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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung, bestehend aus einem Anschlussstück und einer Hülse zum
Verbinden von Leitungen, insbesondere von Schläuchen und Rohren.
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Derartige
Kupplungen kommen üblicherweise
in der Automobilindustrie zum Einsatz, wenn Fluid führende Leitungen,
beispielsweise Kraftstoffschläuche
angeschlossen werden. Solche Kupplungen sind auch als Schnellkupplungen
oder sogenannte Quick-Connectoren
bekannt. Um einen festen Sitz der Leitung auf dem Anschlussstück, also
dem Stutzen oder Nippel der Kupplung zu gewährleisten, wird die Fluid führende Leitung
mit einer kleineren lichten Weite als der Außendurchmesser des Stutzens
hergestellt und auf diesen aufgepresst. Die am weitesten verbreitete
Verbindungsart bei dieser Technik ist die Einschlagverbindung, bei
der zwischen dem Stutzen und der Leitung ein Formschluss hergestellt
wird. Dabei wird das Anschlussstück
mit einem entsprechenden Profil versehen, beispielsweise mit ringförmig gezackten
Hinterschnitten. Dieses profilierte Anschlussstück wird in eine Leitung mit
kleiner dimensioniertem Durchmesser eingepresst, so dass die Innenwand
der Leitung plastisch und elastisch verformt wird, wodurch gleichzeitig
abgedichtet und ein fester Sitz erreicht wird. Eine derartige Verbindung
wird auch Tannenbaum-Verbindung genannt. Als Profilierung des Anschlussstückes werden
auch abgerundete Wülste
verwendet, die einen Kompromiss zwischen Halten und Dichten bei
höheren
Temperaturen darstellen.
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Problematisch
bei diesen bekannten Kupplungen ist die Neigung der bei der Leitungsherstellung
verwendeten, im Extrusionsprozess axialorientierten Polymerwerkstoffe
zur Relaxation bei erhöhten
Temperaturen, wodurch die Haltekraft und Dichtheit der Verbindung
zumindest teilweise verloren gehen.
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Zur
Vermeidung dieses Problems ist man dazu übergegangen, die Fluid führende Leitung
und das Anschlussstück
zu verschweißen
oder zu verlöten.
Durch die stoffschlüssige
Verbindung ist keine dauerhafte Pressspannung zwischen Leitung und Anschlussstück erforderlich,
um eine ausreichende Dichtheit und/oder Haltekraft zu erzeugen,
so dass eine ausreichende Verbindung auch bei höheren Temperaturen erhalten
bleibt.
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Das
Verschweißen
hat nicht nur den Nachteil, dass spezielle Leitungen erforderlich
sind, sondern auch dass die Materialauswahl stark eingeschränkt ist.
Eine freie Materialauswahl ist auf Grund der aus der unterschiedlichen
Konstitution und Polarität
verschiedener Kunststoffe resultierenden fehlenden Mischbarkeit
der Kunststoffschmelze nicht möglich.
Es muss deshalb für
jedes Leitungs- bzw. Stutzenmaterial das geeignete Gegenstück bereitgestellt werden.
Beispielsweise können
Kunststoffrohre mit Metallstutzen nicht verschweißt werden.
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Das
Verschweißen
kann speziell durch Laserschweißen
erfolgen. Dazu werden spezielle Leitungen benötigt, die im Verbindungsbereich
für das Laserlicht
durchlässig
sind. Dadurch kann bei aufgesteckter Leitung der Laserstrahl auf
die Oberfläche des
Stutzens fokussiert und ausreichend Wärmeenergie in dessen Oberfläche eingetragen
werden, um ein für
das Verschweißen
ausreichendes Erwärmen zu
bewirken.
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Die
durch Laserschweißen
hergestellten Verbindungen sind ferner auf Grund des hohen Investitionsaufwandes
sehr kostspielig.
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Eine
Alternative zum Verschweißen
stellt das Verkleben der Leitung mit einem Anschlussstück bzw.
einer Hülse
dar, wie beispielsweise in der
GB 2 146 403 A beschrieben. Hierbei wird u.a.
eine Hülse
14 über ein
Anschlussstück
15 geschoben,
so dass sich die fluidführende
Leitung
12 abschnittsweise zwischen Hülse und Anschlussstück befindet.
Durch Öffnungen
46 der
Hülse wird
in einem nachfolgenden Schritt Klebemittel
28 in den verbleibenden
Freiraum zwischen Leitung, Hülse
und Anschlussstück
eingeführt.
Anschließend
wird eine Außenlage
26 auf
die komplette Leitung und einen Teil der Hülse in der Weise aufgebracht,
dass die Öffnungen
46 verschlossen
sind, und dass durch die aufgeschobene Hülse
14 kein Absatz
im Außenumfang
beim Übergang
zur Leitung
12 resultiert.
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Eine
Kupplungsanordnung, bei der ebenfalls eine Leitung mit einem Anschlussstück bzw.
einer Hülse
verklebt wird, ist aus der
FR
27 21 682 bekannt. Dabei wird zunächst das Klebemittel
7 auf
das Anschlussstück
1 aufgebracht,
und danach wird die Leitung
8 auf das Anschlussstück aufgeschoben,
so dass sich das Klebemittel zwischen Leitung und Anschlussstück befindet.
Abschließend
wird die Muffe
11 über
die Leitung
8 im Bereich des Anschlussstückes geschoben.
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Die
beiden zuvor genannten Druckschriften beschreiben Kupplungen, bei
denen sich die Verbindung zwischen Leitung und Anschlussstück bzw. Hülse relativ
aufwändig
gestaltet. Um hier gute Dichtheit und/oder gute Hafteigenschaften
zu erzielen, sind zeit- und kostenintensive Maßnahmen notwendig. So ist es
bei der
GB 21 46 403
A erforderlich, zur Abdichtung an mehreren Stellen Dichtungen
bzw. Dichtungsmaterialien
27,
51 vorzusehen, die
u.U. noch ausgehärtet
werden müssen.
Zudem ist es erforderlich, die Hülse
14 mit Öffnungen
46 zu
versehen, durch die Klebemittel eingefüllt werden kann. Hinzu kommt
der Schritt des Aufbringens einer äußeren Lage
26 zum
abschnittsweisen Abdecken der Hülse
14.
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Hinsichtlich
der Kupplungsanordnung gemäß der
FR 27 21 682 ist das Anschlussstück
1 relativ
aufwändig
mit Nuten
6 bzw. Vorsprüngen
4 zu
versehen, wobei die Vorsprünge
4 eine
Spaltnut
5 aufweisen. Zudem gestaltet sich hierbei das
Aufbringen der metallischen Muffe
11 als arbeitsintensiv,
da die Muffe so angebracht werden muss, dass sie sich und insbesondere
ihr eines Ende
11b eng an die Außenoberfläche der Leitung
8 anschmiegt,
und ihr anderes Ende
11a in die Spaltnut
5 hineinragt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung zum Verbinden
von Leitungen anzugeben, die einfach und kostengünstig herstellbar ist und gleichzeitig
eine gute Dichtheit und/oder gute Halteeigenschaften aufweist. Diese
Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Kupplung
bietet auf einfache Weise eine sehr kostengünstige Lösung, die im Vergleich mit
bekannten Kupplungen, die nach dem Prinzip der Einschlagverbindung
funktionieren, eine Steigerung der Einsatztemperaturen und Einsatzdrücke erlaubt,
ohne dass die Dichtheit oder Haltekraft der Kupplung verloren gehen.
Die Nachteile aus der Relaxation von Polymeren bei höheren Temperaturen
werden durch den Einsatz des Klebemittels unterbunden.
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Überdies
weist die erfindungsgemäße Kupplung
gute Dichtheits- und Halteeigenschaften auf.
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Die
erfindungsgemäße Kupplung
erlaubt ferner eine nahezu beliebige Kombination von Materialpaarungen
zwischen Kupplung und Leitung, die im Wesentlichen nur die Haftfähigkeit
des verwendeten Klebemittels berücksichtigen
muss. Außerdem
unterliegt die erfindungsgemäße Kupplung
keinen Einschränkungen
hinsichtlich Materialkompatibilität oder Lasertransparenz. Durch
die großen
Kontaktflächen vertilgt
die Kupplung über
eine hohe mechanische Belastbarkeit.
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Der
mehrteilige Aufbau der Kupplung, umfassend das Anschlussstück und die
Hülse,
gestattet je nach Einsatzart bzw. Anwendung verschiedene Möglichkeiten,
die Leitungsverbindung herzustellen. So kann beispielsweise der
Klebstoff vor dem Aufschieben der Hülse auf das Anschlussstück auf das bereits
mit der Kupplung verbundene Leitungsende aufgebracht werden. Im
Anschluss daran wird die Hülse über das
Leitungsende auf das Anschlussstück
geschoben, so dass zwischen der Hülse und dem Leitungsende ein
mit Klebstoff gefüllter
Raum ausgebildet wird. Andererseits ist es auch möglich, sowohl
die Hülse
als auch das Leitungsende auf das Anschlussstück aufzuschieben und in den
zwischen dem Leitungsende und der Hülse ausgebildeten Raum Klebstoff
einzufüllen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Anschlussstück
einen mit dem Leitungsende kraftschlüssig verbindbaren Stutzen,
der mit einem Bund verbunden ist, dessen Außendurchmesser größer als
der Außendurchmesser
des Stutzens ist, wobei der Innendurchmesser der Hülse etwa
dem Außendurchmesser
des Bundes entspricht. Indem der Außendurchmesser des Bundes größer gewählt wird
als der Außendurchmesser
des Stutzens, wird auf einfache Weise ein Raum zwischen der auf
den Bund aufzuschiebenden Hülse
und dem Stutzen ausgebildet, der mit Klebemittel befüllbar ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weisen der Bund und die Hülse
Haltemittel zum Fixieren der Hülse
auf dem Bund auf. Dadurch wird die Sicherheit der mit der Kupplung
herstellbaren Leitungsverbindung erhöht.
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Bevorzugterweise
kann das Haltemittel wenigstens eine im Bund ausgebildete Rastnase
oder einen im Bund ausgebildeten Rastring und eine in der Hülse komplementär ausgebildete
Ausnehmung umfassen. Die in der Hülse vorgesehene Ausnehmung hintergreift
die Rastnase bzw. den Rastring im aufgeschobenen Zustand und legt
dadurch die Hülse
axial fest.
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Das
Haltemittel kann auch wenigstens eine in der Hülse ausgebildete Rastnase oder
einen in der Hülse
ausgebildeten Rastring und eine im Bund ausgebildete, komplementäre Ausnehmung
aufweisen. Auf diese Weise wird die Hülse ebenfalls in axialer Richtung
fixiert.
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Für eine sichere
Verbindung des Leitungsendes mit dem Stutzen kann vorteilhafterweise
der Stutzen ein Haltemittel aufweisen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung beispielhaft unter Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen
näher mit
weiteren Einzelheiten erläutert.
In diesen zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine Kupplung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
auf die eine Leitung aufgesteckt ist;
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2 einen
Längsschnitt
durch eine Kupplung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
auf die eine Leitung aufgesteckt ist,
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3 einen
Längsschnitt
durch eine Kupplung nach einem dritten Ausführungsbeispiel, auf die eine
Leitung aufgesteckt ist und
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4 einen
Längsschnitt
durch eine Kupplung nach einem vierten Ausführungsbeispiel, auf die eine
Leitung aufgesteckt ist.
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1 zeigt
einen Längsschnitt
durch eine Kupplung zum Verbinden von Leitungen 1 mit einem aufgesteckten
Leitungsende 3, die beispielsweise in der Automobilindustrie
zum Einsatz kommt. Die Kupplung weist ein Anschlussstück 2 auf,
das einen Stutzen 9 umfasst. Auf diesen Stutzen 9 ist
das Leitungsende 3 aufgeschoben und kraftschlüssig mit diesem
verbunden. Zur zusätzlichen
Sicherung gegen Verrutschen ist der Stutzen mit einem Haltemittel 17 versehen,
das als geschlossene, radial umlaufende oder radial segmentierte
Erhöhung
bzw. als Zacken ausgebildet ist. Ebenso ist es möglich, den Stutzen als Glattstutzen
auszuführen.
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Die
Kupplung umfasst ferner eine Hülse 4, die
auf das Anschlussstück 2 aufschiebbar
ist. Die Hülse 4 kann
zylindrisch, konisch oder flaschenförmig ausgebildet sein. Das
Anschlussstück 2 ist
mit einem Bund 10 versehen, der mit dem Stutzen 9 einteilig
verbunden ist. Der Außendurchmesser 11 des Bundes 10 ist
größer dimensioniert
als der Außendurchmesser 6 des
Stutzens 9, wie in 1 erkennbar. Überdies
entspricht der Innendurchmesser 5 der Hülse 4 in etwa dem
Außendurchmesser 11 des
Bundes 10, so dass die Hülse 4 auf den Bund 10 aufschiebbar
ist. Aufgrund der Durchmesserdifferenz zwischen der Hülse 4 und
dem Stutzen 9 bzw. dem Bund 10 und dem Stutzen 9 wird
ein Raum 7 zwischen der Hülse 4 und dem Stutzen 9 bzw.,
bei aufgestecktem Leitungsende 3, zwischen der Hülse 4 und
dem Leitungsende 3 ausgebildet. Dieser Raum 7 wird
mit Klebemittel 8 befüllt,
wie in 1 gezeigt. Nach Aushärten des Klebemittels 8 ist
das Leitungsende 3 mechanisch fest mit der Kupplung verbunden. Außerdem fungiert
das Klebemittel 8 als Dichtmittel, das ein Austreten des
die Kupplung durchströmenden
Mediums wirksam verhindert.
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In
dem in 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung
sind der Bund 10 und die Hülse 3 mit einem Haltemittel 12 versehen.
Das Haltemittel 12 umfasst eine oder mehrere im Bund 10 ausgebildete
Rastnasen 13 oder einen Rastring. Eine in der Hülse 4 komplementär zu der
Rastnase 13 bzw. dem Rastring ausgebildete Ausnehmung 14, in
der Form einer Nut, hintergreift die Rastnase 13, wodurch
ein Verrutschen der Hülse 4 verhindert
wird.
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Bei
dem in 3 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel ist die Rastnase 15 in
der Hülse 4 und die
Ausnehmung 16 im Bund 10 ausgebildet.
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Das
in 4 gezeigte vierte Ausführungsbeispiel stellt eine
Weiterentwicklung der Kupplung nach 1 dar, bei
der die Hülse 4 durch
das Klebemittel 8 mit dem Anschlussstück 2 verbunden ist. Eine
Verbesserung der Verbindung zwischen der Hülse 4 und dem Anschlussstück 2 wird
durch die Ausbildung eines zusätzlichen
Kleberaumes 7a zwischen der Hülse 4 und dem Anschlussstück 2 erreicht.
Zur Ausbildung dieses zusätzlichen
Kleberaumes 7a weist ein Abschnitt 10a des Bundes 10,
der an dem Raum 7 angrenzt, einen kleineren Außendurchmesser 11a auf
als der Innendurchmesser 5 der Hülse 4. Der dadurch
ausgebildete Spalt bzw. Kleberaum 7a zwischen der Hülse 4 und
dem Bundabschnitt 10a ist zum Raum 7 geöffnet, wie
in 4 zu sehen. Beim Aufschieben der Hülse 4 auf
den Bund 10 wird das Klebemittel 8 in den zusätzlichen Raum 7a gedrängt, wodurch
die Klebeverbindung zwischen der Hülse und dem Anschlussstück 2 verbessert
wird.
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Die
Leitungsverbindung wird verfahrensgemäß dadurch hergestellt, dass
zunächst
das Leitungsende 3 auf den Stutzen 9 aufgeschoben
wird. Daraufhin wird auf das Leitungsende 3 das Klebemittel 8 aufgebracht,
das aktiviert werden kann, um so den Aushärtungsprozess zu starten. Daraufhin
wird die Hülse 4 über das
Leitungsende 3 und den Stutzen 9 geschoben, bis
die Hülse 4 auf
dem Bund 10 aufsitzt. Beim Überschieben der Hülse 4 wird
das Klebemittel 8 nach vorne in Richtung des Bundes 10 gedrängt, so
dass das Klebemittel 8 zwischen die Hülse 4 und den Bund 10 gelangt
und die Hülse 4 auf
dem Bund 10 verklebt wird. Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel
ist das Einbringen des Klebemittels 8 zwischen die Hülse 4 und
den Bund 10 durch den zusätzlichen Kleberaum 7a erleichtert,
der beim Überschieben
der Hülse 4 durch
nach vorne verdrängtes
Klebemittel 8 gefüllt
wird. Dadurch steht eine größere Menge
an Klebemittel 8 zur Verfügung, die eine sichere Verklebung
der Hülse 4 mit
dem Bund 10 des Anschlussstückes 2 erlaubt. Durch Drehbewegungen
beim Aufschieben der Hülse 4 wird die
Bildung von Luftblasen im Klebemittel 8 unterdrückt.