DE10005870C2 - Rohrverbinder - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rohrverbinder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Der Rohrverbinder kann beispielsweise ein unter Druck stehendes Fluid über einen Durchgang zuführen oder abführen kann, indem er mit einer fluiddruckbetätigten Vorrichtung, wie einem Zylinder, gekoppelt wird.

Fluiddruckbetätigte Vorrichtungen, wie Zylinder, werden dazu verwendet, ein Objekt beispielsweise durch unter Druck stehende Luft anzutreiben und zu steuern. Im allgemeinen weist die fluiddruckbetätigte Vorrichtung einen Druckfluideinlass-/auslassanschluss für die Zufuhr und Abfuhr des Druckfluides auf. Daher wird ein Rohrverbinder, der für den Anschluss von Rohrdurchgängen verwendet wird, mit dem Druckfluideinlass-/auslassanschluss verbunden. Beispielsweise kann, wenn ein Rohr, das mit einer Druckfluidzufuhrquelle in Verbindung steht, mit dem Rohrverbinder verbunden wird, Druckfluid von der Druckfluidzufuhrquelle der fluiddruckbetätigten Vorrichtung zugeführt werden.

Ein gattungsgemäßer Rohrverbinder ist beispielsweise in der DE 39 41 236 A1 beschrieben.

Ein weiterer herkömmlicher Rohrverbinder ist in Fig. 5 dargestellt (Japanische Patentveröffentlichung Nr. 51-14166).

Der Rohrverbinder weist eine Buchse 2 auf, die erste, zweite, dritte und vierte konzentrisch angeordnete Öffnungen 1a bis 1d aufweist, und einen Kranz 4, der in der ersten Öffnung 1a der Buchse 2 gehalten wird und eine abgeschrägte Fläche 3 aufweist. Ein Befestigungselement 6 mit vier flexiblen Klau­ en 5 aufweist, ist in den Kranz 4 eingesetzt. Jede der Klau­ en 5 weist eine Schneidkante 8 auf, die sich in Zusammen­ wirkung mit der schrägen Fläche 3 des Kranzes 4 in die äußere Umfangsfläche eines Rohres 7 einschneidet, so dass das Rohr 7 an einem Lösen gehindert wird. Das Befestigungselement 6 ist in Axialrichtung des Kranzes 4 verschieblich vorgesehen.

Ein Dichtungsring 9, der beispielsweise aus einem Gummimaterial ausgebildet ist, ist in der zweiten Öffnung 1b angebracht, die angrenzend an die Klauen 5 angeordnet ist. Der Dichtungsring 9 umgibt die äußere Umfangsfläche des Rohres 7 und dient als Abdichtung.

Wenn das Rohr 7 mit der Buchse 2 gekoppelt wird, genügt es, das Rohr 7 einfach in das Befestigungselement 6 einzusetzen. Hierbei werden die Klauen 5 durch die Schubkraft, die ausgeübt wird, wenn das Rohr 7 unter Kraftausübung eingesetzt wird, radial nach außen aufgeweitet. Außerdem tritt das Rohr 7 durch den Dichtungsring 9 hindurch und erreicht die dritte Öffnung 1c. Wenn das Rohr 7 nun in einer der Einsetzrichtung ent­ gegengesetzten Richtung gezogen wird, oder wenn der Druck auf das Rohr 7 aufgebracht wird, beißt sich die Schneidkante 8 des Befestigungselementes 6 in die Oberfläche des Rohres 7 ein. Dadurch wird das Rohr 7 befestigt.

Wenn das Rohr 7 von der Buchse 2 gelöst wird, wird in Richtung des Pfeiles F eine Kraft auf das untere Ende des Befestigungs­ elementes 6 ausgeübt, um eine Schubkraft auf das Rohr 7 auszu­ üben. Dadurch kann das Rohr 7 in der der Einsetzrichtung ent­ gegengesetzten Richtung herausgezogen werden.

Der Rohrverbinder gemäß dem Stand der Technik weist jedoch folgenden Nachteil auf. Wenn das Rohr 7 eingesetzt wird, liegt die Klaue 5 des Befestigungselementes 6 gegen den Dichtungs­ ring 9 an und der Dichtungsring 9 wird hierdurch gepresst. Als Folge hiervon wird der Dichtungsring 9 radial nach innen aufgeweitet und es ist schwierig, das Rohr 7 einzusetzen. Dieser Nachteil wird wahrscheinlich durch Folgendes bewirkt. Wenn das Rohr 7 eingesetzt wird, wird das Befestigungselement 6 in Axialrichtung des Kranzes 4 verschoben und direkt gegen den Dichtungsring 9 gepresst. Als Folge hiervon wird der Dich­ tungsring 9 radial nach innen aufgeweitet. Dadurch wird das einzusetzende Rohr 7 durch den nach innen aufgeweiteten Dich­ tungsring 9 festgehalten.

Außerdem weist der herkömmliche Rohrverbinder folgenden Nachteil auf. Der Dichtungsring 9 ist nicht befestigt und gleitet entlang der zweiten Öffnung 1b. Durch die Gleitbewe­ gung des Dichtungsringes 9 wird Staub erzeugt. Als Folge hiervon ist es schwierig, den herkömmlichen Rohrverbinder in einer Umgebung zu verwenden, die höchste Reinheit erfordert, beispielsweise in einem Reinraum.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaf­ fung eines Rohrverbinders, der eine Aufweitung eines Dich­ tungselements beim Einsetzen vermeidet, um ein einfaches Ein­ setzen eines Rohres zu ermöglichen und der die Staubbildung vermei­ det, die durch ein Dichtungselement bewirkt wirkt, so dass der Rohrverbinder in einer Umgebung eingesetzt werden kann, in der Reinheit erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung.

Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht eines Rohrverbinders gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Längsschnitt durch den Rohrverbinder gemäß Fig. 1,

Fig. 3 zeigt einen vergrößerten perspektivischen Schnitt durch den Rohrverbinder gemäß Fig. 1,

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung entsprechend Fig. 3 und

Fig. 5 zeigt einen Teilschnitt durch einen herkömmlichen Rohrverbinder.

In den Fig. 2 bis 4 ist ein Rohrverbinder 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist der Rohrverbinder 10 so ausgebildet, dass er zu einer im wesentlichen L-förmigen Gestalt gebogen ist. Er weist einen Verbindungskörper 14 mit einem ersten Durchgang 12 und ein Kupplungselement 18 auf, das an einer Öffnung an einem ersten Ende des Verbindungskör­ pers 14 angebracht ist und einen mit dem ersten Durchgang 12 in Verbindung stehenden zweiten Durchgang 16 aufweist. Der Verbindungskörper 14 und das Kupplungselement 18 bestehen jeweils aus einem Kunstharzmaterial oder dergleichen.

Ein Rohrverbindungsmechanismus 20 ist an einer Öffnung an einem zweiten Ende des Verbindungskörpers 14 vorgesehen.

Wie in den Fig. 2 bis 4 dargestellt ist, weist der Rohrverbin­ dungsmechanismus 20 eine Anlagefläche 22 auf, die an dem tief­ sten Abschnitt der Öffnung des Verbindungskörpers 14 ausgebil­ det ist und gegen ein vorderes Ende eines nicht dargestellten eingesetzten Rohres anliegt, so dass der Einsetzabschnitt des Rohres positioniert wird.

Wie in den Fig. 2 bis 4 dargestellt ist, weist der Rohr­ verbindungsmechanismus 20 ausgehend von der Anlagefläche 22 zur Seite der Öffnung folgende Komponenten auf, nämlich eine ringförmige Dichtung 26, die einen Lippen­ abschnitt für den Kontakt mit einer äußeren Umfangsfläche des einzusetzenden Rohres aufweist und als Dichtung dient, ein ringförmiges Stopperelement, das mit einem kleinen Abstand in der Nähe der Dichtung 26 angeordnet ist und einen ringförmigen Vorsprung 27 zum Einsetzen in eine ringförmige Nut 25 des Ver­ bindungskörpers 14 aufweist, und ein Pufferelement 30, das an einer gebogenen inneren Wandfläche des Stopperelements 28 angebracht ist.

Bei dieser Anordnung ist das Pufferelement 30 nahe der Seite eines Klemmelements 34, das später beschrieben wird, angeordnet und liegt an dem Stopperelement 28 an. Andererseits ist das Dichtungselement 24 nahe der dem Pufferelement 30 gegenüberliegenden Seite des Stopperelements 28 angeordnet. Der kleine Freiraum zwischen der Dichtung 26 und dem Stopper­ element 28 dient als Entlastung, die wirkt, wenn die Dichtung 26 deformiert wird.

Die Dichtung 26 und das Pufferelement 30 sind jeweils beispielsweise aus einem elastischen Material, wie Gummi ausgebildet. Das Stopperelement ist beispielsweise aus einem metallischen Material, wie SUS 304 (gemäß japanischem Industriestandard JIS) ausgebildet. Bei dieser Anordnung wird das Stopperelement 28 mit Hilfe des ringförmigen Vorsprungs 27, der in die Ringnut 25 des Verbin­ dungskörpers 14 eingesetzt wird, in der Öffnung des Verbin­ dungskörpers 14 befestigt. Somit dient das Stopperelement 28 dazu, das Pufferelement 30 zu halten und die Dichtung 26 wird an einer Gleitbewegung gehindert, so dass die Erzeugung von Staub vermieden wird.

Der Rohrverbindungsmechanismus 20 weist außerdem ein Klemm­ element 34 mit einer scharfen Klaue 32 an seinem vorderen Ende zum Einbeißen in die äußere Umfangsfläche des Rohres auf, so dass das Rohr verriegelt und dadurch an einem Lösen gehindert wird, einen Spannring 36 zum Aufsetzen auf das Klemmelement 34, um durch dieses gehalten zu werden, ein Führungselement 38, das an der Öffnung des Verbindungskörpers 14 angebracht wird, und eine Lösehülse 40 zum Lösen des Verriegelungs­ elementes 34, indem es entsprechend der Führungswirkung des Führungselementes 38 entlang des Führungselementes 38 verschoben wird.

Die Lösehülse 40 und der Spannring 36 bestehen beispielsweise aus einem Harzmaterial. Das Führungselement 38 besteht beispielsweise aus einem metallischen Material, wie SUS 304 (gemäß dem japanischen Industriestandard).

Bei dieser Anordnung dient das Pufferelement 30 als Aufnahme des Klemmelementes 34. Das Pufferelement 30 absorbiert die von dem Rohr auf das Klemmelement 34 ausgeübte Last, wenn das Rohr befestigt oder gelöst wird. Somit dient das Pufferelement 30 der Verbesserung der Installationseigenschaften des Rohres im Hinblick auf die Ölfrei-Spezifizierung.

Das Kopplungselement 18 weist einen Gewindeabschnitt 42 zum Einschrauben in eine Druckfluideinlass-/auslassöffnung einer nicht dargestellten fluiddruckbetätigten Vorrichtung und einen Verbindungsabschnitt 46 mit einer ringförmigen ersten Befestigungsnut 44 an der äußeren Umfangsfläche auf, der in die Öffnung des Verbindungskörpers 14 eingesetzt wird. Der Verbindungsabschnitt 46 weist einen dickwandigen Abschnitt 48 auf, der mit einer großen Dicke ausgebildet ist, um seine Widerstandsfähigkeit zu erhöhen.

Eine zylindrische Hülse 52, an deren innerer Umfangsfläche ein erster ringförmiger Vorsprung 50 mit einem Querschnitt ausge­ bildet ist, der der ersten Befestigungsnut 44 des Verbindungs­ abschnitts 46 entspricht, ist zwischen dem Verbindungskör­ per 14 und dem Kopplungselement 18 vorgesehen. Ein zweiter ringförmiger Vorsprung 56, der an einer ringförmigen zweiten Befestigungsnut 54 an der inneren Wandfläche der Öffnung des Verbindungskörpers 14 angebracht wird, ist an der äußeren Umfangsfläche der Hülse 52 ausgebildet.

Bei dieser Anordnung wird der erste ringförmige Vorsprung 50, der an der inneren Wandfläche der Hülse 52 ausgebildet ist, in die erste Befestigungsnut 44 des Kopplungselements 18 eingesetzt. Der zweite ringförmige Vorsprung 56, der an der äußeren Wandfläche der Hülse 52 ausgebildet ist, wird in die zweite Befestigungsnut 54 des Verbindungskörpers 14 einge­ setzt. Dadurch werden der Verbindungskörper 14 und das Kopplungselement 18 miteinander einstückig gekoppelt. Der Verbindungskörper 14 ist in einer bestimmten Richtung um das Drehzentrum der Achse des Verbindungsabschnitts 56 drehbar vorgesehen entsprechend der Gleitwirkung des Kopplungsele­ ments 18 und der Hülse 52. Dementsprechend kann die In­ stallationsrichtung der Verrohrung frei ausgewählt werden.

Mit anderen Worten sind der Verbindungskörper 14 und das Kopplungselement 18 nicht direkt miteinander verbunden. Sie sind vielmehr mit Hilfe der zwischen ihnen angeordneten Hülse 52 verbunden. Die Hülse 52 dient der Verhinderung des Lösens des Verbindungskörpers 14 von dem Kopplungselement 18, das an der fluiddruckbetätigten Vorrichtung befestigt wird.

Ein O-Ring 58, der als Dichtung dient, ist zwischen der Hülse 52 und einem ringförmigen Stufenabschnitt angebracht, welcher an dem tiefen Abschnitt der Öffnung des Verbindungs­ körpers 14 ausgebildet ist. Somit werden durch den O-Ring 58 chemische Fluide daran gehindert, in den angeschlossenen Abschnitt zwischen dem Verbindungskörper 14 und dem Kopplungs­ element 18 einzutreten. Die chemischen Fluide treten nicht in Kontakt mit der Hülse 52, die aus einem metallischen Material ausgebildet ist.

Der Rohrverbinder 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ist im wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend werden seine Funktions- und Wirkungsweise erläutert.

Das Kopplungselement 18 wird mit dem Gewindeabschnitt 42 in den Druckfluideinlass-/auslassanschluss der nicht dargestell­ ten fluiddruckbetätigten Vorrichtung, beispielsweise einem Zylinder, eingeschraubt, um den Rohrverbinder 10 an der fluiddruckbe­ tätigten Vorrichtung zu befestigen. Anschließend wird das erste Ende des nicht dargestellten Rohres entlang der Öffnung der Lösehülse 40 eingesetzt. Während dieses Vorgang tritt das Rohr durch das Klemmelement 34, das Stopperelement 28 und die Dichtung 26 und wird eingesetzt, bis das vordere Ende des Rohres gegen die Anlagefläche 22 anliegt. Die äußere Umfangs­ fläche des eingesetzten Rohres berührt den Lippenabschnitt der Dichtung 26, so dass das Rohr abgedichtet wird.

Während dieses Vorgangs wird das Rohr, das die Anlagefläche 22 erreicht hat, leicht in der der Einsetzrichtung entgegenge­ setzten Richtung gezogen. Dementsprechend gräbt sich die scharfe Klaue 32 des Klemmelementes 34 in die äußere Umfangs­ fläche des Rohres ein, um den verriegelten Zustand herzustel­ len. Dadurch wird das Rohr an einem Lösen gehindert.

Wenn das Rohr wie oben beschrieben angeschlossen ist, wird unter Druck stehendes Fluid, das chemische Fluid oder dergleichen, das von dem Rohr zugeführt wird, über den ersten Durchgang 12 des Verbindungskörpers 14 und den zweiten Durchgang 16 des Kopplungselements 18, die in Verbindung miteinander stehen, gleichmäßig der fluiddruckbetätigten Vorrichtung zugeführt.

Bei dem Rohrverbinder 10 gemäß der vorliegenden Erfindung wird beim Anbringen oder Lösen des Rohres die Dichtung 26 dadurch an einer Gleitbewegung gehindert, dass das Stopperelement 28 zum Befestigen und Halten der Dichtung 26 vorgesehen ist. Es ist daher möglich, jegliche Stauberzeugung zu vermeiden, die andernfalls durch eine Gleitbewegung der Dichtung 26 bewirkt würde. Daher kann der Rohrverbinder gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise in einer Umgebung, die hohe Reinheit erfordert, beispielsweise einem Reinraum, eingesetzt werden.

Bei dem Rohrverbinder 10 gemäß der vorliegenden Erfindung wird beim Einsetzen oder Lösen des Rohres die Druckkraft, die auf die Klaue 32 des Klemmelements aufgebracht wird, vorzugsweise durch das mit Hilfe des Stopperelements 28 gehaltene Puffer­ element 30 absorbiert. Außerdem wird die Dichtung 26 durch das Stopperelement 28 geschützt, das in der Öffnung des Verbindungskörpers 14 befestigt ist. Dadurch wird die Dichtung 26 an einer radial nach innen gerichteten Aufweitung gehindert. Somit wird beim Anbringen oder Lösen des Rohres die Dich­ tung 26 nicht aufgeweitet und deformiert, was andernfalls durch die Anlage des Klemmelements 34 gegen die Dichtung 26 bewirkt würde. Als Folge hiervon kann bei dem Rohrverbinder 10 gemäß der vorliegenden Erfindung das Rohr einfach angebracht und gelöst werden.

Außerdem wird bei dem Rohrverbinder 10 gemäß der vorliegenden Erfindung die Dichtwirkung durch die Dichtung 26 erreicht, die die äußere Umfangsfläche des Rohres umgibt. Dadurch wird, selbst wenn das Stopperelement 28 aus einem festen Material, wie Metall, ausgebildet ist, das Stopperelement 28 zuverlässig an einem Kontakt mit dem Druckfluid, dem chemischen Fluid oder dergleichen, das durch den ersten Durchgang 12 des Verbindungs­ körpers 14 fließt, gehindert. Dadurch wird die Qualität des chemischen Fluids oder dergleichen nicht durch das Stopperelement 28 verschlechtert.

Wie oben beschrieben wurde, wird bei dem Rohrverbinder 10 gemäß der vorliegenden Erfindung, die Erzeugung von Staub oder dergleichen vermieden und die Installationseigenschaften des Rohres verbessert. Daher kann der Rohrverbinder 10 gemäß der vorliegenden Erfindung auch in einem vollständig ölfreien Zustand eingesetzt werden. Dementsprechend kann der Rohr­ verbinder 10 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Reinheit erfordernden Umgebung, beispielsweise einem Reinraum, eingesetzt werden.

Claims (7)

1. Rohrverbinder mit:
einem Verbindungskörper (14) mit einem Rohrverbindungsmechanismus (20) zum Befestigen und Lösen eines Rohres und mit einem in seinem Inneren ausgebildeten ersten Durchgang (12) zur Herstellung einer Verbindung mit dem Rohr,
einem Kopplungselement (18), das einstückig mit dem Verbindungskörper (14) gekoppelt ist und einen zweiten Durchgang (16) aufweist, der mit dem ersten Durchgang (12) in Verbindung steht,
einem Klemmelement (34) zur Befestigung des Rohres mit Hilfe einer Klaue (32), die sich in eine äußere Umfangsfläche des Rohres einbeißt,
einem Dichtungselement (24), das durch Umgeben einer äußeren Umfangsfläche des einzusetzenden Rohres abdichtet, und
einem ringförmigen Stopperelement (28) mit einem in Längsrichtung gebogenen L-förmigen Querschnitt,
dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrverbindungsmechanismus (20) ein Pufferelement (30) zur Absorption von auf das Klemmelement (34) ausgeübten Lasten aufweist, wenn das Rohr angebracht oder gelöst wird,
dass das Dichtungselement (24) eine mit einem nicht kreisförmigen Querschnitt versehene ringförmige Dichtung (26) aufweist und mit einem Lippenabschnitt radial nach innen vorsteht, um durch Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Rohres vorsteht, um die Dichtung zu bewirken, und
dass das Stopperelement (28) zur Verhinderung einer Gleitbewegung des Dichtungselements (24) zwischen dem Pufferelement (30) und dem Dichtungselement (24) angeordnet ist, wobei das Pufferelement (30) durch das Stopperelement (28) gehalten wird.

2. Rohrverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrverbindungsmechanismus (29) außerdem eine Spannhülse (36) zum Auf­ setzen auf das Klemmelement (34), um das Klemmelement (34) zu halten, ein Führungselement (38), das an einer Öffnung des Verbindungskörpers (14) an­ gebracht wird, und eine Lösehülse (40) zum Lösen eines befestigten Zustandes des Klemmelementes (34) durch Verschiebung entlang des Führungselements (38) aufweist.

3. Rohrverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stopperelement (28) aus einem metallischen Material besteht und dass ein durch die erste und zweiten Durchgänge (12, 16) fließendes Fluid mit Hilfe des Dichtungselements (24) an einer Penetration in das Stopperelement (28) gehin­ dert wird.

4. Rohrverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zylindrische Hülse (52) zwischen den Verbindungskörper (14) und das Kopplungselement (18) eingesetzt ist, dass ein erster ringförmiger Vorsprung (50) zum Einsetzen in eine erste Befestigungsnut (44) des Kopplungselements (18) an einer inneren Umfangswand der Hülse (52) ausgebildet ist, und dass ein zweiter ringförmiger Vorsprung (56) zum Einsetzen in eine zweite Befestigungs­ nut (54) des Verbindungskörpers (14) an einer äußeren Umfangsfläche der Hül­ se (52) ausgebildet ist.

5. Rohrverbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (52) aus einem metallischen Material besteht, und dass ein O-Ring (58) zur Verhinderung des Eintretens von Fluid in die Hülse (52) zwischen dem Ver­ bindungskörper (14) und dem Kopplungselement (18) vorgesehen ist.

6. Rohrverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stopperelement (28) einen ringförmigen Vorsprung (27) aufweist, und dass der ringförmige Vorsprung (27) in eine Ringnut (25) des Verbindungskörpers (14) eingesetzt ist, so dass das Stopperelement (28) an einer inneren Wandfläche des Verbindungskörpers (14) befestigt ist.

7. Rohrverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pufferelement (30) nahe einer Seite des Klemmelements (34), die an das Stop­ perelement (28) angrenzt, angeordnet ist, während das Dichtungselement (24) nahe einer gegenüberliegenden Seite des Pufferelements (30) angeordnet ist, die an das Stopperelement (28) angrenzt.