement 4 veranlasst somit das Festspannen des
Halteelements 5 an dem Leitungsende, derart, dass, wenn
eine Zugkraft auf die Leitung ausgeübt oder die Transportleitung
unter Druck gesetzt wird, die Leitung zurückweicht und das Halteelement
in seine zweite Position mitnimmt. Das Dichtungselement 4 ermöglicht so
ein Ausgleichen eines Teils des Arbeitsspiels des Halteelements 5 und
ein Begrenzen des Zurückweichens
des Leitungsendes 100, während die Fluidtransportleitung, zu
der sie gehören,
unter Druck gesetzt wird.
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Das
Halteelement 5 wird im vorliegenden Fall durch Einspritzen
von hartem thermoplastischen Material in eine Form hergestellt.
Um dessen Handhabung und Montage zu erleichtern, werden die Spannbacken 5.1, 5.2 miteinander über eine
Sollbruchstelle verbunden (vgl. 5), die
während
der Montage zerbrochen wird, um die beiden Spannbacken voneinander
zu trennen.
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Selbstverständlich ist
die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, und
man kann daran Ausführungsvarianten
vornehmen, ohne dass der Schutzumfang der Erfindung, wie er in den
Ansprüchen
definiert ist, verlassen wird.
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Die
Seitenflächen 14 und
die Seiten 15 können
gekrümmt
oder geradlinig, parallel oder nichtparallel zueinander sein.
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Die
Nockenmittel können
durch kinematische Umkehrung der beschriebenen umgesetzt werden,
nämlich
eine Vertiefung an jeder Spannbacke zur Aufnahme einer Nase, die
innen im Gehäuse
vorsteht.
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Um
das Rückstellen
des Halteelements 5 in seinen Haltezustand sicherzustellen,
kann das Gehäuse
einen elastischen Abschnitt umfassen, der auf die Spannbacken 5.1, 5.2 eine
radiale Annäherungskraft
ausübt.
Das Einführen
des Leitungsendes in das Halteelement 5 drückt die
Spannbacken 5.1, 5.2 auseinander und verformt
dabei elastisch diesen Abschnitt des Gehäuses 1. Die Spannbacken 5.1, 5.2 sind
dann auf das Leitungsende gespannt, derart, dass eine Zugkraft an
demselben das Halteelement 5 in seine zweite Position mitnimmt.
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Das
Halteelement kann aus Metall oder einen thermoplastischen oder wärmehärtbaren
Material hergestellt sein.
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Obgleich
das Gehäuse
als einstückig
beschrieben wurde, kann das Gehäuse
aus mehreren Teilen hergestellt sein.