DE10104508C2 - Schlauch-Verbindung - Google Patents
Schlauch-VerbindungInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16L19/06—Joints in which sealing surfaces are pressed together by means of a member, e.g. a swivel nut, screwed on or into one of the joint parts in which radial clamping is obtained by wedging action on non-deformed pipe ends
- F16L19/065—Joints in which sealing surfaces are pressed together by means of a member, e.g. a swivel nut, screwed on or into one of the joint parts in which radial clamping is obtained by wedging action on non-deformed pipe ends the wedging action being effected by means of a ring
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 Kanal und einem nach außen
offenen Kanal eines Grundelements, für die Flüssigkeitstrenntechnik, insbesonde
re für die analytische oder präparative Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie
(HPLC), die vorzugsweise wieder lösbar gestaltet ist und die ein eine Aufnahme
öffnung für den Schlauch aufweisendes ringförmiges Druckstück, ein eine Auf
nahmeöffnung für den Schlauch aufweisendes ringförmiges, federelastisches
Ausgleichselement und ein mit dem Grundelement fest verbindbares, vorzugswei
se 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 Druck
stück, das Ausgleichselement und der Schlauch mittels des Befestigungselements
unter federelastischer Verformung des Ausgleichselements 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 Hochleistungs-Flüssigkeits
chromatographie (HPLC) eingesetzt werden, müssen ganz speziellen Anforderun
gen an die verwendeten Materialien einerseits und an die konstruktive Gestaltung
der Schlauchverbindung andererseits genügen. 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 Strömungskanäle 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 raue Oberfläche auf, so daß für eine ausreichend sichere Abdichtung erhöh
te 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 senkrecht zur
Schlauchlängsachse verlaufenden Schnittfläche eingesetzt. Diese, auch als
"Ferrules" bekannten Schlauchverbindungen können vorkonfektioniert oder auch
nicht vorkonfektioniert sein. Bei den vorkonfektionierten Schlauchverbindungen
wird über das Schlauchende eine mit einer Durchgangsbohrung versehene
Klemmschraube mit Außengewinde, ein Klemmring aus einem vergleichsweise
harten Material und schließlich ein polymerer Dichtring geschoben, dessen Innen
durchmesser 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 Zusam
menwirken mit einem Ringflansch des Dichtringes zu einer Abdichtung zwischen
dessen axialer Stirnfläche und dem Grundkörper bzw. dem Schlauch-
Anschlußelement führt. Die eigentliche Abdichtung zum Schlauch einerseits und
zum Grundkörper andererseits wird durch Anziehen der Klemmschraube erzielt,
wobei deren senkrecht zur Schlauchlängsachse verlaufende Klemmfläche in Rich
tung 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 senkrecht 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
gelöst.
Das Druckstück und ein gegenüberliegend angeordneter, sich von
der Längsachse des Schlauches nach außen erstreckender Ringflansch des
Schlauches sind derart aufeinander abgestimmt gestaltet, 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 wird. Auf diese
Weise kann bei einer Verspannung der Verbindungselemente in Achsrichtung bei
vergleichsweise geringem Anzugsmoment auf den Flanschgrund eine erhöhte
Flächenpressung ausgeübt werden und die Schlauchverbindungen, die vorzugs
weise mit als Klemmschrauben gestalteten Befestigungselemente ausgebildet
sind, lassen sich in möglichst geringem Abstand voneinander platzieren.
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 Mitte
nebene 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 gün
stige 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 Ringflansch angeordnet ist und wenn
die Lochscheibe zwischen dem Befestigungselement und dem Druckstück ange
ordnet ist.
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 gegen
überliegenden 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 An
ziehmomenten eine gleichbleibende Flächenpressung zwischen dem Druckstück
und dem Ringflansch des Schlauches zu erzielen. Dies bedeutet eine vergleichs
weise große Toleranz für die zulässige Achsverspannung bzw. das zulässige
Anziehmoment. Bei Verwendung einer Lochscheibe als Feder, die vorzugsweise
zwischen dem Druckstück und den Wirkflächen des Befestigungselementes ange
ordnet ist, wird diese über einen bestimmten Federweg elastisch verformt und
kann folglich im Rahmen des konstruktiv vorgegebenen Federweges eine plasti
sche 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.
Es ist zweckmäßig, wenn der Schlauch einen Außendurchmesser von kleiner oder
gleich 6,5 mm, insbesondere kleiner oder gleich 2 mm und einem Innendurchmes
ser 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 in Fig. 1 nicht gezeigten Innengewinde ge
staltet, das in Wirkverbindung mit einem hierzu passen gestalteten Außengewinde
eines Grundkörpers 40 steht, das in Fig. 1 ebenfalls nicht gezeigt ist. Mit Hilfe des
Befestigungselements 35 können das sich an dem Grundkörper 40 abstützende
Grundelement 25, der Schlauch 21, das Druckstück 27 und die Lochscheibe 46
unter Ausbildung einer dichten Strömungsverbindung zwischen dem Schlauch 21
und dem Grundelement 25 verspannt werden. Hierzu weist das Befestigungsele
ment 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 Innengewindeteil des Befesti
gungselements 35 verbunden sind.
In der Bohrung 42 des Befestigungselements 35 ist der hier rotationssymmetrisch
gestaltete Schlauch 21 aufgenommen. Dieser weist einen Außendurchmesser 32
von vorzugsweise 1,6 mm und einen Innendurchmesser 33 des Kanals 23 von
vorzugsweise 0,25 bis 1,0 mm auf. Der Kanal 23 ist hier rotationssymmetrisch zu
der Längsachse 22 des Schlauches 21 gestaltet. Der Schlauch 21 weist an sei
nem Ende 24 den Ringflansch 36 auf. Dieser ist mit sich über den Außendurch
messer 32 des Schlauches 21 radial nach außen erstreckenden Wandteilen ge
staltet, die hier mit den gegenüberliegenden und parallel zueinander angeordneten
Ringflächen 38 und 39 ausgebildet sind. Die Ringflächen 38 und 39 sind senkrecht
zur Längsachse 22 des Schlauches angeordnet. Der Ringflansch 36 ist hier ein
stückig 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 Einsatz in der
Flüssigkeitstrenntechnik im Hinblick auf deren Einsatzmöglichkeiten bei erhöhten
Drücken und/oder erhöhten Temperaturen und/oder aggressiven Flüssigkeiten
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 senkrecht zur Längs
achse 22 des Schlauches 21 erstreckenden Mittenebene 47 mit sich gegenüber
liegenden 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 senkrecht zu der Schlauch
längsachse 22 ausgebildet ist. Das Druckstück 27 besteht vorzugsweise aus
einem auch bei erhöhten Temperaturen gegenüber den wirksamen Druckkräften
formstabilen Werkstoff, hier aus PEEK. Das Druckstück 27 weist sich radial nach
außen verjüngende Wandteile auf, die mit den Ringflächen 53 und 54 gestaltet
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 ins
besondere am Übergang von seiner zur Aufnahme des Schlauches 21 dienenden,
auch als Aufnahmeöffnung bezeichneten zylindrischen Bohrung 44 zu der Ringflä
che 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 idealer Weise 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 idealer Weise 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 gestalteten Kanal 26 versehen, dessen Längsachse 43 koaxial zur
Längsachse 22 des Schlauches 21 ausgebildet ist. Die dem Ende 24 des Schlau
ches 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 Flansch
teil 49 versehen, dessen Schenkel sich parallel zur Längsachse 22 des Schlau
ches 21 erstrecken. Der Flanschteil 49 ist mit einer zentralen Zylinderbohrung
versehen, deren Innendurchmesser geringfügig größer ist als der Außendurch
messer 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 Druck
stückes 27 und der Ringfläche 38 des Ringflansches 36 unter Ausbildung einer
kreisringförmigen 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 Federkräf
te vermögen im Rahmen das zwischen der Ringfläche 48 des Schenkels 37 des
Befestigungselements 35 und der Ringfläche 54 des Druckstückes 27 ermöglich
ten Federweges ein über der Zeit auftretendes Kriechen des polymeren Ringflan
sches 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 senkrecht zu der Längsachse 22 des Schlauches 21 oder sonst wie gestal
tet sein kann und daß als Ausgleichselement anstelle der in Fig. 1 gezeigten
Lochscheibe 46 auch eine Tellerfeder verwendet werden kann. Diese kann vor
zugsweise im Bereich ihres Innendurchmessers an dem Druckstück anliegen und
kann dann im Bereich ihres Außendurchmessers an gegenüberliegenden Wirkflä
chen des Befestigungselementes abgestützt sein. Dabei können die Wirkflächen
des Befestigungselements, wie in Fig. 1 gezeigt, mit geneigten Ringflächen 48
oder beispielsweise auch mit senkrecht zur Schlauchachse 22 verlaufenden
Wirkflächen gestaltet sein. Schließlich versteht es sich, daß anstelle eines Schlau
ches 21 mit Ringflansch 36 ein Schlauch mit vorzugsweise senkrecht zur Längs
achse 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 (10)
1. Schlauchverbindung (20) für die Flüssigkeitstrenntechnik zur Bereitstellung
einer abgedichteten Strömungsverbindung zwischen einem nach außen of
fenen, sich in Richtung einer Längsachse eines Schlauches (21) erstrecken
den Kanal und einem nach außen offenen Kanal eines Grundelements (25),
mit einem eine Aufnahmeöffnung für den Schlauch (21) aufweisenden ring
förmigen Druckstück (27), einem eine Aufnahmeöffnung (31) für den
Schlauch (21) aufweisenden ringförmigen, federelastischen Ausgleichsele
ment (30) und einem mit dem Grundelement (25) fest verbindbaren Befesti
gungselement (35), wobei der Schlauch (21) an seinem mit dem Grundele
ment (25) zu verbindenden Ende (24) einen sich von der Längsachse (22)
des Schlauches (21) nach außen erstreckenden Ringflansch (36) aufweist,
wobei das Druckstück (27) und der Ringflansch (36) des Schlauches (21)
derart aufeinander abgestimmt gestaltet sind, dass zwischen dem Druck
stück (27) und dem Ringflansch (36) ein sich nach außen erweiternder
Ringspalt (55) ausgebildet ist, und wobei im abgedichteten Zustand das
Grundelement (25), das Druckstück (27), das Ausgleichselement (30) und
der Schlauch (21) mittels des Befestigungselements (35) unter federelasti
scher Verformung des Ausgleichselements (30) verspannbar sind, wobei ei
ne als Ausgleichselement (30) dienende Feder vorgesehen ist, der ein be
stimmter Federweg zugeordnet ist, wobei die Feder und im Bereich des Fe
derweges angeordnete Verbindungsteile derart aufeinander abgestimmt ge
staltet sind, dass eine Undichtigkeit der Verbindung bedingt durch plastische
Verformung bzw. Materialsetzungen von miteinander verspannten Teilen mit
Sicherheit ausgeschlossen sind.
2. Schlauchverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Feder als wenigstens eine 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
Ringflansch (36) angeordnet ist.
9. Schlauchverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der mit dem Schlauch (21) vorzugsweise einstückig verbunde
ne Ringflansch (36) aus einem Fluorpolymer, insbesondere aus PTFE oder
FEP besteht.
10. Schlauchverbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwi
schen Wandteilen des Ringflansches (36) und gegenüberliegenden Wandtei
len des im unverspannten Zustand daran anliegenden Druckstückes (27) ein
Winkel (56) von 5 bis 25 Grad, insbesondere von etwa 10 Grad ausgebildet
ist.
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