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Die
Erfindung betrifft eine Steckkupplung umfassend zwei Kupplungselemente,
insbesondere einen Stutzen oder Nippel und eine darauf aufsetzbare
Kupplung, welche abdichtend miteinander verbindbar sind.
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Aus
dem Stand der Technik sind Steckkupplungen zur abdichtenden Verbindung
eines Geräts oder
eines Gerätekopfs
mit einer Leitung bekannt, umfassend einen Nippel und eine damit
in Längsrichtung
durch Zusammenstecken verbindbare Kupplung. Nippel und Kupplung
sind bei abdichtenden Verbindungen üblicherweise rotations- oder
drehsymmetrisch und somit in beliebigen Winkelpositionen axial miteinander
verbindbar. Auch in einem gekoppelten Zustand sind die Bauteile
dabei relativ zueinander um die gemeinsame Längsachse verdrehbar sind.
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Durch
die Steckkupplung wird beispielsweise ein Gerät oder ein Gerätekopf,
wie eine Waschbürste
oder dergleichen, mit einer flüssigkeitführenden
Leitung, insbesondere einer Wasserleitung, und/oder mit einem flüssigkeitsführenden
Handhabungsstil verbunden.
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Wird
das Gerät
zur Nutzung nicht direkt in der Hand gehalten, sondern durch den
Handhabungsstil und/oder eine andere Verlängerung bedient, wie beispielsweise
bei einem wasserversorgten Bodenreinigungsgerät und/oder bei höheren Arbeitspositionen,
so kann ein Bedienkomfort aufgrund der Relativverdrehung der Bauteile
im Gebrauch beeinträchtigt
sein.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Steckkupplung zu schaffen,
durch welche ein Bedienkomfort erhöht ist. Es ist eine weitere
Aufgabe der Erfindung einen Gerätekopf
zu schaffen, welcher mit einer Leitung sicher und einfach abdichtend
verbindbar ist.
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Die
Aufgabe wird durch eine Steckkupplung umfassend einen Nippel und
eine auf den Nippel abdichtend aufsteckbare Kupplung gelöst, wobei
eine Außenfläche des
Nippels mindestens in einer Querschnittsebene eine nicht rotationssymmetrische
Kontur aufweist, die beim Verbinden in Längsrichtung mit der Kupplung
in eine komplementäre
Kontur an einer Innenfläche
der Kupplung für
eine Verdrehsicherung greift. Durch die so geschaffene, verdrehsichere Steckkupplung
ist beispielsweise eine Impulsspritze oder dergleichen mit einem
wasserführenden
Handhabungsstil sicher verbindbar, um beispielsweise eine schlecht
zugängliche
Stelle gezielt zu reinigen. Dabei kann die Kupplung an der Impulsspritze
vorgesehen sein und der zugehörige
Nippel an der Leitung oder umgekehrt. Unter „Wasserführung" wird im Sinne der Erfindung jegliche
Art an Flüssigkeitsführung und/oder
Fluidführung
verstanden. Beispielsweise kann anstelle von Wasser auch ein geeignetes
Putzmittel und/oder ein Wasserdampf in der Leitung geführt und
in der Steckkupplung übertragen
werden. Die Abdichtung und/oder die Materialien des Nippels und/oder
der Kupplung sind je nach Anwendungsgebiet durch den Fachmann entsprechend
wählbar. Nippel
und Kupplung können
für eine
Verdrehsicherung beispielsweise drei- oder mehreckige Konturen aufweisen.
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In
einer Ausgestaltung der Steckkupplung ist an der Innenfläche der
Kupplung mindestens eine in Längsrichtung
verlaufende Rippe ausgebildet, welche in eine an der Außenfläche des
Nippels ausgebildete Verzahnung greift. Durch die Rippe und die
Verzahnung ist auf einfache Weise eine verdrehsichere, formschlüssige Verbindung
geschaffen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Steckkupplung ist die Anzahl an
Zahnzwischenräumen
der Verzahnung größer als
die Anzahl an Rippen. In einer Ausgestaltung sind beispielsweise
vier, symmetrisch in Umfangsrichtung verteilte Rippen an der Kupplung vorgesehen.
Weist die Verzahnung vier komplementäre Zahnzwischenräume auf,
so können
die Kupplungselemente in vier, jeweils um ca. 90° versetzte Winkelpositionen
miteinander verbunden werden. Weist der Nippel dagegen acht symmetrisch
verteilte Zahnzwischenräume
auf, so sind acht, jeweils um ca. 45° versetzte Winkelpositionen
möglich.
Andere Gestaltungen mit unsymmetrisch verteilten Rippen und/oder
Zahnzwischenräumen
sind denkbar.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Abdichtung
der Steckkupplung zumindest an einem abdichtenden Abschnitt, welcher
in Längsrichtung
zu der Querschnittsebene mit den nicht rotationssymmetrischen Konturen
versetzt ist. Eine Abdichtung erfolgt somit vorzugsweise an einem
für die
Verdrehsicherung nicht verwendeten Querschnittsbereich. Diese Querschnittsbereiche sind
vorzugsweise rotationssymmetrisch, so dass zur Abdichtung handelsübliche Dichtringe
oder dergleichen verwendbar sind. Zudem ist es bei getrennten Abschnitten
für Verdrehsicherung
und Abdichtung möglich,
die Verdrehsicherung mit hohen Toleranzen und/oder unter Spiel zu
realisieren, während
an die Abdichtung höhere
Anforderungen gestellt werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Steckkupplung ist an einem freien
Ende des Nippels ein insbesondere rotationssymmetrisches Anschlussstück angeordnet,
welches in einen komplementären Führungsabschnitt
der Kupplung einführbar
ist. Dadurch wird die Führungslänge erhöht, so dass äußere Kräfte besser
aufnehmbar sind. Weiter ist es beispielsweise denkbar, dass die
ineinandergreifenden Konturen in Radialrichtung ein relativ großes Spiel aufweisen,
um so ein Zusammenstecken der Bauteile ohne Verklemmen zu gewährleisten,
wobei das daraus resultierende Spiel zwischen den Kupplungselementen
durch das Anschluss- oder Führungsstück verringert
wird. Das Anschlussstück
kann weiter einer reibschlüssigen
Verbindung der Kupplungselemente dienen. Das Anschlussstück kann
in einer Ausgestaltung mit Dichtelementen, wie beispielsweise mit
einem Dichtring oder dergleichen, ausgebildet sein.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Steckkupplung weist die Außenfläche des
Nippels mindestens in einer zweiten Querschnittsebene eine im Wesentlichen
rotationssymmetrische zweite Kontur auf, wobei der Nippel mit der
Kupplung an der zweiten Kontur verbindbar ist, so dass die Teile
relativ zueinander verdrehbar sind. Die Kupplung und der Nippel sind
dabei in Längsrichtung
in zwei unterschiedlichen Positionen miteinander verbindbar, wobei
in einer ersten Position eine Verdrehsicherung erfolgt und in einer
zweiten Position die Kupplungselemente zueinander verdrehbar sind.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Steckkupplung sind der Nippel und
die Kupplung in Axialrichtung formschlüssig miteinander verbindbar,
insbesondere verschraubbar und/oder verrastbar. Durch die formschlüssige Verbindung
ist eine Qualität
der Verbindung verbessert.
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In
einer Weiterbildung der Steckkupplung sind eine verschiebbare Hülse für eine Verrastung und/oder
ein Lösen
der Verrastung an der Kupplung und/oder dem Nippel angebracht ist,
welche mit an der Kupplung und/oder dem Nippel angebrachten Sperrklinken
zusammenwirkt. Durch eine entsprechende „Spannhülse" ist ein schnelles Lösen der Steckkupplung und ein
schnelles Verrasten der Kupplungselemente möglich. Dies erlaubt beispielsweise
einen schnellen Austausch von mit einer Leitung verbundenen Geräten.
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In
einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist eine verdrehbare Überwurfmutter
für eine
Verschraubung der Kupplungselemente (Kupplung und Nippel) an einem
der Kupplungselemente angebracht, welche mit einem Gewinde an dem
zweiten Kupplungselement zusammenwirkt. Die Überwurfmutter kann beispielsweise
an einer mit einem Kupplungselement ausgebildeten Leitung angeordnet sein.
In einer anderen Ausgestaltung weist die Leitung ein Gewinde auf,
welches mit einer am Nippel vorgesehene Überwurfmutter zusammenwirkt.
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Die
Aufgabe wird weiter gelöst
durch eine Kupplung für
eine erfindungsgemäße Steckkupplung wobei
die Kupplung mit einer Leitung oder einem Gerätekopf verbindbar ist. Die
Kupplung ist weiter auch mit einem Nippel verbindbar, welcher zumindest
abschnittsweise einen Außendurchmesser
aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser einer Einhüllenden
der nicht-rotationssymmetrischen Kontur der Kupplung, so dass der
Nippel verdrehbar mit der Kupplung verbindbar ist. Dadurch wird
ein Einsatzbereich eines entsprechenden Systems weiter vergrößert, da
je nach Bedarf geeignete Nippel für eine verdrehsichere oder
eine verdrehbare Anbindung mit der Kupplung verbindbar sind. Die
Kupplung ist beispielsweise an einem Schlauch vorgesehen, wobei unterschiedliche
Geräteköpfe, wie
Bürsten,
Brausen, Spritzen oder dergleichen mit dem Schlauch verbunden werden
können.
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Die
Aufgabe wird weiter gelöst
durch einen Gerätekopf
für ein
wasserführendes
Gerät,
wie eine Waschbürste
oder eine Wasserspritze, mit einem Kupplungselement, welches abdichtend
mit einem zweiten Kupplungselement durch eine Steckverbindung in
Längsrichtung
verbindbar ist, wobei die Kupplungselemente mindestens in einer
Querschnittsebene zueinander komplementäre, nicht rotationssymmetrische
Konturen aufweisen, die beim Verbinden der Kupplungselemente in
Längsrichtung für eine Verdrehsicherung
ineinander greifen.
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Vorzugsweise
ist das Kupplungselement an dem Gerätekopf als Nippel gestaltet.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
der Erfindung, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind.
Für gleiche
oder ähnliche
Bauteile werden in den Zeichnungen einheitliche Bezugszeichen verwendet.
Als Teil eines Ausführungsbeispiels
beschriebene oder dargestellte Merkmale können ebenso in einem anderen
Ausführungsbeispiel
verwendet werden, um eine weitere Ausführungsform der Erfindung zu
erhalten.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1:
eine erfindungsgemäße Steckkupplung
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
in einem entkoppelten Zustand;
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2:
die erfindungsgemäße Steckkupplung
gemäß 1 in
einem gekoppelten Zustand;
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3:
eine Waschbürste
mit einem Nippel für
eine erfindungsgemäße Steckkupplung
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel;
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4:
ein Detail IV des Nippels gemäß 3 und
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5:
ein Detail eines Nippels ähnlich 4.
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1 zeigt
schematisch eine erfindungsgemäße Steckkupplung 1,
umfassend einen Nippel 2 und eine Kupplung 3 in
einer perspektivischen Darstellung, wobei die Kupplung 3 freigeschnitten
dargestellt ist. Der Nippel 2 ist dabei nur teilweise in
die Kupplung 3 eingesetzt. Der Nippel 2 und die
Kupplung 3 sind in eine Längsrichtung L miteinander durch Zusammenstecken
verbindbar, wobei der Nippel 2 in die Kupplung 3 eingeführt wird.
Für eine
Abdichtung der Steckverbindung ist an dem Nippel 2 ein
Dichtring 4 angeordnet, welcher mit einer Innenfläche 30 der
Kupplung 3 zusammenwirkt, so dass die Kupplung 3 mit
dem Nippel 2 wasserführend
und nach außen
abdichtend verbindbar ist.
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An
der Innenfläche 30 der
Kupplung 3 sind in Längsrichtung
L verlaufende Rippen 31 angeordnet, so dass ein entsprechender
Bereich der Kupplung 3 eine nicht-rotationssymmetrische
Innenkontur aufweist. Die axial daran anschließenden oder benachbarten Querschnittsbereiche,
insbesondere ein für die
Abdichtung vorgesehener Bereich, weisen dagegen eine rotationssymmetrische
Innenkontur auf.
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An
dem Nippel 2 ist eine Verzahnung 20 ausgeformt,
wobei bei einer Verbindung des Nippels 2 mit der Kupplung 3 in
Längsrichtung
L die Rippen 31 in die dazu komplementär gestalteten Zahnzwischenräume 21 der
Verzahnungen greift. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind sechs Rippen 31 an
der Kupplung 3 vorgesehen, welche in Umfangsrichtung regelmäßig verteilt
sind, so dass zwei aneinander angrenzende Rippen 31 um
ca. 60° zueinander
versetzt sind. Die Verzahnung 20 ist dagegen derart gestaltet,
dass zwölf
Zahnzwischenräume 21 vorgesehen
sind. Eine Verbindung ist dabei in verschiedenen Winkelpositionen
möglich,
wobei die Winkelpositionen jeweils um ca. 30° zueinander versetzt sind, so
dass eine optimale Arbeitsstellung eingestellt werden kann. In dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Verzahnung 20 in Steckrichtung betrachtet vor dem
Dichtring 4 angeordnet, so dass eine Beschädigung des
Dichtrings 4 an den Rippen 31 beim Einführen verhindert
wird.
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Die
dargestellte Kupplung 3 weist einen Anschlussbereich 32 zur
Verbindung mit einer nicht dargestellten Leitung, beispielsweise
einem Wasserschlauch oder dergleichen, auf. In anderen Ausgestaltungen
kann eine Kupplung einteilig mit einem Gerätekopf gestaltet oder mit diesem
verbunden werden.
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An
dem freien Ende des dargestellten Nippels 2 ist ein Anschlussstück 24 vorgesehen,
welches in einen entsprechenden Abschnitt 33 der Kupplung 3 eingeführt wird.
Durch das als zylindrische Verlängerung
gestaltete Anschlussstück 24 wird
eine Führungslänge erhöht, so dass äußere Kräfte sicher
aufgenommen werden können,
ohne dass die Abdichtung gestört
wird.
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Für eine sichere
Verbindung des Nippels 2 mit der Kupplung 3 in
Längsrichtung
L ist an der dargestellten Kupplung 3 eine Hülse 5 in
Längsrichtung verschieblich
gelagert. In der dargestellten Ausführungsform erfolgt ein Verschieben
entgegen der Kraft einer Feder 50. Die Hülse 5 wirkt
mit elastisch verschwenkbaren Sperrklinken 34 der Kupplung 3 zusammen,
wobei in der in 1 und 2 dargestellten
Position der Hülse 5 die
Sperrklinken 34 in Richtung des Innenraums, d. h. in Richtung
des Nippels 2 gezwungen werden, so dass die Sperrklinken 34,
wie in 2 dargestellt, mit entsprechenden Vorsprüngen 23 des
Nippels 2 verrasten können.
Die Hülse 5 ermöglicht ein
schnelles Lösen
der Kupplungselemente 2, 3 bzw. ein schnelles
Verrasten derselben, indem durch einfaches Verschieben eine Verbindung bzw.
ein Lösen
realisiert wird. Dadurch ist ein schneller Wechsel eines mit einem
Nippel 2 versehenen Geräts,
beispielsweise einer Waschbürste,
an einem mit der Kupplung 3 versehenen Leitung, beispielsweise
einem Verlängerungsstiel
oder dergleichen, möglich.
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2 zeigt
schematisch die Steckkupplung 1 gemäß 1, wobei
der Nippel 2 und die Kupplung 3 miteinander abdichtend
gekoppelt sind. Wie in 2 dargestellt, greifen bei einem
Zusammenstecken des Nippels 2 mit der Kupplung 3 die
Rippen 31 in die Zahnzwischenräume 21. Aufgrund der
unterschiedlichen Anzahl an Rippen 31 und Zahnzwischenräumen 21 ist
nur jeder zweite Zahnzwischenraum 21 mit einer korrespondierenden
Rippe 31 besetzt.
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3 zeigt
schematisch einen als Waschbürste 6 gestalteten
Gerätekopf
mit einem Nippel 102 zur Steckverbindung mit einer in den 1 und 2 dargestellten
Kupplung 3. Der Nippel 102 ist dabei an einer
von Borsten 61 abgewandten Seite der Bürste angebracht.
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4 zeigt
genauer ein Detail IV des Nippels 102 gemäß 3.
Der Nippel 102 entspricht dabei im Wesentlichen dem Nippel 2,
wobei für
gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet werden und auf
eine detaillierte Beschreibung dieser Bauteile verzichtet wird.
Der Nippel 102 weist ebenfalls zwischen dem Anschlussstück 24 und
dem Dichtring 4 an seiner Außenfläche eine Verzahnung 120 auf.
Im Unterschied zu dem Nippel 2 gemäß 1 und 2 hat
die Verzahnung 120 jedoch nur sechs Zwischenräume 121.
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Die
Waschbürste 6 gemäß 3 ist
an einen nicht dargestellten Schlauch anbringbar, welcher eine Kupplung
gemäß 1 und 2 an
seinem freien Ende aufweist. Dabei kann an der Kupplung 3 gemäß 1 und 2 sowohl
die Bürste 6 gemäß 3 mit
einer Verzahnung 120 mit sechs Zwischenräumen 121 als
auch eine Bürste
mit einem Nippel 2 gemäß den 1 und 2 angebracht
werden, bei welcher der Nippel 2 eine Verzahnung 120 mit
zwölf Zahnzwischenräumen 21 aufweist.
Die Bürste 6 mit der
Verzahnung 120 kann dabei in ca. 60°-Stufen gegenüber der nicht dargestellten
Leitung gedreht werden. Durch die in den 1 und 2 dargestellte Hülse 5 und
die Sperrklinken 34 ist ein schneller Wechsel verschiedener
Geräteköpfe, beispielsweise verschiedener
Bürsten
und/oder Wasserspritzen, insbesondere Impulsspritzen oder andere
Brausen, mit wenigen Handgriffen möglich. Die Anzahl an Rippen 31 und/oder
Zahnzwischenräumen 21, 121 bestimmt dabei
eine Anzahl an möglichen
Winkelpositionen der Waschbürste 6 an
dem zugehörigen
Schlauch und/oder an einem zugehörigen
Handhabungsspiel.
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Mit
der in den 1 und 2 dargestellten Kupplung 3 kann
ebenfalls ein Nippel verbunden werden, welcher keine Verzahnung
aufweist, dessen Außendurchmesser
jedoch im entsprechenden Bereich kleiner ist als ein Durchmesser
der Einhüllenden
der Rippen 31 der Kupplung 30. Der entsprechende
Nippel ist dabei relativ zu der Kupplung 3 verdrehbar.
In wieder einer anderen Ausgestaltung kann der Nippel 2 unterschiedlich
tief in die Kupplung 3 eingeführt werden, wobei je nach Einführtiefe
die Verzahnung 20, 120 in die zugehörigen Rippen 31 greift
oder ein Verdrehen möglich
ist. Beim Einführen
eines Nippels ohne Verzahnung mit einem kleineren Außendurchmesser
ist durch das Anschlussstück 24 und/oder den
Dichtring 4 dennoch eine gute und abdichtende Kopplung
möglich.
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5 zeigt
ein Detail eines Nippels 202 gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels
der Erfindung. Der Nippel 202 weist eine Verzahnung 220 mit vier
Zwischenräumen 221 auf.
Bei dem dargestellten Nippel 202 ist ein Dichtring 204 an
einem dem freien Ende zugeordneten Anschlussstück 224 des Nippels 202 angeordnet.
Der Durchmesser des Dichtrings 204 und des zugehörigen Abschnitts
ist dabei kleiner als der Durchmesser an dem Querschnitt mit der nicht
rotationssymmetrischen Kontur. Eine Sicherung in Längsrichtung
L erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 5 durch
Verschrauben. Der dargestellte Nippel 202 weist hierfür ein Gewinde 25.
Das Gewinde 25 wirkt mit einer nicht dargestellten Überwurfmutter
zusammen, welche an einer zu dem Nippel 202 komplementären Kupplung
angeordnet ist (ebenfalls nicht dargestellt). Durch das Gewinde 25 und
die Überwurfmutter
sind der Nippel 202 und eine zugehörige Kupplung miteinander in
Längsrichtung koppelbar.
In einer anderen Ausgestaltung ist an dem Nippel 202 eine Überwurfmutter
vorgesehen, welche mit einem an einer zugehörigen Kupplung angeordneten
Gewinde zusammenwirkt.
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Ein
Gerätekopf
mit dem Nippel 202 gemäß 5 ist
in zwei Arten an eine wasserführende
Zuleitung anschließbar.
Bei einer ersten Variante wird der Gerätekopf an einem Ende eines
nicht dargestellten Verlängerungsstiels
mittels einer nicht dargestellten Kupplungshülse befestigt. Bei einer Befestigung
an einem Verlängerungsstiel
ist ein Handgriff für
die Bedienung durch einen Nutzer von dem Gerätekopf durch den Verlängerungsstil
getrennt. Aufgrund dieser Entfernung des Gerätkopfs von dem Handgriff sind
die auf den Gerätekopf
einwirkenden Kräfte durch
den Benutzer schwieriger beherrschbar. Um einen sicheren Sitz des
Nippels zu gewährleisten
ist deshalb in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass am Ende des
Verlängerungsstiels
die Kupplungshülse angeordnet
ist, welche zum einen eine über
den O-Ring 204 abgedichetete wasserführende Verbindung herstellt,
zum anderen durch Eingriff in die Verzahnung 220 eine Verdrehsicherung
bildet und schließlich
durch die auf das Gewinde 25 aufgeschraubte Überwurfmutter
eine Stabilität
gegen ein Abziehen des Gerätekopfs
von dem Verlängerungsstiel
und gegen ein Lösen
des Verzahnungseingriffs bildet.
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In
einer zweiten Verbindungsvariante wird der Gerätekopf mit dem Nippel 202 gemäß 5 auf eine
herkömmliche
Schlauchkupplung aufgesteckt, welche nicht in die Verzahnung 220 eingreift,
sondern nur bis zu den von dem Gerätekopf weg weisenden Kanten
dieser Verzahnung 220 reicht. Bei einer solchen Verbindung
kann der Gerätekopf
für den
Gebrauch an oder bei dem Nippelansatz von Hand gegriffen werden,
wobei die Handposition auch die aufgesteckte Schlauchkupplung umfassen
kann. Die Schlauchkupplung bleibt dabei relativ zu dem Nippel 202 bzw.
dem Gerätekopf
drehbar. Da der Benutzer den Gerätekopf
unmittelbar mit der Hand ergreifen kann, hat er die Kontrolle über auftretende
Kräfte.
Die Verdrehbarkeit der Schlauchkupplung ist dabei von Vorteil, da
ohne Verdrehbarkeit bei jeder Lageverdrehung des Gerätkopfs eine
Verdrillung des Schlauches mit entsprechenden Gegenkräften auftreten würde. Die
Schlauchkupplung kann dabei ähnlich
der Kupplung 3 gemäß den 1 und 2 ausgebildet sein,
wobei jedoch die dort für
eine Verdrehsicherung vorgesehene Rippen 31 fehlen, so
dass keine Gegenstrukturen für
die Verzahnung 220 vorgesehen sind. Anstelle der Axialsicherung
durch eine Überwurfmutter
kann dabei auch eine Axialsicherung durch Hintergreifen des radialen
Einzugs durch Drehen oder Längsverschieben
eines Teils der Schlauchkupplung in gebräuchlicher Weise realisiert werden.