DE102008053298A1

DE102008053298A1 - Rohrverbinder

Info

Publication number: DE102008053298A1
Application number: DE102008053298A
Authority: DE
Inventors: Koji Tsukubamirai-shi Katsuta; Masayuki Tsukubamirai-shi Okitsu
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2008-10-27
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2028-10-28
Also published as: US8181933B2; DE102008053298B4; KR101154234B1; KR20090045112A; US20090108227A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rohrverbinder (50) mit einer Buchse (52) und einem Stopfen (54), welcher gegenüber der Buchse (52) angeordnet ist. Ein Halter (56) ist an einem Ende der Buchse (52) vorgesehen. Außerdem wird eine Dichtung (76) zwischen der Buchse (52) und dem Halter (56) gehalten. Die Dichtung (76) umfasst einen Körperdichtabschnitt (82), der an ihrer äußeren Umfangsseite vorgesehen ist, einen Stopfendichtabschnitt (84), der an ihrer inneren Umfangsseite, die an der äußeren Umfangsseite des Stopfens (54) anliegt, vorgesehen ist, und einen Ventildichtabschnitt (86), der eine Dichtfläche (90), auf welcher ein Ventil (110), das verschiebbar innerhalb der Buchse (52) vorgesehen ist, aufsetzen kann.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rohrverbinder zum Öffnen und Schließen eines Strömungsdurchgangs, durch welchen ein Fluid strömt, durch Verbinden und Trennen einer Buchse und eines Stopfens.
Wenn eine Buchse und ein Stopfen miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden, wird bisher ein Rohrverbinder verwendet, um einen Strömungsdurchgang automatisch zu öffnen und zu schließen. Mit Hilfe des Rohrverbinders wird der Fluidströmungsdurchgang blockiert und eine Leckage von Fluid wird verhindert, indem ein Ventilkörper automatisch öffnet und schließt, wenn die Buchse und der Stopfen getrennt werden.
Beispielsweise sind, wie in 10 gezeigt ist, bei dem in dem japanischen Patent Nr. 2732017 offenbarten Rohrverbinder 1 Verriegelungskugeln 2 an einem äußeren Umfangsteil vorgesehen. Der Rohrverbinder 1 weist einen vorderen rohrförmigen Abschnitt 4 auf, der eine Betätigungshülse gleitend hält, und einen hinteren rohrförmigen Abschnitt 5, der mit einem hinteren Endabschnitt des rohrförmigen Abschnitts 4 verbunden ist. Durch den vorderen rohrförmigen Abschnitt 4 und den hinteren rohrförmigen Abschnitt 5 wird ein Buchsenkörper 6 gebildet. Im Inneren des Buchsenkörpers 6 ist ein Ventilmechanismus 9 vorgesehen. Der Ventilmechanismus 9 umfasst ein Ventilhalteelement 7, das eine zylindrische Form aufweist, und einen Ventilkörper 8, der gleitend in das Innere des Ventilhalteelements 7 eingesetzt ist. Eine Feder 10 ist zwischen dem Ventilkörper 8 und einem Endabschnitt des Ventilhalteelements 7 angeordnet, wobei der Ventilkörper 8 durch die Feder 10 zu der Seite des vorderen rohrförmigen Abschnitts 4 vorgespannt wird. Ein erster Dichtring 11 ist an einer äußeren Umfangsfläche des Ventilkörpers 8 angebracht. Der erste Dichtring 11 kann an einem Ventilsitz 12 anliegen, der an dem hinteren rohrförmigen Abschnitt 5 ausgebildet ist.
Außerdem ist zwischen dem hinteren rohrförmigen Abschnitt 5 und dem Ventilhalteelement 7 ein zweiter Dichtring 13 vorgesehen. Ein dritter Dichtring 14, der die beiden Elemente in ihrem gehaltenen Zustand dicht halten kann, ist zwischen dem Ventilhalteelement 7 und dem Ventilkörper 8 vorgesehen.
Wenn der vordere rohrförmige Abschnitt 4 nicht mit dem hinteren rohrförmigen Abschnitt 5 verbunden ist, wird der Ventilkörper 8 außerdem durch die Federkraft der Feder 10 nach vorne verschoben, wodurch der Fluiddurchgang 15 durch Anlage des ersten Dichtringes 11 an dem Ventilsitz 12 verschlossen wird. Wenn andererseits der vordere rohrförmige Abschnitt 4 angeschlossen ist, liegt das vordere Ende des vorderen rohrförmigen Abschnitts 4, welches in den Buchsenkörper 6 eingesetzt ist, an dem Ende des Ventilkörpers 8 an, und der Ventilkörper 8, der durch den vorderen rohrförmigen Abschnitt 4 gepresst wird, wird entgegen der elastischen Kraft der Feder 10 zurückgezogen. Durch Abheben des ersten Dichtrings 11 von dem Ventilsitz 12 wird außerdem der Fluiddurchgang 15 geöffnet und in einen Verbindungszustand versetzt.
Außerdem weist, wie in den 11A und 11B dargestellt ist, bei dem in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 58-041430 beschriebenen Rohrverbinder eine zylindrisch geformte Buchse 20 einen darin aufgenommenen Ventilkörper 22 auf, der durch die Federkraft einer Kompressionsfeder 21 verschoben wird. Eine Endfläche des Ventilkörpers 22 ist so vorgesehen, dass sie auf einem aus Gummi bestehenden Ventilsitz 23 aufsetzbar ist, der an einer inneren Wandfläche der Buchse 20 vorgesehen ist. Außerdem wird ein Stopfen 24 von einem Ende der Buchse 20 aus eingesetzt, wobei durch Einsetzen von Verriegelungskugeln 25, die in der Buchse 20 vorgesehen sind, in eine ringför mige Nut 26 des Stopfens 24 eine integrale Verbindung von Stopfen 24 und Buchse 20 erreicht wird.
Bei dem Stand der Technik gemäß dem japanischen Patent Nr. 2732017 wird aber die Zahl der Teile des Rohrverbinders 1 erhöht, weil die ersten bis dritten Dichtringe 11, 13, 14 jeweils einzeln vorgesehen werden müssen. Dies führt zu einer Erhöhung der Montageschritte beim Zusammenbau und der Kosten.
Andererseits wird bei dem Stand der Technik gemäß der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 58-041430 beim Einsetzen des Stopfens 24 von einem Ende der Buchse 20 aus vor der Anlage des Endes des Stopfens 24 an dem Gummiventilsitz 23 der Ventilkörper 22 durch den Stopfen 24 mit Druck beaufschlagt und hebt von dem Ventilsitz 23 ab. Bevor durch den Ventilsitz 23 die Abdichtung erreicht wird, fließt daher Druckfluid zu der Seite des Stopfens 24 von der Buchse 20 und als Folge hiervon kann es dazu kommen, dass Druckfluid zwischen Buchse 20 und Stopfen 24 austritt.
Bei dem Stopfen 24 des Rohrverbinders ist außerdem ein Aufbau vorgesehen, bei dem der Stopfen 24 von dem Ende der Buchse 20 aus eingesetzt wird, wobei durch Anlage an dem Ventilsitz 23 ein fluiddichter Zustand zwischen der Buchse 20 und dem Stopfen 24 erreicht wird. Da aber von dem Ventilsitz 23 eine entgegengesetzte Reaktionskraft auf den Stopfen 24 in einer Richtung ausgeübt wird, die der Einsetzrichtung entgegengesetzt ist, tritt beim Einsetzen des Stopfens 24 ein Widerstand auf, der den Verbindungsvorgang erschwert.
Zu dem Zeitpunkt, wenn der Ventilkörper 22 aufsetzt, wird dann, wenn ein hoher Druck auf den Ventilkörper 22 ausgeübt wird, der Druckwiderstand reduziert, da von dem Ventilkörper 22 eine Aufsetzkraft auf den Ventilsitz 23 in der gleichen Richtung ausgeübt wird, wie die Verschiebungskraft des Ventilkörpers 22.
Da der Ventilkörper 22, der zum Schalten des Verbindungszustands des Druckfluids verwendet wird, so vorgesehen ist, dass er über den Fluiddurchgang, der in der Buchse 20 und dem Stopfen 24 vorgesehen ist, übertritt, wird außerdem ein Widerstand entwickelt, wenn das Druckfluid durch den Strömungsdurchgang fließt. Dies ist mit einer Erhöhung des Druckverlustes verbunden.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rohrverbinder vorzuschlagen, dessen Montage verbessert und dessen Herstellungskosten verringert werden. Eine Leckage von Druckfluid soll verhindert werden, wobei das Druckfluid zuverlässig durch den Rohrverbinder fließen soll.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Rohrverbinder ein erstes Verbindungselement, einen integral mit dem ersten Verbindungselement verbundenen Halter, ein zweites Verbindungselement, das verbindbar und lösbar in dem Inneren des Halters angebracht ist, einen Ventilmechanismus, der im Inneren des ersten Verbindungselements vorgesehen ist, wobei der Ventilmechanismus ein Umschalten eines Strömungszustands des Druckfluids, das zwischen dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement fließt, ermöglicht, und ein Dichtelement, welches einen ersten Dichtabschnitt, der zwischen dem ersten Verbindungselement und dem Halter gehalten wird, einen zweiten Dichtabschnitt, der an dem zweiten Dicht element zur Anlage gebracht werden kann, und einen dritten Dichtabschnitt, auf dem ein Ventilkörper des Ventilmechanismus' aufgesetzt werden kann, aufweist.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schnitt durch einen Rohrverbinder gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 ist ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung eines Ventils und einer Dichtung in dem Rohrverbinder gemäß 1 darstellt,
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Ventils des Rohrverbinders gemäß 1,
4 ist eine frontale Ansicht des Ventils gemäß 3,
5 ist ein Schnitt, der einen Zustand darstellt, in dem ein Stopfen von dem Rohrverbinder gemäß 1 abgenommen ist,
6 ist ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung eines Ventils und einer Dichtung bei dem Rohrverbinder gemäß 5 darstellt,
7 ist ein vergrößerter Schnitt der Umgebung des Ventils und der Dichtung, wobei ein Zustand während der Installation des Stopfens an dem Rohrverbinder gemäß 5 dargestellt ist,
8 ist ein Schnitt durch einen Rohrverbinder gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
9 ist ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung eines Ventils und einer Dichtung in dem Rohrverbinder gemäß 8 darstellt,
10 ist ein Schnitt durch einen Rohrverbinder gemäß dem Stand der Technik,
11A ist ein Schnitt, der einen Stopfen eines Rohrverbinders gemäß einem anderen Stand der Technik darstellt, und
11B ist ein Schnitt durch eine Buchse, mit welcher der Stopfen gemäß 11A verbunden ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 50 einen Rohrverbinder gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf 1 wird ein Zustand erläutert, in dem ein Stopfen 54 mit einer Buchse 52 verbunden ist.
Wie in den 1 bis 7 dargestellt ist, umfasst der Rohrverbinder 50 eine Buchse (erstes Verbindungselement) 52 aus einem metallischen Material, die an einer Seite (in der Richtung des Pfeils A) in der axialen Richtung angeordnet ist, und einen Stopfen (zweites Verbindungselement) 54, der koaxial an der anderen Seite (in der Richtung des Pfeils B) angeordnet ist, so dass er der Buchse 52 gegenüberliegt. Außerdem umfasst der Rohrverbinder 50 einen Halter 56, der an einem Ende der Buchse 52 angeordnet ist, in welches ein Abschnitt des Stopfens 54 eingesetzt ist, eine Hülse 60, die so an einer äußeren Umfangsfläche des Halters 56 angebracht ist, dass sie diesen umgibt, und die in der axialen Richtung durch die Federkraft einer Rückführfeder 58 verschiebbar ist, und einen Ventilmechanismus 62, der im Inneren der Buchse 52 angeordnet ist und den Verbindungszustand zwischen der Buchse 52 und dem Stopfen 54 schaltet.
Die Buchse 52 umfasst einen ersten Verbinder 64, der an ihrer einen Endseite ausgebildet ist und mit einer nicht dargestellten Rohrleitung oder dgl. verbunden ist, ein sechseckig und säulenförmig geformtes erstes Befestigungselement 66, das angrenzend an den ersten Verbinder 64 vorgesehen ist, und ein Halteelement 68, das an dem anderen Ende der Buchse 52 ausgebildet ist und in der Lage ist, den Halter 56 zu halten.
Außerdem ist in der Buchse 52 eine Anschlussöffnung 70 in einem inneren Abschnitt des ersten Verbinders 64 ausgebildet. Ein Raum 72, dessen Durchmesser sich gegenüber dem Anschluss 70 radial nach außen erweitert, ist im Inneren des ersten Befestigungselements 66 vorgesehen. Der Ventilmechanismus 62 ist in dem Raum 72 angeordnet.
Außerdem ist ein abgestufter Abschnitt 74, dessen Durchmesser gegenüber dem Raum 72 noch weiter erweitert ist, an einer inneren Umfangsfläche des Halteelements 68 der Buchse 52 ausgebildet. Ein Abschnitt einer Dichtung (Dichtelement) 76 ist zwischen dem Stufenabschnitt 74 und dem Halter 56 angeordnet und gehalten.
Außerdem ist ein ringförmiger Vorsprung 78, der in einer radialen Richtung nach außen vorsteht, an dem Halteelement 68 ausgebildet. Der Halter 56 wird mit der Buchse 52 verbunden, indem der Vorsprung 78 in eine konkave Nut 80 des Halters 56 eingesetzt wird (wird später beschrieben).
Die Dichtung 76 weist eine zylindrische Form auf und besteht aus einem elastischen Material, wie Gummi oder dgl.. Sie umfasst einen Körperdichtabschnitt (erster Dichtabschnitt) 82, der an dem gestuften Abschnitt 74 gehalten ist, einen Stopfendichtabschnitt (zweiter Dichtabschnitt) 84, dessen Durchmesser gegenüber dem Körperdichtabschnitt 82 radial nach innen verringert ist, und einen Ventildichtabschnitt (dritter Dichtabschnitt) 86, welcher den Körperdichtabschnitt 82 und den Stopfendichtabschnitt 84 verbindet. Der Körperdichtabschnitt 82 ist an einer Endseite der Dichtung 76 an der Seite der Buchse 52 angeordnet, während der Stopfendichtabschnitt 84 an der anderen Endseite der Dichtung 76 an der Seite des Halters 56 angeordnet ist.
Der Ventildichtabschnitt 86 ist im Querschnitt im Wesentlichen L-förmig gebogen und erstreckt sich mit einem im Wesentlichen konstanten Durchmesser entlang der axialen Richtung, wobei er den Körperdichtabschnitt 82 und den Stopfendichtabschnitt 84 integral miteinander verbindet. Seine äußere Umfangsfläche ist an einem Befestigungsabschnitt 88 angebracht, der an einer inneren Umfangsfläche des Halters 56 vorgesehen ist.
Außerdem umfasst der Ventildichtabschnitt 86 eine Sitzfläche 90, auf welcher ein Ventil 110 des Ventilmechanismus' 62 aufgesetzt werden kann und die in der Nähe des Körperdichtabschnitts 82 vorgesehen ist. Die Sitzfläche 90 ist dem Ventil 110 zugewandt, wobei sie um einen festgelegten Winkel gegenüber der Achse der Dichtung 76 geneigt ist, und weist eine sich verjüngende (konische) Form auf, deren Durchmesser sich in einer Richtung von dem Körperdichtabschnitt 82 zu dem Stopfendichtabschnitt 84 allmählich verringert.
Der Stopfen 54 weist eine zylindrische Form auf und besteht aus einem metallischen Material, so dass beim Einsetzen eines Abschnitts des Stopfens 54 in den Halter 56 und die Buchse 52 der Stopfen 54 mit dem anderen Endabschnitt der Buchse 52 verbunden wird. Der Stopfen 54 besteht aus einem zweiten Verbinder 92, der an seinem einen Ende ausgebildet ist und der mit einer nicht dargestellten Rohrleitung oder dgl. verbunden ist, einem sechseckig geformten zweiten Befestigungselement 94, das angrenzend an den zweiten Verbinder 92 angeordnet ist, und einem Einsatz 96, der an dem anderen Ende ausgebildet ist und dessen Durchmesser gegenüber dem zweiten Befestigungselement 94 verringert ist. Eine Kugelnut 98 ist zwischen dem zweiten Befestigungselement 94 und dem Einsatz 96 vorgesehen, die ringförmig von einer äußeren Umfangsfläche des Stopfens 54 zurückgesetzt ist.
Außerdem ist in dem Stopfen 54 eine Durchgangsöffnung 100 ausgebildet, die in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) durchtritt, so dass dann, wenn der Stopfen 54 mit der Buchse 52 verbunden ist, der Anschluss 70 und der Raum 72 miteinander verbunden werden.
Der Halter 56 hat eine zylindrische Form und besteht aus einem metallischen Material. Ein Endabschnitt des Halters 56 an der Seite der Buchse 52 ist so angeordnet, dass er dem gestuften Abschnitt 74 der Buchse 52 zugewandt ist. Der Körperdichtabschnitt 82 der Dichtung 76 wird zwischen dem Endabschnitt des Halters 56 und der Buchse 52 an dem Stufenabschnitt 74 der Buchse 52 erfasst und gehalten.
Außerdem ist die konkave Nut 80 an einer Endseite des Halters 56 entlang dessen äußerer Umfangsfläche vorgesehen, wobei der Vorsprung 78, der entlang der inneren Umfangsfläche an dem anderen Ende der Buchse 52 ausgebildet ist, in sie eingesetzt ist. Hierdurch wird der Halter 56 in der axialen Richtung gegenüber der Buchse 52 positioniert, wodurch ein verbundener Zustand erreicht wird, in dem seine Verschiebung in der axialen Richtung begrenzt ist.
Außerdem ist der Befestigungsabschnitt 88 an der inneren Umfangsfläche an dem einen Ende des Halters 56 ausgebildet und erweitert sich radial nach außen. Der Ventildichtabschnitt 86 und der Stopfendichtabschnitt 84 der Dichtung 76 sind an dem Befestigungsabschnitt 88 angebracht. Andererseits weist der andere Endabschnitt des Halters 56 einen Flansch 102 auf, der sich radial nach außen erweitert. Eine Mehrzahl von Kugellöchern 104, die voneinander um festgelegte Abstände in der Umfangsrichtung beabstandet sind, ist in der Nähe des Flansches 102 vorgesehen. Mehrere Kugeln 106 sind in die Kugellöcher 104 eingesetzt, so dass sie in einer radialen Richtung des Halters 56 verschiebbar sind. Die Durchmesser der Kugellöcher 104 an der inneren Umfangsseite des Halters 56 sind etwas kleiner ausgebildet. Aus diesem Grunde fallen die Kugeln 106 nicht aus den Kugellöchern 104 in das Innere des Halters 56 heraus, sondern die Kugeln 106 werden in den Kugellöchern 104 gehalten.
Außerdem ist die inneren Umfangsfläche des Halters 56 so ausgebildet, dass sich ihr Durchmesser allmählich von der anderen Endseite auf der Seite des Stopfens 54 zu der Endseite auf der Seite der Buchse 52 verringert. Im Einzelnen ist der Innendurchmesser des Halters 56 von dem anderen Ende zu einem im Wesentlichen zentralen Abschnitt in der axialen Richtung im Wesentlichen konstant und verringert sich von dem zentralen Abschnitt zu seiner einen Endseite allmählich. Das bedeutet, dass die innere Umfangsfläche des Halters 56 eine Form aufweist, die dem Einsatz 96 des Stopfens 54 entspricht, der in das Innere des Halters 56 eingesetzt wird.
Die Hülse 60 hat eine zylindrische Form und besteht aus einem metallischen Material. Sie ist vorgesehen, um die äußere Umfangsfläche des Halters 56 abzudecken. Ein vorstehender Abschnitt 108 ist an der inneren Umfangsfläche der Hülse 60 vorgesehen, der radial nach innen vorsteht. Eine Rückführfeder 58, welche die Hülse 60 in einer Richtung weg von der Buchse 52 vorspannt, ist zwischen dem vorstehenden Abschnitt 108 und dem anderen Ende der Buchse 52 angeordnet. Der vorstehende Abschnitt 108 weist eine Ringform auf und ist den Kugellöchern 104 des Halters 56 und den in den Kugellöchern 104 angebrachten Kugeln 106 zugewandt. Er ist so vorgesehen, dass er an der äußeren Umfangsfläche der Kugeln 106 anliegen kann.
Außerdem wird die Rückführfeder 58 beispielsweise durch eine Spulenfeder mit einem festen Durchmesser und einer Mehrzahl von Windungen gebildet. Die Rückführfeder 58 ist in dem Raum zwischen der inneren Umfangsfläche der Hülse 60 und der äußeren Umfangsfläche des Halters 56 vorgesehen.
Wenn die Hülse 60 durch die Elastizität der Rückführfeder 58 verschoben wird, konfrontiert außerdem der vorspringende Abschnitt 108 die Kugellöcher 104 des Halters 56 und die in den Kugellöchern 104 angebrachten Kugeln 106. Eine Verschiebung der Hülse 60 wird durch Anlage des vorstehenden Abschnitts 108 an einem Flansch 102 des Halters 56 begrenzt. Das bedeutet, dass der Flansch 102 des Halters 56 als Stoppmechanismus dient, der die axiale Verschiebung der Hülse 60 begrenzen kann.
Der Ventilmechanismus 62 umfasst das Ventil 110, das in dem Raum 72 der Buchse 52 vorgesehen und in der axialen Richtung der Buchse 52 verschiebbar ist, sowie eine Ventilfeder 112, die zwischen dem Ventil 110 und einer inneren Wandfläche des Raumes 72 angeordnet ist. Die Ventilfeder 112 drängt das Ventil 110 zu der Seite des Stopfens 54 (in der Richtung des Pfeils B).
Das Ventil 110 ist beispielsweise aus einem metallischen Material geformt und umfasst, wie in den 3 und 4 gezeigt ist, einen Grundkörperabschnitt 114, eine Mehrzahl von Beinen 116a bis 116c, die mit einer festgelegten Höhe von einer Endfläche des Grundkörperabschnitts 114 vorstehen, und ein Sitzelement 118, das radial nach außen von dem Grundkörperabschnitt 114 vorsteht. An dem Grundkörperabschnitt 114 ist eine Endfläche, die dem Stopfen 54 und der Dichtung 76 zugewandt ist, mit flacher Form vorgesehen und erstreckt sich senkrecht zu der Achse. In seiner Mitte ist ein zylindrischer, säulenförmiger Basisabschnitt 119 vorgesehen.
Drei Beine 116a bis 116c sind beispielsweise vorgesehen, die mit gleichen Abständen um den Basisabschnitt 119 voneinander getrennt sind und sich von diesem radial nach außen erstrecken. Die Beine 116a bis 116c sind außerdem so ausgebildet, dass sich ihre Höhe von der Seite des Basisabschnitts 119 allmählich erhöht. Die Höhe der Beine 116a bis 116c ist so geformt, dass eine Stelle, die an dem Ende des Stopfens 54 anliegt, mit einer festen Höhe vorgesehen ist. Anders ausgedrückt erstrecken sich die Beine 116a bis 116c jeweils von einer Umfangskante an einer Endfläche des Grundkörperabschnitts 114 zu dem Zentrum.
Außerdem sind die Beine 116a bis 116c so angeordnet, dass ihre Position an einer äußeren Umfangsseite des Grundkörperabschnitts 114 einen Durchmesser aufweist, der etwa der Gleiche ist wie der des anderen Endes des Stopfens 54, so dass dann, wenn der Stopfen 54 in der Buchse 52 und dem Halter 56 angebracht wird, das andere Ende so vorgesehen ist, dass es an den vorderen Enden der Beine 116a bis 116c anschlägt. Anders ausgedrückt weisen die Beine 116a bis 116c eine säulenförmige Gestalt relativ zu dem Grundkörperabschnitt 114 auf.
Das Sitzelement 118 ist als Flansch ausgebildet, der mit einem festgelegten Durchmesser von der äußeren Umfangsfläche des Grundkörperabschnitts 114 nach außen vorsteht. Eine sich verjüngende Fläche 120 (vgl. 2), die sich in einer Richtung zu den Beinen 116a bis 116c allmählich verjüngt, ist an einer Endfläche an der Seite des Stopfens 54 ausgebildet (in der Richtung des Pfeils B). In einem Zustand, in dem der Stopfen 54 nicht mit der Buchse 52 verbunden ist, nimmt die sich verjüngende Fläche 120 einen Ventil geschlossen Zustand an, in dem die sich verjüngende (konische) Fläche 120 an der Sitzfläche 90 der Dichtung 76 anliegt (vgl. 5). Außerdem weist die andere Endfläche des Sitzelementes 118 eine flache Form auf, an der ein Ende der Ventilfeder 112 angebracht ist.
Andererseits weist die andere Endfläche des Grundkörperabschnitt 114, die dem Anschluss 70 der Buchse 52 zugewandt ist, eine im Querschnitt rechteckige Form auf, wobei ihre äußeren Umfangsseiten durch die Ventilfeder 112 eingesetzt sind.
Die Ventilfeder 112 besteht beispielsweise aus einer Spulenfeder. Ein Ende der Ventilfeder 112 ist an dem Ventilsitzelement 118 des Ventils 110 angebracht, während ihr anderes Ende an einer inneren Wandfläche an einer Verbindungsstelle zwischen dem Raum 72 und dem Anschluss 70 der Buchse 52 angebracht ist. Die Ventilfeder 112 weist eine im Querschnitt sich verjüngende Form auf, deren Durchmesser sich allmählich von einem Ende an der Seite des Ventils 110 zu dem anderen Ende der Ventilfeder 112 erweitert.
Der Rohrverbinder 50 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend werden die Betriebs- und Wirkungsweisen der Erfindung erläutert. Hierzu wird der in 5 gezeigte, nicht verbundene Zustand, in welchem der Stopfen 54 von der Buchse 52 getrennt ist, als ein Ursprungszustand beschrieben.
Wie in den 5 und 6 dargestellt ist, wird in dem Ursprungszustand des Rohrverbinders 50 das Ventil 110 durch die Federkraft der Ventilfeder 112 zu der Seite des Halters 56 (in der Richtung des Pfeils B) gepresst, woraufhin das Sitzelement 118 über die sich verjüngende Fläche 120 an der Sitzfläche 90 der Dichtung 76 anliegt. Außerdem wird die Hülse 60 durch die Federkraft der Rückführfeder 58 in einer Richtung weg von der Buchse 52 (der Richtung des Pfeils B) gedrängt, und der vorspringende Abschnitt 108 der Hülse 60 liegt an der äußeren Umfangsfläche der Kugeln 106, die in dem Halter 56 angebracht sind, an. Hierdurch werden die mehreren Kugeln 106 jeweils zu der inneren Umfangsseite des Halters 56 gepresst, und Abschnitte der Kugeln 106 werden im Inneren des Halters 56 exponiert.
In einem solchen Ursprungszustand wird der Stopfen 54 von der anderen Endseite des Halters 56 an dem Rohrverbinder 50 angebracht. In diesem Fall wird, nachdem die Hülse 60 entgegen der Federkraft der Rückführfeder 58 zu der Seite der Buchse 52 (in der Richtung des Pfeils A) verschoben wurde, zunächst der Stopfen 54 von der Seite des Einsatzes 96 in den Halter 56 eingesetzt.
Außerdem wird durch Pressen des Stopfens 54 in die Buchse 52 (in der Richtung des Pfeils A) der Stopfendichtabschnitt 84 der Dichtung 76 in Gleitkontakt mit der äußeren Umfangsfläche des Einsatzes 96 gebracht, so dass zwischen dem Stopfen 54 und dem Halter 56 ein fluiddichter Zustand hergestellt wird. Anschließend schlägt das Ende des Einsatzes 96 an den Beinen 116a bis 116c des Ventils 110 an, und durch die Beine 116a bis 116c wird das Ventil 110 zu der Seite des Anschlusses 70 (in der Richtung des Pfeils A) der Buchse 52 gepresst.
Als Folge hiervon wird das Ventil 110 entgegen der Federkraft der Ventilfeder 112 verschoben, und das Sitzelement 118 des Ventils 110 trennt sich von der Sitzfläche 90 der Dichtung 76, woraufhin der Raum 72 der Buchse 52 und die Durchgangsöffnung 100 des Stopfens 54 in einen verbundenen Zustand versetzt werden.
Im Einzelnen strömt das Druckfluid, das durch den Anschluss 70 in den Raum 72 eingeführt wird, durch die Zwischenräume zwischen den mehreren Beinen 116a bis 116c des Ventils 110 zu der Seite des Stopfens 54 und dann durch die Durchgangsöffnung 100 des Stopfens 54 zu einer nicht dargestellten Rohrleitung oder dgl., die mit dem Stopfen 54 verbunden ist. Bevor das Ventil 110 von der Sitzfläche 90 der Dichtung 76 abhebt, wird hierbei das Druckfluid, das durch Öffnen des Ventils 110 fließen kann, an einer Leckage zwischen dem Stopfen 54 und dem Halter 56 nach außen gehindert, weil die äußere Umfangsfläche des Stopfens 54 vorab von dem Stopfendichtabschnitt 84 umgeben wird.
Durch Freigabe des gehaltenen Zustands der Hülse 60 wird die Hülse 60 außerdem durch die Federkraft der Rückführfeder 58 zu dem Stopfen 54 (in der Richtung des Pfeils B) verschoben, woraufhin die mehreren Kugeln 106 durch den vorspringenden Abschnitt 108 der Hülse 60 zu der inneren Umfangsseite des Halters 56 gepresst werden. Außerdem werden die Kugeln 106 in die Kugelnut 98, die an der äußeren Umfangsfläche des Stopfens 54 vorgesehen ist, eingesetzt. Hierdurch wird eine Verschiebung des Stopfens 54 in der axialen Richtung gegenüber der Buchse 52 mit dem Halter 56 begrenzt, so dass ein Zustand erreicht wird, in dem der Stopfen 54 mit der Buchse 52 verbunden ist (vgl. 1).
Da der Stopfendichtabschnitt 84 der Dichtung 76 an der äußeren Umfangsfläche des Einsatzes 96 anliegt, tritt hierbei eine Leckage von Druckfluid zwischen dem Einsatz 96 und der Dichtung 76 nicht auf. Gleichzeitig wird eine Leckage von Druckfluid zwischen der inneren Wandfläche der Buchse 52 und dem Ende des Halters 56 durch den Ventildichtabschnitt 86 verhindert.
In dem Fall, dass der Stopfen 54 aus dem Rohrverbinder 50 herausgezogen wird, in dem die Buchse 52 und der Stopfen 54 in der oben beschriebenen Weise verbunden waren, wird dagegen die Hülse 60 erneut entgegen der Federkraft der Rückführfeder 58 gleitend zu der Seite der Buchse 52 (in der Richtung des Pfeils A) verschoben, und der Stopfen 54 wird (in der Richtung des Pfeils B) gezogen, so dass er sich von der Buchse 52 trennt. Als Folge hiervon werden die Kugeln 106, die in die Kugelnut 98 des Stopfens 54 eingesetzt waren, entlang der Kugellöcher 104 radial nach außen gepresst, woraufhin der Zustand, in dem die Verschiebung in der axialen Richtung des Stopfens 54 durch die Kugeln 106 begrenzt war, freigegeben wird. Da eine Druckkraft auf das Ventil 110 verringert wird, wird außerdem gleichzeitig das Ventil 110 durch die Federkraft der Ventilfeder 112 zu der Seite des Stopfens 54 (in der Richtung des Pfeils B) gepresst.
Durch weiteres Bewegen des Stopfens 54 in einer Richtung weg von der Buchse 52 (in der Richtung des Pfeils B) schlägt außerdem das Sitzelement 118 des Ventils 110 an der Sitzfläche 90 der Dichtung 76 an, wodurch die Verbindung zwischen dem Raum 72 der Buchse 52 und dem Inneren des Halters 56 unterbrochen wird. Als Folge hiervon wird in dem Fall, dass auch der Stopfen 54 von der Buchse 52 getrennt wird, das dem Raum 72 der Buchse 52 zugeführte Druckfluid gehalten und tritt nicht nach außen aus.
Da das Sitzelement 118 die sich verjüngende Fläche 120 aufweist, die um einen festgelegten Winkel gegenüber der Achse des Ventils 110 geneigt ist, wie es in 6 gezeigt ist, kann hierbei, wenn das Sitzelement 118 an der Sitzfläche 90 anliegt, die Aufsetzkraft in geeigneter Weise auf eine erste Kraftkomponente F1, die in einer senkrechten Richtung auf die Sitzfläche 90 wirkt, eine zweite Kraftkomponente F2, die in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu der Achse des Ventils 110 wirkt, und eine dritte Kraftkomponente F3, die in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Achse des Ventils 110 wirkt, aufgeteilt werden.
In der oben beschriebenen Weise ist bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine zylindrisch geformte Dichtung 76, die aus einem elastischen Material besteht, mit einem Körperdichtabschnitt 82, der an ihrer äußeren Umfangsseite vorgesehen und zwischen der Buchse 52 und dem Halter 56 gehalten wird, einem Stopfendichtabschnitt 84, der an ihrer inneren Umfangsseite vorgesehen und in der Lage ist, an einer äußeren Umfangsfläche des Stopfens 54 anzuliegen, und einem Ventildichtabschnitt 86, der zwischen dem Körperdichtabschnitt 82 und dem Stopfendichtabschnitt 84 vorgesehen ist und eine Sitzfläche 90 aufweist, auf welcher das Ventil 110 aufsetzen kann, ausgestattet. Im Einzelnen wird mit Hilfe einer einzelnen Dichtung 76 eine Leckage von Druckfluid, das zwischen dem Halter 56 und der Buchse 52 und dem Stopfen 54 vorliegt, verhindert. Während eine Leckage des Druckfluids zwischen der Buchse 52 und dem Halter 56 verhindert wird, kann außerdem eine Leckage von Druckfluid zwischen dem Ventil 110 und dem Ventildichtabschnitt 86 verhindert werden, wenn das Ventil 110 auf dem Ventildichtabschnitt 86 aufsitzt.
Im Vergleich zu einem herkömmlichen Rohrverbinder mit jeweiligen Dichtelementen, die in jedem Bereich angeordnet sind, kann dementsprechend die Zahl der Teile des Rohrverbinders 50 verringert werden. Damit reduzieren sich die Zahl der Montageschritte und die Kosten.
Wenn der Stopfen 54 von der Buchse 52 gelöst wird, weil ein Verbindungszustand nur hergestellt werden kann, nachdem ein fluiddichter Zustand zwischen dem Stopfen 54 und der Buchse 52 hergestellt wurde, kann außerdem eine Leckage von Druckfluid zuverlässig verhindert werden. Dadurch kann das Druckfluid effizienter durch den Rohrverbinder strömen.
Wenn die Buchse 52 und der Stopfen 54 verbunden sind, liegt der Stopfendichtabschnitt 84, der an der inneren Umfangsseite der Dichtung 76 vorgesehen ist, an der äußeren Umfangsfläche des Stopfens 54 an und umgibt diese, wodurch zwischen dem Stopfen 54 und dem Halter 56, der den Stopfen 54 hält, eine Fluiddichtigkeit zuverlässig aufrechterhalten werden kann. Da die Größe der Deformation (Pressweg) des Stopfendichtabschnitts 84 beim Abdichten des Stopfens 54 verringert werden kann, wird insbesondere der Widerstand, der auftritt, wenn der Stopfen 54 in die Buchse 52 eingesetzt wird, geringer. Als Folge hiervon ist keine große Kraft erforderlich, wenn der Stopfen 54 angebracht wird, und der Montage-/Demontagevorgang des Stopfens 54 kann einfacher durchgeführt werden.
Indem das Sitzelement 118, auf welchem das Ventil 110 aufsetzt, mit einer sich verjüngenden Form ausgestaltet wird, die um einen festgelegten Winkel gegenüber der Achse der Dichtung 76 geneigt ist, können außerdem die Festigkeit und der Druckwiderstand verbessert werden, da die Dichtkraft, die von dem Ventil 110 auf die Dichtfläche 90 ausgeübt wird, in geeigneter Weise verteilt wird.
Da das Ventil 110 eine Vielzahl von Beinen 116a bis 116c aufweist, die mit gleichen Abständen an einer Endfläche des Grundkörperabschnitts 114 beabstandet und dem Stopfen 54 zugewandt sind, behindert das Ventil 110 den Strömungsweg des Druckfluides nicht, wenn das Sitzelement 118 des Ventils 110 von der Sitzfläche 90 abgehoben ist und das Druckfluid strömen kann. Dadurch kann das Druckfluid einfacher strömen, wenn es zwischen den Beinen 116a bis 116c hindurchtritt. Als Folge hiervon kann der Druckverlust des Druckfluides in dem Rohrverbinder 50 verringert werden, das Druckfluid kann in effizienter Weise strömen und es lassen sich Energieeinsparungen realisieren.
Als Nächstes wird mit Bezug auf die 8 und 9 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Diejenigen Aufbauelemente, die die gleichen sind wie bei dem Rohrverbinder 50 gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, werden mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Insoweit wird auf die obige Beschreibung verwiesen.
Der Rohrverbinder 150 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Rohrverbinder 50 gemäß der ersten Ausführungsform dahingehend, dass anstelle der einzelnen Dichtung 76 zur Gewährleistung der Fluiddichtigkeit zwischen der Buchse 52, dem Halter 56 und dem Stopfen 54 ein Aufbau verwendet wird, bei dem eine Körperdichtung 152, ein Ringkörper 154 und ein O-Ring 156 eingesetzt werden.
Der Rohrverbinder 150 umfasst die Körperdichtung 152, die an dem gestuften Abschnitt 74 der Buchse 52 gehalten wird. Die Körperdichtung 152 besteht beispielsweise aus einem elastischen Material, wie Gummi oder dgl.. Sie ist ringförmig und weist einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt auf.
Die Körperdichtung 152 umfasst einen ersten Anlageabschnitt 158, der an der Buchse 52 anliegt, einen zweiten Anlageabschnitt 160, der an dem Halter 56 anliegt, einen Sitzabschnitt 162, auf dem das Ventil 110 aufsetzt und der sich von den ersten und zweiten Anlageabschnitten 158 und 160 radial nach innen erweitert, und einen Vorsprung 164, der in einer Richtung weg von dem Sitzabschnitt 162 vorsteht. Der Vorsprung 164 steht zu der Seite des Stopfens 54 (in der Richtung des Pfeils B) vor und kann entlang einer inneren Umfangsfläche des Halters 56 gleiten.
Die ersten und zweiten Anlageabschnitte 158, 160 sind an einem äußeren Umfangsbereich der Körperdichtung 152 vorgesehen und werden zwischen dem gestuften Abschnitt 74 der Buchse 52 und dem Halter 56 erfasst und gehalten.
Der Sitzabschnitt 162 ist im Querschnitt kreisbogenförmig zurückgesetzt und so geformt, dass das Sitzelement 118 des Ventils 110 auf ihm aufsetzen kann.
Der Ringkörper 154 besteht beispielsweise aus einem metallischen Material und hat einen L-förmigen Querschnitt. Der Ringkörper 154 tritt in Eingriff mit dem Vorsprung 164 der Körperdichtung 152. Aufgrund dieses Aufbaus sind die innere Umfangsfläche des Ringkörpers 154 und die innere Umfangsfläche der Körperdichtung 152 im Wesentlichen entlang der gleichen Fläche ausgebildet.
Der O-Ring 156 besteht aus einem elastischen Material, wie Gummi oder dgl., und wird an einer inneren Umfangsfläche des Halters 56 gehalten, wobei er ebenfalls zwischen dem Ringkörper 154 aufgenommen und in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) des Rohrverbinders 150 gehalten wird.
Im Einzelnen wird durch den metallischen Ringkörper 154, der als eine Dichtung für den Rohrverbinder 150 dient, zwischen der Körperdichtung 152 und dem O-Ring 156 eine Deformation der Körperdichtung 152 und des O-Rings 156 verhindert. Anders ausgedrückt dient der Ringkörper 154 als ein Deformationsverhinderungsmechanismus, mit dem eine elastische Deformation der Körperdichtung 152 und des O-Rings 156 zuverlässig verhindert werden kann.
Als Folge hiervon wird die Fluiddichtigkeit zwischen der Buchse 52 und dem Halter 56 durch die Körperdichtung 152 zuverlässig aufrechterhalten, wodurch eine gewünschte Dichtfunktion erreicht werden kann. Gleichzeitig wird die Fluiddichtigkeit zwischen dem Halter 56 und dem Stopfen 54 durch den O-Ring 156 zuverlässig aufrechterhalten, so dass auch hier die gewünschte Dichtfunktion erreicht werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2732017 [0003, 0007]
- JP 58-041430 [0006, 0008]

Claims

Rohrverbinder mit: einem ersten Verbindungselement (52), einem Halter (56), der integral mit dem ersten Verbindungselement (52) verbunden ist, einem zweiten Verbindungselement (54), das verbindbar und lösbar im Inneren des Halters (56) angebracht ist, einem Ventilmechanismus (62), der im inneren des ersten Verbindungselements (52) angeordnet ist, wobei der Ventilmechanismus einen Strömungszustand eines Druckfluides, das zwischen dem ersten Verbindungselement (52) und dem zweiten Verbindungselement (54) angeordnet ist, schalten kann, und einem Dichtelement (76) mit einem ersten Dichtabschnitt (82), der zwischen dem ersten Verbindungselement (52) und dem Halter (56) gehalten wird, einem zweiten Dichtabschnitt (84), der an dem zweiten Dichtelement (54) anliegen kann, und einem dritten Dichtelement (86), auf welchem ein Ventilkörper (110) des Ventilmechanismus' (62) aufsetzbar ist.
Rohrverbinder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Sitzelement (118), das in der axialen Richtung im Inneren des ersten Verbindungselements (52) verschiebbar vorgesehen ist, wobei das Sitzelement (118) auf dem dritten Dichtabschnitt (86) aufsetzbar ist, und Beine (116a bis 116c), die dem zweiten Verbindungselement (54) zugewandt sind und zu einer Seite des zweiten Verbindungselements (54) vorstehen, wobei an dem Sitzelement (118) eine Seitenfläche, die an dem dritten Dichtabschnitt (86) anlegt, eine sich verjüngende Form aufweist, die um einen festgelegten Winkel gegenüber einer Achse des Ventilkörpers (110) geneigt ist.
Rohrverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Sitzelement (118) eine Anlagefläche (120), die an dem dritten Dichtabschnitt (86) anliegt, mit einer sich verjüngenden Form ausgebildet ist, welche um einen festgelegten Winkel gegenüber einer Achse des Ventilkörpers (110) geneigt ist, und dass der dritte Dichtabschnitt (86) eine sich verjüngende Sitzfläche (90) entsprechend dem Sitzelement (118) aufweist, die um einen festgelegten Winkel gegenüber einer Achse des Dichtelements (76) geneigt ist.
Rohrverbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Dichtabschnitt (84) ringförmig ausgebildet ist und an einer äußeren Umfangsfläche des zweiten Dichtelements (54) anlegen kann.
Rohrverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Beine (116a bis 116c) von einer Mitte des Ventilkörpers (110) radial nach außen und ausgehend von der Mitte in einer Umfangsrichtung erstrecken, wobei sie voneinander gleiche Winkelabstände aufweisen.
Rohrverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilkörper (110) und dem ersten Verbindungselement (52) eine Feder (112) vorgesehen ist, um den Ventilkörper (110) zu der Seite des zweiten Verbindungselements (54) zu drängen.
Rohrverbinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sitzelement (118) so angeordnet ist, dass es von einer äußeren Umfangsfläche eines Grundkörperabschnitts (114) des Ventilkörpers (110) radial nach außen vorsteht, und dass eine andere Seitenfläche gegenüber der einen Seitenfläche des Sitzelements (118) ein Ende der Feder (112) hält.