DE10125243C1 - Steckverbindung für Rohrleitungen - Google Patents

Abstract

Bei einer Steckverbindung ist der Haltering (33), der einen Steckzapfen (21) in einer ersten Verriegelungsstellung in der Bohrung (15) eines Außenteils (1) festhält, als Dichtelement nach Art eines Kolbenrings ausgebildet, das bei der Einsteckbewegung in seiner in eine Außenausnehmung (25) im Steckzapfen (21) verdrängten Stellung, dichtend wirksam ist. Hierbei sind der Haltering (33) und ein auf dem Steckzapfen angeordneter Dichtring (22) in einem solchen axialen Abstand voneinander angeordnet, daß der Dichtring (22) in die Bohrung (15) im Außenteil (1) erst eindringen kann, wenn der Haltering (33) sich in der Dichtposition innerhalb der Außenausnehmung (25) des Steckzapfens (21) befindet. Bei Stecken unter Druck verhindert der Haltering (33), daß der Dichtring (22) aus seiner Ringnut herausgedrückt und dadurch beschädigt werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung für Rohrleitun­ gen mit einem Außenteil, das eine Bohrung mit einem offenen Einsteckende und einer ringförmigen Innenausnehmung hat, die von einer sich nach innen konisch verjüngenden inneren Seitenwand und einer äußeren Seitenwand begrenzt wird, einem mit einer Durchgangsbohrung versehenen Innenteil mit einem in die Bohrung des Außenteils einsteckbaren Steckzap­ fen, der eine ringförmige Außenausnehmung hat, einem ela­ stisch verformbaren Haltering, der in der Außenausnehmung des Innenteils angeordnet ist, unter radialer elastischer Verformung in die Außenausnehmung hineindrängbar ist, und in einer ersten Verriegelungsstellung in die Innenausneh­ mung des Außenteils eingreift und dadurch den Steckzapfen entgegen der Einsteckrichtung im Außenteil festhält, einem Dichtring, der in einer Ringnut des Steckzapfens angeordnet und dazu bestimmt ist, den Steckzapfen in der Bohrung des Außenteils abzudichten und der sich in der ersten Verriegelungsstellung außerhalb der Bohrung befindet, wobei der Steckzapfen über die erste Verriegelungsstellung hinaus tiefer in die Bohrung des Außenteils hinein in eine zweite Verriegelungsstellung bewegbar ist.

Eine Steckverbindung der angegebenen Art ist aus DE 198 19 758 A1 bekannt und ist zum schnellen Verbinden von Rohr- und Schlauchleitungen, insbesondere von Druck­ luftanlagen in Kraftfahrzeugen bestimmt. Bei dieser bekann­ ten Steckverbindung sorgt die erste Verriegelungsstellung dafür, daß der Steckzapfen unter der Wirkung des Druckmedi­ ums nicht unkontrolliert aus der Bohrung des Außenteils herausgedrückt werden kann, wenn durch einen fehlerhaften Steckvorgang die zur druckdichten Verbindung erforderliche zweite Verriegelungsstellung nicht erreicht worden ist. In der ersten Verriegelungsstellung ist der Steckzapfen nicht gegenüber dem Außenteil abgedichtet, so daß das Blasge­ räusch der bei Druckbeaufschlagung durch den Spalt zwischen Steckzapfen und Bohrungswand entweichenden Luft auf den fehlerhaften Steckvorgang hinweist. Will man nun in einem solchen Fall den in der ersten Verriegelungsstellung befindlichen Steckzapfen unter Druckbeaufschlagung in die zweite Verriegelungsstellung drücken, so besteht die Gefahr, daß die entweichende Luft den Dichtring vor dem Eintritt in die Bohrung aus der Ringnut so weit heraus­ drückt, daß er beim gewaltsamen Hineindrücken des Steckzap­ fens in die Bohrung beschädigt wird und eine einwandfreie Abdichtung der Steckverbindung nicht mehr gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steckverbin­ dung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß bei einer unter Druckbeaufschlagung erfolgenden Bewegung des Steckzapfens von der ersten in die zweite Verriegelungs­ stellung der Dichtring nicht beschädigt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Haltering als Dichtelement nach Art eines Kolben­ rings ausgebildet ist und bei der Einsteckbewegung in sei­ ner in die Ausnehmung im Steckzapfen verdrängten Stellung dichtend wirksam ist, und daß der Haltering und der Dichtring in einem solchen axialen Abstand voneinander angeord­ net sind, daß der Dichtring in die Bohrung im Außenteil erst eindringen kann, wenn der Haltering sich in der Dicht­ position innerhalb der Außenausnehmung des Steckzapfens befindet.

Bei der erfindungsgemäßen Steckverbindung erfüllt der Hal­ tering neben seiner Haltefunktion auch die Funktion eines Dichtelements, dessen Dichtfunktion von der Stellung des Steckzapfens innerhalb der Bohrung des Außenteils abhängig ist. In der ersten Verriegelungsstellung, in der der Halte­ ring in die Innenausnehmung im Außenteil eingreift und dadurch den Steckzapfen in der Bohrung des Außenteils fest­ hält, hat der Haltering keine Dichtwirkung, weil die an seiner Trennfuge gegenüber liegenden Stoßflächen einen Abstand voneinander haben, durch den bei Druckbeaufschla­ gung der Bohrung eine ausreichende Luftmenge durchtreten kann, um anzuzeigen, daß der Steckzapfen nicht richtig gesteckt ist. Wird der Haltering jedoch durch Bewegen des Steckzapfens in Steckrichtung aus der Innenausnehmung ver­ drängt und in den sich an die Innenausnehmung anschließen­ den Bohrungsabschnitt gedrückt, so gelangen die Stoßflächen miteinander in Kontakt und dichten dadurch den Ringstoß ab. Der nun geschlossene axial an der Wand der Außenausnehmung des Steckzapfens und radial an der Bohrungswand anliegende Haltering bildet dadurch ein den Luftaustritt nahezu vollständig unterbindendes Dichtelement, welches verhin­ dert, daß der Dichtring beim Eintritt in die Bohrung nen­ nenswert mit Luft beaufschlagt wird und dadurch aus der Ringnut im Steckzapfen herausgedrückt werden kann. Der Dichtring kann daher ohne die Gefahr einer Beschädigung in die Bohrung im Außenteil hineingedrückt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen

Fig. 1 einen Halbschnitt der erfindungsgemäßen Steckver­ bindung zu Beginn des Steckvorgangs,

Fig. 2 einen Halbschnitt der Steckverbindung gemäß Fig. 1 in der ersten Verriegelungsstellung,

Fig. 3 einen Halbschnitt der Steckverbindung gemäß Fig. 1 in einer Zwischenstellung zwischen erster und zweiter Verriegelungsstellung und

Fig. 4 einen Halbschnitt der Steckverbindung gemäß Fig. 1 in der zweiten Verriegelungsstellung.

Die in der Zeichnung dargestellte Steckverbindung besteht aus einem Außenteil 1 und einem Innenteil 2. Das Außenteil 1 ist aus einem Gehäuseteil 3 und einem Einsatzteil 4 zusammengesetzt. Das Gehäuseteil 3 weist eine zweifach abgestufte Bohrung 5 auf. In die äußere, mit einem Innenge­ winde versehene Stufe 6 der Bohrung 5 ist das mit einem Außengewinde versehene Einsatzteil 4 eingeschraubt. Zwi­ schen der in Steckrichtung hinteren Stirnfläche 7 des Ein­ satzteils 4 und der Stufenfläche 9 am inneren Ende der Stufe 6 ist eine Ringkammer 10 gebildet, in der sich ein im Querschnitt quadratisches, ringförmiges Halteelement 11 befindet. Das Halteelement 11 besteht aus Kunststoff, ist mit einem radialen Schlitz versehen und kann radial ela­ stisch verformt werden. An die Stufe 6 der Bohrung 5 schließt sich eine kleinere Stufe 12 an, die nach innen durch eine Stufenfläche 13 begrenzt wird. An der Stufenflä­ che 13 ist ein Federelement 14 abgestützt, das ebenfalls aus Kunststoff hergestellt ist. Das Einsatzteil 4 weist eine Durchgangsbohrung 15 auf, in die ringförmige Ausneh­ mungen 16, 17 eingearbeitet sind. Die Ausnehmung 16 wird in Einsteckrichtung durch eine in einem Winkel von 30° geneigte, konische Rampe 18 und entgegen der Einsteckrichtung durch eine zur Bohrungsachse senkrechte Ringfläche 19 begrenzt. Die Ausnehmung 17 hat etwa die gleiche radiale Tiefe wie die Ausnehmung 16 und ist in beiden axialen Rich­ tungen von konischen Rampen begrenzt. Die Einstecköffnung der Durchgangsbohrung 15 ist mit einer sich nach außen konisch erweiternden Fase 20 versehen.

Das Innenteil 2 hat die Form eines Rohres und weist einen in das Außenteil 1 einsteckbaren Steckzapfen 21 auf, an dem zwei in Ringnuten eingesetzte Dichtringe 22, 23 ange­ bracht sind. Der Dichtring 22 dient zur Abdichtung der Steckverbindung gegenüber dem durch diese geleiteten Medium, beispielsweise Druckluft. Der Dichtring 23 bildet eine Abdichtung nach außen um das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in die Steckverbindung zu unterbinden. Das Einsteckende des Steckzapfens 21 ist mit einer sich zum Ende hin verjüngenden Kegelfläche 24 versehen, die einen Neigungswinkel von etwa 30° hat. In der Nähe der Kegelfläche 24 weist der Steckzapfen 21 eine Ausnehmung 25 in Form einer Ringnut auf, die zur Aufnahme des Halteelements 11 in der zweiten Verriegelungsposition bestimmt ist. Die innere Mantelfläche der Ausnehmung 25 im Steckzapfen 21 hat zwei Abschnitte 26, 27 unterschied­ lichen Durchmessers. Der in Einsteckrichtung hintere Abschnitt 27 ist zylindrisch und mit einer Kegelfläche 28 versehen, die sich zur seitlichen radialen Anlagefläche 29 der Ausnehmung 25 erweitert. In seinem Durchmesser und seiner Länge ist der Abschnitt 27 so bemessen, daß er beim Steckvorgang einen Haltering 33 vollständig aufneh­ men kann, wenn dieser in der Ausnehmung 25 richtig mon­ tiert ist. Der in Einsteckrichtung vordere Abschnitt 26 der Ausnehmung 25 hat einen Durchmesser, der kleiner als der Innendurchmesser des entspannten Halterings 33 jedoch so groß ist, daß der Haltering 33 in der in Fig. 2 gezeigten ersten Verriegelungsstellung nicht aus der Aus­ nehmung 16 des Einsatzteils 4 heraustreten kann und der Steckzapfen 21 gegen unbeabsichtigtes Lösen formschlüssig gesichert ist.

Der Haltering 33 besteht aus Kunststoff, ist geschlitzt und radial elastisch verformbar und weist eine Bohrungs­ fläche 34, eine Mantelfläche 35 und parallele, radialen Stirnflächen 36, 37 auf. Die Mantelfläche 35 setzt sich aus einer Zylinderfläche 38 und einer sich zur Stirnflä­ che 36 hin verjüngenden Kegelfläche 39 mit einer Neigung von 30° zusammen, die das Einstecken erleichtert. Die Bohrungsfläche 34 weist einen zylindrischen Abschnitt 40 und eine an die Stirnfläche 37 angrenzende Fase 41 mit einer Neigung von 45° auf. Der Innendurchmesser des Abschnitts 40 des entspannten Halterings 33 entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser des ersten Halte­ elements 11 und der Außendurchmesser der Zylinderfläche 38 des entspannten Halterings 33 entspricht im wesentli­ chen dem Innendurchmesser der ringförmigen Ausnehmung 16 im Einsatzteil 4. Die Trennfuge des geschlitzten Halte­ rings 33 wird von einander gegenüber liegenden, ebenen Stoßflächen begrenzt, die einander berühren, wenn der Haltering 33 soweit zusammengedrückt wird, daß der Außen­ durchmesser seiner Zylinderfläche 38 gleich dem Innen­ durchmesser der Durchgangsbohrung 15 ist. Ist der Halte­ ring 33 entspannt, so haben die Stoßflächen einen Abstand voneinander und die Trennfuge bildet einen Durchlaß durch die das Druckmedium hindurchtreten kann. Die Stoßflächen können sich in Achsrichtung erstrecken oder in einem Win­ kel zur Achsrichtung geneigt sein. Letzteres hat den Vor­ teil, daß Fertigungstoleranzen durch axiales Ausweichen der Stoßenden des Halterings 33 ausgeglichen werden kön­ nen, so daß ein dichtes Aneinanderliegen der Stoßflächen bei zusammengedrücktem Haltering 33 gewährleistet ist.

Das Stecken der beschriebenen Steckverbindung beginnt mit dem in Fig. 1 gezeigten Einführen des Steckzapfens 21 in die Durchgangsbohrung 15 des Einsatzteils 4. Durch die beim Steckvorgang auf den Steckzapfen 21 einwirkende Kraft in Einsteckrichtung wird der Haltering 33 in die Durchgangs­ bohrung 15 gedrückt, wobei er durch die Fase 20 radial nach innen zusammengedrückt und vollständig von der Ausnehmung 25 aufgenommen wird. Im weiteren Verlauf des Steckvorgangs wird der Haltering 33 von dem Steckzapfen 21 längs der Durchgangsbohrung 15 bewegt, bis er, wie in Fig. 2 gezeigt, sich entspannt und in die Ausnehmung 16 einrastet. Sobald diese erste Verriegelungsstellung erreicht ist, kann der Steckzapfen 21 ohne Herausschrauben des Einsatzteils 4 nicht mehr aus der Durchgangsbohrung 25 herausgezogen wer­ den, da der Haltering 33 in beide Ausnehmungen 16, 25 ein­ greift und durch eine Bewegung des Steckzapfens 21 entgegen der Einsteckrichtung aus dieser Eingriffslage nicht ent­ fernt werden kann. Der Steckzapfen 21 ist daher in dem Außenteil 1 gegen ungewolltes Lösen gesichert. Die axiale Position der Ausnehmungen 16 und 25 ist hierbei so auf die axiale Position des Dichtrings 22 abgestimmt, daß sich der Dichtring 22 außerhalb der Durchgangsbohrung 15 befindet. Die Verbindung zwischen dem Steckzapfen 21 und dem Außen­ teil 1 ist daher undicht, so daß bei einer Beaufschlagung der Steckverbindung mit Druckluft diese durch die offene Trennfuge des Halterings 33 und den Spalt zwischen dem Steckzapfen 21 und dem Einsatzteil 4 hörbar entweicht und dadurch den unvollständigen Steckvorgang anzeigt.

Um in die zweite Verriegelungsstellung zu gelangen, muß der Steckzapfen 21 tiefer in das Außenteil 1 hineingedrückt werden. Bei diesem Vorgang wird der Haltering 33 durch den Steckzapfen 21 über die Rampe 18 zusammengedrückt und in den inneren Abschnitt der Durchgangsbohrung 15 geschoben werden. Sobald der Haltering 33 die in Fig. 3 gezeigte Stellung erreicht hat, gelangen die Stoßflächen seiner Trennfuge miteinander in Kontakt und die Trennfuge wird verschlossen. Der Haltering 33 bildet nun ein Dichtelement, das an der Anlagefläche 29 des Steckzapfens 21 und der Boh­ rungswand anliegt und das Entweichen der Druckluft weitge­ hend verhindert. Der vor der Fase 20 angekommene Dichtring 22 wird daher nicht mit einem starken Luftstrom beauf­ schlagt und kann im weiteren Verlauf des Steckvorgangs ohne Beschädigung über die Fase 20 in die Durchgangsbohrung 15 hinein bewegt werden. Gleichzeitig wird mit Hilfe der Kegelfläche 24 das Halteelement 11 auseinandergedrückt, so daß es über das vordere Ende des Steckzapfens 22 hinweg­ gleitet und in die Ausnehmung 25 im Steckzapfen 21 einra­ stet. Erst nachdem der Dichtring 22 sich innerhalb der Durchgangsbohrung 15 befindet erreicht der Haltering 33 die Ausnehmung 17, in der er sich öffnet und seine Dichtwirkung verliert.

Die zweite Verriegelungsstellung ist in Fig. 4 gezeigt. Der Steckzapfen 21 stützt sich hierbei unter der Wirkung des an der Kegelfläche 24 anliegenden Federelements 14 über das Halteelement 11 an der Stirnfläche 9 des Einsatzteils 4 ab. Außerdem ist in dieser Verriegelungsstellung der Dicht­ ring 23 in Eingriff mit der Durchgangsbohrung 15, so daß die Steckverbindung in der erforderlichen Weise abgedichtet ist. Der Haltering 33 befindet sich entspannt in der Aus­ nehmung 17. Eine bleibende Verformung, die eine Wiederho­ lung des Steckvorgangs nach dem Lösen der Steckverbindung beeinträchtigen könnte, wird dadurch vermieden.

Wird der Steckzapfen 21 nicht so tief in das Außenteil 1 hineingedrückt, daß das Halteelement 11 in die Ausnehmung 25 einrasten kann, so kann bei der Beaufschlagung der Steckverbindung mit Druckluft der Steckzapfen 21 wieder entgegen der Einsteckrichtung zurückgedrückt werden. Hier­ bei rastet aber der Haltering 33 wieder in die Ausnehmung 16 ein und hält den Steckzapfen 21 in der ersten Verriege­ lungsstellung gemäß Fig. 2 fest.

Soll die Steckverbindung gelöst werden, so muß hierzu das Einsatzteil 4 aus dem Gehäuseteil 3 herausgeschraubt wer­ den. Ist dies geschehen, so kann beispielsweise zum Erneu­ ern der Dichtringe 22, 23 oder zum Auswechseln des Einsatz­ teils 4 der Steckzapfen 21 auf einfache Weise von dem Ein­ satzteil 4 getrennt werden, indem der Steckzapfen 21 in Einsteckrichtung gegenüber dem Einsatzteil 4 soweit ver­ schoben wird, bis der Haltering 33 aus der Durch­ gangsbohrung 15 heraustritt. Anschließend können die Halte­ elemente 11, 26 von dem Steckzapfen 21 abmontiert und danach der Steckzapfen 21 aus dem Einsatzteil 4 herausgezo­ gen werden. Für die erneute Montage wird vor dem Steckvor­ gang der Haltering 33 wieder in die Ausnehmung 25 des Steckzapfens. 21 eingesetzt. Da sich der Haltering 33 auf dem Steckzapfen befindet, ist eine Überprüfung des Vorhandenseins dieses Sicherungselements besonders leicht.

Wird bei der beschriebenen Ausführungsform der Steckver­ bindung der Haltering 33 versehentlich falsch montiert, so verhindert der Haltering 33, daß der Steckzapfen 21 in die Bohrung 15 des Einsatzteils 4 gesteckt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß sich der falsch montierte Haltering 33 beim Stecken mit der durch die Bohrungsflä­ che 34 und die. Stirnfläche 36 gebildeten Kante an der Kegelfläche 28 der Ausnehmung 25 abstützt und dadurch daran gehindert ist, durch die auf ihn einwirkenden Kräfte radial zusammengedrückt zu werden. Zusätzlich kann die Eintrittsöffnung der Fase 20 kleiner bemessen sein als der Außendurchmesser der Zylinderfläche 38, so daß der Haltering 33 nicht von der Fase 20 erfaßt und zusam­ mengedrückt werden kann. Auf diese Weise wird eine Fehl­ montage des Halterings 33 von dem Anwender zwangsläufig festgestellt.

Claims (4)

1. Steckverbindung für Rohrleitungen mit einem Außenteil, das eine Bohrung mit einem offenen Einsteckende und einer ringförmigen Innenausnehmung hat, die von einer sich nach innen konisch verjüngenden inneren Seitenwand und einer äußeren Seitenwand begrenzt wird, einem mit einer Durchgangsbohrung versehenen Innenteil mit einem in die Bohrung des Außenteils einsteckbaren Steckzap­ fen, der eine ringförmige Außenausnehmung hat, einem elastisch verformbaren Haltering, der in der Außenaus­ nehmung des Innenteils angeordnet ist, unter radialer elastischer Verformung in die Außenausnehmung hinein­ drängbar ist, und in einer ersten Verriegelungsstellung in die Innenausnehmung des Außenteils eingreift und dadurch den Steckzapfen entgegen der Einsteckrichtung im Außenteil festhält, einem Dichtring, der in einer Ringnut des Steckzapfens angeordnet und dazu bestimmt ist, den Steckzapfen in der Bohrung des Außenteils abzudichten und der sich in der ersten Verriegelungs­ stellung außerhalb der Bohrung befindet, wobei der Steckzapfen über die erste Verriegelungsstellung hinaus tiefer in die Bohrung des Außenteils hinein in eine zweite Verriegelungsstellung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (33) als Dichtelement nach Art eines Kolbenrings ausgebildet ist und bei der Einsteckbewegung in seiner in die Außenausnehmung (25) im Steckzapfen (21) verdrängten Stellung dichtend wirk­ sam ist, und daß der Haltering (33) und der Dichtring (22) in einem solchen axialen Abstand voneinander angeordnet sind, daß der Dichtring (22) in die Bohrung (15) im Außenteil (1) erst eindringen kann, wenn der Haltering (33) sich in der Dichtposition innerhalb der Außenausnehmung (25) des Steckzapfens (21) befindet.

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Haltering (33) einen radialen Schlitz aufweist, der von ebenen, aneinanderlegbaren Stoßflächen begrenzt ist.

3. Steckverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die aneinanderlegbaren Stoßflächen des Halte­ rings (33) in einem Winkel zur Achsrichtung geneigt sind.

4. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (33) mit einer Zylinderfläche (38) dicht an die Bohrung (15) und entgegen der Einsteckrichtung mit einer ebenen Stirn­ fläche (37) dicht die an eine ebene, radiale Anlageflä­ che (29) der Außenausnehmung (25) anlegbar ist.