DE10104508A1 - Schlauch-Verbindung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schlauchverbindung (20) zur Bereitstellung einer abgedichteten Strömungsverbindung zwischen einem nach außen offenen, sich in Richtung einer Längsachse (22) eines Schlauches (21) erstreckenden Kanals (23) mit einem nach außen offenen Kanal (26) eines Grundelements (25), für die Flüssigkeitstrenntechnik, insbesondere für die analytische oder präparative HPLC. Die Schlauchverbindung (20) weist ein ringförmiges Druckstück (27) mit einer Aufnahmeöffnung (28) für den Schlauch (21) auf und weist ferner ein ringförmiges, federelastisches Ausgleichselement (30) mit einer Aufnahmeöffnung (31) für den Schlauch (21) auf. Die Schlauchverbindung (20) umfaßt ferner ein mit dem Grundelement (25) fest verbindbares Befestigungselement (35). Vorzugsweise besitzt der Schlauch (21) an seinem mit dem Grundelement (25) zu verbindenden Ende (24) einen sich von der Längsachse (22) des Schlauches (21) nach außen erstreckenden Ringflansch (36). Im abgedichteten Zustand sind das Grundelement (25), das Druckstück (27), das Ausgleichselement (30) und der Schlauch (21) mittels des Befestigungselements (35) unter federelastischer Verformung des Ausgleichselements (30) miteinander verspannbar. Es ist eine als Ausgleichselement dienende Feder, vorzugsweise in Form einer Lochscheibe (46) vorgesehen, der ein vorbestimmter Federweg zugeordnet ist, wobei die Feder und im Bereich des Federweges angeordnete Verbindungsteile derart aufeinander abgestimmt gestaltet sind, daß eine ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlauchverbindung zur Bereitstellung einer abgedich­ teten Strömungsverbindung zwischen einem nach außen offenen, sich in Richtung einer Längsachse eines Schlauches erstreckenden Kanals mit einem nach außen offenen Kanal eines Grundelements, für die Flüssigkeitstrenntechnik, insbesonde­ re für die analytische oder präparative HPLC, die vorzugsweise wieder lösbar gestaltet ist und die ein eine Aufnahmeöffnung für den Schlauch aufweisendes ringförmiges Druckstück, ein eine Aufnahmeöffnung für den Schlauch aufweisen­ des ringförmiges, federelastisches Ausgleichselement und ein mit dem Grundele­ ment fest verbindbares, vorzugsweise manuell betätigbares Befestigungselement umfaßt, wobei vorzugsweise der Schlauch an seinem, mit dem Grundelement zu verbindenden Ende, einen sich von der Längsachse des Schlauches nach außen erstreckenden Ringflansch aufweist, und wobei im abgedichteten Zustand das Grundelement, das Druckstück, das Ausgleichselement und der Schlauch mittels des Befestigungselements unter federelastischer Verformung des Ausgleichsele­ ments verspannbar sind.

Es gibt eine große Vielzahl von Schlauchverbindungen, die in den verschiedenar­ tigsten Anwendungsbereichen eingesetzt werden, um einen Schlauch mit einem einen Strömungskanal aufweisenden Schlauch-Anschlußelement, beispielsweise einem Fittingverbinder, einer komplexen hydraulischen Einheit, einer Dichtung oder einem weiteren Schlauch derart zu verbinden, daß eine abgedichtete Strö­ mungsverbindung zwischen dem Schlauch und dem Strömungskanal des Schlauch-Anschlußelements erreicht wird.

Schlauchverbindungen die im Bereich der Flüssigkeitstrenntechnik, insbesondere auf dem Gebiet der analytischen oder präparativen HPLC eingesetzt werden, müssen ganz speziellen Anforderungen an die verwendeten Materialien einerseits und an die konstruktive Gestaltung der Schlauchverbindung andererseits genü­ gen. Derartige Schlauchverbindungen müssen erhöhten Drücken von bis zu 60 bar und/oder erhöhten Temperaturen sicher standhalten und müssen auch unter diesen Bedingungen eine dauerhafte Abdichtung der zu verbindenden Strö­ mungskanäle ermöglichen.

Insbesondere bei einem Einsatz in präparativen Systemen, müssen Totzonen, wie Sacklöcher oder schlecht durchspülte Bereiche unbedingt vermieden werden, damit es zu keiner Verschleppung von Fraktionsanteilen und einer dadurch be­ dingten Bandenverbreiterung kommt.

Schlauchverbindungen, die an Trennsäulen nachgeschalteten Meßdetektoren vorgesehen sind, insbesondere an Meßküvetten, müssen den engen Platzverhält­ nissen, bedingt durch die nahe zusammenliegenden Ein- und Ausgänge der Meß­ küvetten genügen. Dies bedeutet, daß die Schlauchverbindungen in einem gerin­ gen Achsabstand zueinander sowie einfach und leicht manuell anbringbar bzw. wieder lösbar sein müssen. Wegen der zumeist aus Quarzglas bestehenden Kü­ vetten können hochpolierte Dichtflächen eingesetzt werden, die eine sichere Ab­ dichtung auch bei vergleichsweise geringen Dichtkräften ermöglichen.

Bei Schlauchverbindungen an Ventilen, insbesondere an Fraktionssammlern, wie Drei/Zwei-Wege-Ventile, bestehen die Ventilgrundkörper zumeist aus Edelstahl. Wegen der in der Regel schlechten Zugänglichkeit der im Bereich von sacklochar­ tigen Bohrungen verlaufenden Dichtflächen weisen diese meist eine vergleichs­ weise rauhe Oberfläche auf, so daß für eine ausreichend sichere Abdichtung er­ höhte Dichtkräfte erforderlich sind. Auch bei dieser Anwendung ist es wichtig, die Schlauchverbindungen in einem geringen Achsabstand vorsehen zu können, um eine unerwünschte Bandenverbreiterung bedingt durch ein vergleichsweise gro­ ßes Ventilvolumen zu vermeiden. Ferner müssen auch diese Schlauchverbindun­ gen einfach und leicht manuell anbringbar bzw. lösbar sein.

Auf dem Gebiet der Flüssigkeitstrenntechnik sind im wesentlichen zwei Typen von rein mechanischen, wieder lösbaren Schlauchverbindungen bekannt geworden.

Bei einem ersten Typ von Schlauchverbindungen werden zumeist polymere Schläuche mit glatt abgeschnittenen Schlauchenden mit einer normal zur Schlauchlängsachse verlaufenden Schnittfläche eingesetzt. Diese, auch als "Fer­ rules" bekannten Schlauchverbindungen können vorkonfektioniert oder auch nicht vorkonfektioniert sein. Bei den vorkonfektionierten Schlauchverbindungen wird über das Schlauchende eine mit einer Durchgangsbohrung versehene Klemm­ schraube mit Außengewinde, ein Klemmring aus einem vergleichsweise harten Material und schließlich ein polymerer Dichtring geschoben, dessen Innendurch­ messer dem Außendurchmesser des Schlauches entspricht, oder der geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser des Schlauches. Der Klemmring und der Dichtring sind mit im Querschnitt keilförmigen Umfangsflächen derart aufeinander abgestimmt gestaltet, daß beim Aufschieben des Klemmringes auf den Dichtring letzterer elastisch radial nach innen verformt wird, so daß zwischen dem Dichtring und der Außenoberfläche des Schlauches eine radiale Klemmkraft induziert wird, welche die Dichtung zum Schlauch hin bewirkt. Ferner wird durch den Klemmring eine weitere, axiale Kraftkomponente induziert, die im Zusammenwirken mit einem Ringflansch des Dichtringes zu einer Abdichtung zwischen dessen axialer Stirnflä­ che und dem Grundkörper bzw. dem Schlauch-Anschlußelement führt. Die eigent­ liche Abdichtung zum Schlauch einerseits und zum Grundkörper andererseits wird durch Anziehen der Klemmschraube erzielt, wobei deren normal zur Schlauch­ längsachse verlaufende Klemmfläche in Richtung auf die parallele Stirnfläche des Klemmringes drückt.

Diese an sich einfache und kostengünstige Schlauchverbindung hat den Nachteil, daß der polymere Dichtring unter den wirksamen Anziehkräften über der Zeit fließt, sich also plastisch verformt, mit der Folge entsprechend abnehmender Ab­ dichtkräfte und letztlich einer undichten Verbindung.

Bei einem zweiten Typ von Schlauchverbindungen, die im Bereich der Flüssig­ keitstrenntechnik eingesetzt werden, weisen die ebenfalls vorzugsweise polyme­ ren Schläuche an einem ihrer Enden einen Ringflansch in der Form einer Börde­ lung auf, dessen Wandteile sich über den Außendurchmesser des Schlauches radial nach außen erstrecken. Entweder vor dem Herstellen der Bördelung oder vom gegenüberliegenden Ende des Schlauches her, wird über den Schlauch eine plane Lochscheibe, ein polymerer O-Dichtring und eine mit einer Durchgangsboh­ rung versehene Klemmschraube mit Außengewinde derart geschoben, daß die Lochscheibe dem Ringflansch des Schlauches unmittelbar gegenüberliegt, wäh­ rend in Richtung auf das dem Ringflansch gegenüberliegende Ende des Schlau­ ches, der O-Ring und anschließend die Klemmschraube angeordnet sind. Zur Herstellung der abgedichteten Schlauchverbindung wird die eine normal zur Schlauchlängsachse und dem O-Ring zugeordnete Klemmfläche aufweisende Klemmschraube in ein Innengewinde einer Öffnung eines Grundkörpers bzw. eines Schlauch-Anschlußteils geschraubt und dort angezogen. Dabei drückt die stirnseitige Klemmfläche der Klemmschraube gegen den elastisch verformbaren polymeren Dichtring. Dieser stützt sich auf der Lochscheibe ab, die sich wiederum an dem ihr gegenüberliegenden Ringflansch des Schlauches abstützt. Dabei kann es beim Anziehen der Klemmschraube zu einem undefinierten Mitdrehen und zu einer Taumelbewegung der Lochscheibe kommen, mit der Folge von undefinierten Abdichtverhältnissen am Übergang zum Ringflansch des Schlauches. Ferner kann eine Dezentrierung bzw. Verschiebung des Ringflansches oder Teile desselben relativ zu der diesem gegenüberliegenden Dichtfläche des Grundkörpers auftre­ ten, mit der Folge der Ausbildung unerwünschter Toträume. Schließlich läßt es sich auch bei dieser Art von Schlauchverbindungen nicht vermeiden, daß unter den wirksamen Anziehmomenten der polymere O-Ring über der Zeit kriecht, d. h. sich über der Zeit plastisch verformt, mit der Folge des Auftretens von Undichtig­ keiten.

Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine leicht handhabbare und mit geringem Kraftaufwand betätigbare Schlauchverbindung zu schaffen, mit der auch über lange Zeiträume eine dichte Strömungsverbindung zwischen dem Schlauch und einem mit dem Schlauch zu verbindendem Kanalteil eines Grundelements sichergestellt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1, insbesondere dadurch gelöst, daß eine als Ausgleichselement dienende Feder vorgesehen ist, der ein vorbestimmter Federweg zugeordnet ist, wobei die Feder und im Bereich des Federweges angeordnete Verbindungsteile derart aufeinander abgestimmt gestaltet sind, daß eine Undichtigkeit der Verbindung bedingt durch plastische Verformung bzw. Materialsetzungen von miteinander verspannten Tei­ len mit Sicherheit ausgeschlossen sind.

Vorteilhafterweise ist die Feder mit wenigstens einer Lochscheibe ausgebildet, die vorzugsweise entweder symmetrisch zu einer Mittenebene oder als Tellerfeder gestaltet ist. Durch diese, einfach erscheinenden Maßnahmen hat sich überra­ schenderweise gezeigt, daß im Gegensatz zu den aus dem Stande der Technik bekannten Schlauchverbindungen auch über lange Zeiträume eine mit Sicherheit dichte Verbindung zwischen den zu verbindenden Strömungskanälen erreicht werden kann.

Es ist ferner zweckmäßig, wenn das Druckstück unter den zur Abdichtung erfor­ derlichen Kräften im wesentlichen formstabil ausgebildet ist und aus einem ge­ genüber dem Material des Schlauches härteren Material besteht. Auf diese Weise lassen sich sichere und reproduzierbare Abdichtverhältnisse erreichen, wobei die wirksamen Abdichtkräfte in günstiger Weise von der vorzugsweise als Lochschei­ be gestalteten Feder über das Druckstück entweder auf ein weiteres Klemmele­ ment, beispielsweise einen Klemmring, entsprechend einer als "Ferrule" ausgebil­ deten Schlauchverbindung oder auf einen am Schlauchende angeordneten Ring­ flansch des Schlauches übergeleitet werden können.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Druckstück symmetrisch zu einer Mit­ tenebene gestaltet ist, so daß auf diese Weise die Kraftangriffspunkte parallel zur Schlauchlängsachse und gegenüberliegend ausgebildet sein können. Auf diese Weise kann ein Verkippen des Druckstückes vermieden werden und es sind günstige Zentrierverhältnisse erzielbar.

Vorteilhafterweise ist das Druckstück rotationssymmetrisch und mit sich radial nach außen verjüngenden Wandteilen gestaltet. Dadurch ist eine besonders ein­ fache und kostengünstige Schlauchverbindung möglich. Durch die vorstehenden Maßnahmen lassen sich die Kraftangriffspunkte an dem Druckstück besonders nahe am Außenumfang des Schlauches anordnen, d. h. in möglichst geringem Abstand zur Längsachse des Schlauches. Dadurch lassen sich die Reibkräfte und die Anziehmomente minimieren und es lassen sich günstige Abdichtverhältnisse dadurch erreichen, daß ein Mitdrehen des Druckstückes vermieden werden kann.

Dieser Vorteil kann insbesondere auch dann erreicht werden, wenn das Druck­ stück zwischen der Lochscheibe und dem Grundelement und daß die Lochscheibe zwischen dem Befestigungselement und dem Druckstück angeordnet ist.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Druckstück und ein gegenüberliegend angeordneter, sich von der Längsachse des Schlauches nach außen erstrecken­ der Ringflansch des Schlauches derart aufeinander abgestimmt gestaltet sind, daß bei auf dem Schlauch aufgenommenem Druckstück und im nichtverspannten Zustand, in dem das Druckstück an dem Ringflansch anliegt, zwischen dem Druckstück und dem Ringflansch ein sich nach außen erweiternder Ringspalt ausgebildet ist. Auf diese Weise kann bei einer Verspannung der Verbindungs­ elemente in Achsrichtung bei vergleichsweise geringem Anzugsmoment, auf den Flanschgrund eine erhöhte Flächenpressung ausgeübt werden und die Schlauch­ verbindungen, die vorzugsweise mit als Klemmschrauben gestalteten Befesti­ gungselemente ausgebildet sind, lassen sich in möglichst geringem Abstand von­ einander plazieren.

Wenn der vorzugsweise mit dem Schlauch einstückig verbundene Ringflansch aus einem Polymer, vorzugsweise aus einem Fluorpolymer, insbesondere aus PTFE oder FEP besteht, kann sich der Ringflansch unter den wirksamen Abdichtkräften plastisch verformen. Dies bedeutet, daß sich die Wirkfläche zum Druckstück hin vergrößern kann, bis die jeweilige Kraftvorgabe kompensiert ist. Dabei ist es be­ sonders zweckmäßig, wenn zwischen Wandteilen des Ringflansches und gegenü­ berliegenden Wandteilen des im unverspannten Zustand daran anliegenden Druckstückes ein Winkel von 5 bis 25 Grad, insbesondere ein Winkel von etwa 10 Grand ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, sowohl bei kleinen Abdichtkräften bzw. Anziehmomenten als auch bei großen Abdichtkräften bzw. großen Anzieh­ momenten eine gleichbleibende Flächenpressung zwischen dem Druckstück und dem Ringflansch des Schlauches zu erzielen. Dies bedeutet eine vergleichsweise große Toleranz für die zulässige Achsverspannung bzw. das zulässige Anzieh­ moment. Bei Verwendung einer Lochscheibe als Feder, die vorzugsweise zwi­ schen dem Druckstück und den Wirkflächen des Befestigungselementes angeord­ net ist, wird diese über einen bestimmten Federweg elastisch verformt und kann folglich im Rahmen des konstruktiv vorgegebenen Federweges eine plastische Verformung des Schlauches bzw. des Ringflansches des Schlauches über der Betriebszeit kompensieren.

Wenn, gemäß einer besonders günstigen Weiterbildung der Erfindung, das sym­ metrisch zu einer Mittenebene gestaltete Druckstück mit sich radial nach außen verjüngenden Wandteilen gestaltet ist und auch die Lochscheibe symmetrisch zu einer Mittenebene, vorzugsweise mit voneinander wegweisenden parallelen Ring­ flächen gestaltet ist und wenn das Befestigungselement mit in Richtung des Ring­ flansches des Schlauches geneigt angeordneten Ringflächen gestaltet ist, lassen sich vorteilhafte Kraftangriffsverhältnisse einerseits und günstige Dichtverhältnisse andererseits erzielen. Beim Verspannen des Befestigungselements relativ zu dem Grundelement wird die Lochscheibe zwischen den Wirkflächen des Befestigungs­ elements und den Wirkflächen des Druckstückes elastisch verformt und kann dadurch Achsfehler zwischen den Verspannelementen ausgleichen, wofür ver­ gleichsweise geringe Verspannkräfte erforderlich sind. Ferner kann durch diese Anordnung und bedingt durch die elastische Verformung der Lochscheibe eine schlauchseitige Zentrierung des Druckstückes bzw. nachgeordneter Verbindungs­ elemente erreicht werden, so daß sich günstige Abdichtverhältnisse erreichen und ungünstige Toträume vermeiden lassen.

Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung einer Schraubverbindung, die ein oder mehrere der vorstehend bezeichneten Merkmale einzeln oder in Kombination untereinander aufweist, zur abgedichteten Verbindung von Strömungskanälen in der Flüssigkeitstrenntechnik, insbesondere in der analytischen oder präparativen HPLC.

Für eine solche Verwendung ist es zweckmäßig, daß der Schlauch einen Außen­ durchmesser von kleiner oder gleich 6,5 mm, insbesondere kleiner oder gleich 2 mm und einem Innendurchmesser von kleiner oder gleich 5,5 mm, insbesondere von 0,25 bis 1,0 mm aufweist.

Es ist ferner zweckmäßig, wenn der Schlauch einen Durchflußquerschnitt auf­ weist, der Flußraten von bis 6000 ml/min, insbesondere von 1 ml/min bis 100 ml/min ermöglicht.

Vorstehende Merkmale tragen sowohl einzeln als auch in Kombination unterein­ ander zu einer leicht handhabbaren und mit geringem Kraftaufwand betätigbaren Schlauchverbindung bei, mit der auch über lange Zeiträume eine dichte Strö­ mungsverbindung zwischen dem Schlauch und einem mit diesem zu verbinden­ den Kanalteil sichergestellt ist.

Weitere Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung sind dem nachfol­ genden Beschreibungsteil entnehmbar, in dem ein bevorzugtes Ausführungsbei­ spiel der Erfindung anhand der einzigen Figur näher erläutert wird. Diese zeigt einen Ausschnitt eines Querschnitts durch eine erfindungsgemäße Schlauchver­ bindung.

Die aus Fig. 1 hervorgehende Schlauchverbindung 20 dient zur Bereitstellung einer abgedichteten Strömungsverbindung zwischen dem Schlauch 21 und dem Grundelement 25. Das Grundelement 25 kann eine Dichtung, ein Fittingverbinder oder auch eine komplexe hydraulische Einheit sein. Die Schlauchverbindung 20 umfaßt außerdem das Druckstück 27 und das als Feder, hier in Form der Loch­ scheibe 46 ausgebildete Ausgleichselement 30 sowie das Befestigungselement 35. Das Befestigungselement 35 ist hier als vorzugsweise mit einem Außenrändel versehene Überwurfmutter mit einem Innengewinde gestaltet, das in Wirkverbin­ dung mit einem hierzu passen gestalteten Außengewinde eines Grundkörpers 40 steht. Mit Hilfe des Befestigungselements 35 können das sich an dem Grundkör­ per 40 abstützende Grundelement 25, der Schlauch 21, das Druckstück 27 und die Lochscheibe 46 unter Ausbildung einer dichten Strömungsverbindung zwi­ schen dem Schlauch 21 und dem Grundelement 25 verspannt werden. Hierzu weist das Befestigungselement 35 die flanschartig ausgebildeten Schenkel 37 auf, die sich ausgehend von der als Aufnahmeöffnung für den Schlauch 21 gestalteten Bohrung 42 radial nach außen erstrecken und die hier einstückig mit dem Innen­ gewindeteil des Befestigungselements 35 verbunden sind.

In der Bohrung 42 des Befestigungselements 35 ist der hier rotationssymmetrisch gestaltete Schlauch 21 aufgenommen. Dieser weist einen Außendurchmesser 32 vonvorzugsweise 1,6 mm und einen dem Kanal 23 zugeordneten Innendurchmes­ ser 33 von vorzugsweise 0,25 bis 1,0 mm auf. Der Kanal 23 ist hier rotationssym­ metrisch zu der Längsachse 22 des Schlauches 21 gestaltet. Der Schlauch 21 weist an seinem Ende 24 den Ringflansch 36 auf. Dieser ist mit sich über den Außendurchmesser 32 des Schlauches 21 radial nach außen erstreckenden Wandteilen gestaltet, die hier mit den gegenüberliegenden und parallel zueinander angeordneten Ringflächen 38 und 39 ausgebildet sind. Die Ringflächen 38 und 39 sind normal zur Längsachse 22 des Schlauches angeordnet. Der Ringflansch 36 ist hier einstückig mit dem Schlauch 21 verbunden, kann auch jedoch auch als separates Teil mit dem Schlauch 21 verbunden sein. Der Schlauch 21 und der Ringflansch 36 bestehen vorzugsweise aus PTFE oder FEP. Derartige fluorhaltige Polymere erlauben besonders günstige Abdichtverhältnisse und sind für den Ein­ satz in der Flüssigkeitstrenntechnik im Hinblick auf deren Einsatzmöglichkeiten bei erhöhten Drücken und/oder erhöhten Temperaturen und/oder aggressiven Flüs­ sigkeiten besonders geeignet.

Die Schenkel 37 des Befestigungselements 35 sind mit in Richtung zum Ring­ flansch 36 des Schlauches 21 geneigten Ringflächen 48 versehen. Diesen Ring­ flächen 48 gegenüberliegend ist die Lochscheibe 46 angeordnet. Diese ist hier rotationssymmetrisch und ferner symmetrisch zu einer sich normal zur Längsach­ se 22 des Schlauches 21 erstreckenden Mittenebene 47 mit sich gegenüberlie­ genden parallelen Ringflächen als flache Scheibe gestaltet. Die Lochscheibe ist mit der zentralen Aufnahmeöffnung 31 versehen, durch die der Schlauch 21 hin­ durchgesteckt ist.

Zwischen der Lochscheibe 46 und dem Ringflansch 36 des Schlauches 21 ist das Druckstück 27 angeordnet. Dieses ist hier ebenfalls rotationssymmetrisch sowie symmetrisch zu einer Mittenebene 29 gestaltet, die normal zu der Schlauchlängs­ achse 22 ausgebildet ist. Das Druckstück 27 besteht vorzugsweise aus einem auch bei erhöhten Temperaturen gegenüber den wirksamen Druckkräften form­ stabilen Werkstoff, hier aus PEEK. Das Druckstück 27 weist sich radial nach au­ ßen verjüngende Wandteile auf, die mit den Ringflächen 53 und 54 gestattet sind. Diese Ringflächen 53 und 54 sind jeweils in einem Winkel 56 von hier etwa 10 Grad zur Mittenebene 29 geneigt angeordnet. Das Druckstück 27 ist insbesondere am Übergang von seiner zur Aufnahme des Schlauches 21 dienenden, auch als Aufnahmeöffnung bezeichneten zylindrischen Bohrung 44 zu der Ringfläche 53 hin abgerundet gestaltet. Dadurch werden Spannungsspitzen im Bereich des Grundes des Ringflansches 36 vermieden.

Die aus Fig. 1 hervorgehende Schlauchverbindung 20 ist in einer Stellung gezeigt, in der das Befestigungselement 35, die Lochscheibe 46, das Druckstück 27, der Ringflansch 36 des Schlauches 21 und das Grundelement 25 einander gerade berühren, ohne daß dabei nennenswerte Kräfte zwischen den einzelnen Verbin­ dungselementen auftreten. Dabei verläuft der Kraftschluß, ausgehend von dem Befestigungselement 35, über dessen in Richtung des Ringflansches 36 geneigte Ringflächen 48 und über die im Bereich des Außendurchmessers der Lochscheibe 46 liegenden Kraftangriffspunkte 57, die idealerweise einen linienförmigen Kraft­ angriffsring bilden, auf die Lochscheibe 46. Ausgehend von der Lochscheibe 46 verläuft der Kraftfluß über die nahe der Außenoberfläche des Schlauches 21 an­ geordneten, hier ebenfalls idealerweise in Form einer Kreislinie ausgebildeten Kraftangriffspunkte 58 des ringförmigen Druckstückes 27 in dieses und über ge­ genüberliegend sowie parallel zur Schlauchlängsachse 22 angeordnete entspre­ chende Kraftangriffspunkte 59 auf die Ringfläche 38 des Ringflansches 36. Von dort werden die über das Befestigungselement 35 ausübbaren Druckkräfte über die Ringfläche 39 des Ringflansches 36 auf die gegenüberliegende Ringfläche 41 des Grundelements 25 übergeführt.

Das Grundelement 25 ist hier nur schematisch gezeigt und ist mit dem zentralen, als Bohrung gestatteten Kanal 26 versehen, dessen Längsachse 43 koaxial zur Längsachse 22 des Schlauches 21 ausgebildet ist. Die dem Ende 24 des Schlauches 21 gegenüberliegende Öffnung des Kanals 26 ist im Ausführungsbeispiel mit sich konisch nach innen verjüngenden Wandteilen gestaltet. Die Kanalöffnung weist am Übergang zu der dem Ringflansch 36 gegenüberliegenden Ringfläche 41 einen Innendurchmesser auf, der hier größer ist als der Innendurchmesser 33 des Schlauches 21 und kleiner ist als der Außendurchmesser 32 des Schlauches 21. Das Grundelement 25 stützt sich in nicht näher dargestellter Weise kraft- und/oder formschlüssig an dem Grundkörper 40 ab. Es versteht sich, daß das Grundele­ ment 25 einstückig oder auch mehrstückig mit dem Grundkörper 40 verbunden sein kann. Der Grundkörper 40 ist hier mit dem hülsenartig ausgebildeten Flanschteil 49 versehen, dessen Schenkel sich parallel zur Längsachse 22 des Schlauches 21 erstrecken. Der Flanschteil 49 ist mit einer zentralen Zylinderboh­ rung versehen, deren Innendurchmesser geringfügig größer ist als der Außen­ durchmesser des Grundelements 25, der Außendurchmesser des Ringflansches 36 sowie der Außendurchmesser des Druckstückes 27. Auf diese Weise können die letztgenannten drei Verbindungselemente in dem zylindrischen Hohlraum des Flanschteils 49 aufgenommen werden.

Ausgehend von dem Grundelement 25 verläuft der Kraftfluß über den Grundkör­ per 40, der hier im Bereich des Außendurchmessers des Flanschteils 49 mit ei­ nem Außengewinde versehen ist. Auf dieses Außengewinde ist das Innengewinde des Befestigungselements 35 aufgeschraubt, so daß sich im Bereich dieser Ge­ windeteile der Kraftfluß schließt.

Zum Herstellen einer dauerhaft dichten Verbindung zwischen den einzelnen Ver­ bindungselementen wird das Befestigungselement 35 relativ zu dem Grundele­ ment 25 bzw. relativ zu dem Grundkörper 40 derart verdreht, daß die Schenkel 37 des Befestigungselements 35 mit ihren Ringflächen 48 näher an die Ringfläche 41 des Grundelements 25 heranrücken. Dadurch werden die Lochscheibe 46, das Befestigungselement 35, das Druckstück 27, der Ringflansch 36 des Schlauches 21 und das Grundelement 25 gegenseitig verspannt. Weil das Material des Grundkörpers 27 gegenüber den wirksamen Druckkräften formstabil ausgebildet ist und weil als Material für den Schlauch 21 bzw. für den Ringflansch 36 ein dem­ gegenüber weicheres Material, hier in Form eines Fluorpolymeren gewählt ist, wird das Druckstück 27 über die Lochscheibe 46 in Richtung auf den Ringflansch 36 gedrückt, der sich im Bereich der diesem gegenüberliegenden Kraftangriffspunk­ ten sowohl elastisch als auch plastisch verformt. Dabei wird der Ringspalt 55 zwi­ schen der dem Ringflansch 36 gegenüberliegenden Ringfläche 53 des Druckstü­ ckes 27 und der Ringfläche 38 des Ringflansches 36 unter Ausbildung einer kreis­ ringförmigen Dichtfläche immer kleiner, wobei letztlich die Ringfläche 53 des Druckstückes 27 vollständig an dem Ringflansch 36 anliegen kann. In diesem Zustand entspricht die Dichtfläche dem Betrag der Fläche der Ringfläche 53. Der Ringflansch 36 des Schlauches 21 verformt sich unter den über das Druckstück 27 auf diesen übergeleiteten Druckkräften derart, daß der dem Kanal 26 des Grundelements 25 gegenüberliegende Öffnungsdurchmesser des Kanals 23 klei­ ner wird, bis dieser Öffnungsdurchmesser dem Außendurchmesser der Kanalöff­ nung des Kanals 26 entspricht. Auf diese Weise wird erreicht, daß im abgedichte­ ten Zustand der Schlauchverbindung zwischen dem Ringflansch 36 und dem Kanal 26 des Grundelements 25 keine Toträume ausgebildet sind, die zu einer unerwünschten Bandenverbreiterung führen könnten. Im abgedichteten Zustand ist die Lochscheibe 46 relativ zu dem Befestigungselement 35 einerseits und dem Druckstück 37 andererseits elastisch verformt und die dabei wirkenden Feder­ kräfte vermögen im Rahmen das zwischen der Ringfläche 48 des Schenkels 37 des Befestigungselements 35 und der Ringfläche 54 des Druckstückes 27 ermög­ lichten Federweges ein über der Zeit auftretendes Kriechen des polymeren Ring­ flansches 36 mit Sicherheit zum kompensieren.

In der aus Fig. 1 hervorgehenden vorteilhaften Ausführungsvariante sind sowohl das Druckstück 27 als auch das als Lochscheibe 46 ausgebildete Ausgleichsele­ ment 30 symmetrisch zu ihren jeweiligen Mittenebenen 29 bzw. 47 gestaltet. Da­ durch kann neben den bereits vorstehend beschriebenen Vorteilen eine verse­ hentlich falsche Montage dieser Teile wirksam ausgeschlossen werden. Es ver­ steht sich jedoch, daß das Druckstück auch nur auf der zu dem Ringflansch 36 hinweisenden Fläche gegenüber der Längsachse 22 des Schlauches 21 geneigt gestaltet sein kann, während die dem Ausgleichselement 30 gegenüberliegende Fläche normal zu der Längsachse 22 des Schlauches 21 oder sonstwie gestaltet sein kann und daß als Ausgleichselement anstelle der in Fig. 1 gezeigten Lochscheibe 46 auch eine Tellerfeder verwendet werden kann. Diese kann vorzugs­ weise im Bereich ihres Innendurchmessers an dem Druckstück anliegen und kann dann im Bereich ihres Außendurchmessers an gegenüberliegenden Wirkflächen des Befestigungselementes abgestützt sein. Dabei können die Wirkflächen des Befestigungselements, wie in Fig. 1 gezeigt, mit geneigten Ringflächen 48 oder beispielsweise auch mit normal zur Schlauchachse 22 verlaufenden Wirkflächen gestaltet sein. Schließlich versteht es sich, daß anstelle eines Schlauches 21 mit Ringflansch 36 ein Schlauch mit vorzugsweise normal zur Längsachse des Schlauches abgeschnittenen Ringflächen, in Verbindung mit den aus dem Stande der Technik bekannten Verbindungselementen, insbesondere den von Ferrulen bekannten Klemmringen und polymeren Dichtringen, vorteilhaft kombiniert werden kann.

Claims (14)

1. Schlauchverbindung zur Bereitstellung einer abgedichteten Strömungsver­ bindung zwischen einem nach außen offenen, sich in Richtung einer Längs­ achse eines Schlauches erstreckenden Kanals mit einem nach außen offe­ nen Kanal eines Grundelements, für die Flüssigkeitstrenntechnik, insbeson­ dere für die analytische oder präparative HPLC, mit einem eine Aufnahme­ öffnung für den Schlauch aufweisenden ringförmigen Druckstück, einem eine Aufnahmeöffnung für den Schlauch aufweisenden ringförmigen, feder­ elastischen Ausgleichselement und einem mit dem Grundelement fest ver­ bindbaren Befestigungselement, wobei vorzugsweise der Schlauch an sei­ nem mit dem Grundelement zu verbindenden Ende, einen sich von der Längsachse des Schlauches nach auen erstreckenden Ringflansch aufweist, und wobei im abgedichteten Zustand das Grundelement, das Druckstück, das Ausgleichselement und der Schlauch mittels des Befestigungselements unter federelastischer Verformung des Ausgleichselements verspannbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine als Ausgleichselement (30) dienende Feder vorgesehen ist, der ein bestimmter Federweg zugeordnet ist, wobei die Feder und im Bereich des Federweges angeordnete Verbindungsteile derart aufeinander abgestimmt gestaltet sind, daß eine Undichtigkeit der Verbindung bedingt durch plasti­ sche Verformung bzw. Materialsetzungen von miteinander verspannten Tei­ len mit Sicherheit ausgeschlossen sind.

2. Schlauchverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder mit wenigstens einer Lochscheibe (46) ausgebildet ist.

3. Schlauchverbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lochscheibe (46) symmetrisch zu einer Mittenebene (47) gestaltet ist.

4. Schlauchverbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lochscheibe (46) als Tellerfeder gestaltet ist.

5. Schlauchverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Druckstück (27) unter den zur Abdichtung erforderlichen Kräften im wesentlichen formstabil ausgebildet ist und aus einem gegenüber dem Material des Schlauches (21) härteren Material besteht.

6. Schlauchverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Druckstück (27) symmetrisch zu einer Mittenebene (29) gestaltet ist.

7. Schlauchverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Druckstück (27) rotationssymmetrisch und mit sich radial nach außen verjüngenden Wandteilen gestaltet ist.

8. Schlauchverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Druckstück (27) zwischen der Lochscheibe (46) und dem Grundelement (25) angeordnet ist.

9. Schlauchverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Druckstück (27) und ein gegenüberliegend angeordneter, sich von der Längsachse (22) des Schlauches (21) nach außen erstrecken­ der Ringflansch (36) des Schlauches (21) derart aufeinander abgestimmt gestaltet sind, daß bei auf dem Schlauch (21) aufgenommenem Druckstück (27) und im nichtverspannten Zustand, in dem das Druckstück (27) an dem Ringflansch (36) anliegt, zwischen dem Druckstück (27) und dem Ring­ flansch (36) ein sich nach außen erweiternder Ringspalt (56) ausgebildet ist.

10. Schlauchverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der mit dem Schlauch (21) vorzugsweise einstückig verbunde­ ne Ringflansch (36) aus einem Fluorpolymer, insbesondere aus PTFE oder FEP besteht.

11. Schlauchverbindung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen Wandteilen des Ringflansches (36) und gegenüber­ liegenden Wandteilen des im unverspannten Zustand daran anliegenden Druckstückes (27) ein Winkel (56) von 5 bis 25 Grad, insbesondere von etwa 10 Grad ausgebildet ist.

12. Verwendung einer Schlauchverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, zur abgedichteten Verbindung von Strömungskanälen in der Flüssigkeits­ trenntechnik, insbesondere in der analytischen oder präparativen HPLC.

13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (21) einen Außendurchmesser (32) von kleiner oder gleich 6,5 mm, insbesondere kleiner oder gleich 2 mm und einen Innendurchmes­ ser (33) von kleiner oder gleich 5,5 mm, insbesondere von 0,25 bis 1,0 mm aufweist.

14. Verwendung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schlauch (21) einen Durchflußquerschnitt aufweist, der Flußra­ ten von bis zu 6000 ml/min, insbesondere von 1 ml/min bis 100 ml/min ermöglicht.