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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schlauchkupplung, insbesondere zur Verwendung in chemischen Prozessanlagen, wie beispielsweise Reaktoren zur Herstellung von biotechnologischen Vor-, Zwischen- oder Endprodukten.
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Bei derartigen Einsatzgebieten ist es besonders wichtig, dass sämtliche Verbindungen auch unter extremen Druckbedingungen, sowohl bei Über- als auch bei Unterdruck, stets fluiddicht gehalten werden, damit unter Umständen toxische Fluide nicht austreten oder Keim eindringen können, die schwere Schädigungen für Mensch oder das Produkt nach sich ziehen könnten. Es ist daher ein ständiges Erfordernis beim Einsatz von Schlauchkupplungen in derartigen Prozessanlagen, dass sich diese unter bestimmten Bedingungen nicht ungewollt lösen.
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Die aus dem Stand der Technik bekannte klassische Schlauchkupplung weist einen Bajonettverschluss mit zwei Kupplungsteilen auf, wobei ein Kupplungsteil mit zwei Krallen versehen ist, die in zwei Aussparungen des gegenüberliegenden anderen Kupplungsteils eingreifen. Hierzu weist jede Kralle eine innenliegende Rampe auf, auf der die Kralle gleitend verschieblich gelagert ist und die an ihrem Ende ein Element für ein Einrasten für jede Kralle besitzt. Konstruktiv sind derartige Schlauchkupplungen jedoch eher umständlich konzipiert und in ihrer Herstellung teuer. Darüber hinaus werden sie meist aus Metall hergestellt und besitzen daher ein erhebliches Gewicht, was die Handhabung zu Zwecken eines schnellen Verbindens oder Lösens der Schlauchkupplung erschwert.
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Um die mit einer derartigen Schlauchkupplung verbundenen Probleme zu beheben, wurden im Stand der Technik Schlauchkupplungen vorgeschlagen, welche sich aus Kunststoff herstellen lassen und demzufolge ein geringeres Gewicht besitzen.
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So schlägt beispielsweise das
Deutsche Gebrauchsmuster Nr. 20 2006 012 114.5 eine Schlauchkupplung vor, bei welcher an einem Kupplungsteil der Schlauchkupplung eine sogenannte Riegelfalle ausgebildet ist. Diese Riegelfalle wird durch zwei in dem Gehäuse des Kupplungsteils ausgeformte Wippen gebildet, die über eine entsprechende Lagerung kippbar gelagert sind und mit ihrem einen den Riegel bildenden freien Ende ein entsprechendes Rastelement an dem entsprechend komplementären Kupplungsteil hintergreifen und so eine verliersichere Rastverbindung ausbilden. Das Rastelement des anderen Kupplungsteils ist daher idealerweise als ein umlaufender Ring ausgebildet. Zum Lösen der so ausgebildeten Schlauchkupplung muss der Benutzer lediglich die Wippen niederdrücken, so dass das freie Ende des Riegels den Ring des anderen Kupplungsteils nicht mehr hintergreift und so der Benutzer beide Kupplungsteile auseinander ziehen kann. Eine derartige Schlauchkupplung ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass diese Wippen versehentlich betätigt werden könnten und sich dadurch die Rastverbindung aufhebt, wodurch insbesondere beim Durchfluss von Fluiden unter Druck die Gefahr besteht, dass die Schlauchkupplung durch relatives Verschieben der beiden Kupplungsteile zueinander undicht wird.
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Um ein Lösen einer solchen Schlauchkupplung durch versehentliches Betätigen der Wippen auszuschließen, schlägt das
Deutsche Gebrauchsmuster Nr. 20 2007 004 452.6 vor, an einem Kupplungsteil einen diesbezüglich drehbaren, jedoch in Axialrichtung unverschiebbaren Sicherungsring vorzusehen. Durch Drehen des Sicherungsrings untergreifen entsprechende Nasen des Sicherungsrings das dem Riegel gegenüberliegende Ende der Wippe, auf welches der Benutzer drückt, so dass die Wippe nicht gekippt werden kann und demzufolge kein Lösen der Rastverbindung möglich ist.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Schlauchkupplung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine erhöhte Sicherheit bei gleichzeitig noch weiter vereinfachter Handhabung gewährleistet ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Schlauchkupplung mit zwei miteinander fluiddicht verbindbaren Kupplungselementen für Schlauchanschlüsse, wobei ein erstes Kupplungselement an seinem Umfang betätigbare Wippen aufweist, die mit entsprechenden Rastelementen an dem zweiten Kupplungselement eine lösbare Rastverbindung eingehen, und wobei eines der Kupplungselemente ein verstellbares Sicherungselement aufweist, das in einer ersten Stellung die Wippen in ihrer Einraststellung blockiert und in einer zweiten Stellung die Wippen zum Betätigen freigibt, wobei das erste Kupplungselement ein Anschlusselement für einen Schlauch und eine auf diesem Anschlusselement drehbar gelagerte Hülse aufweist, wobei die Wippen in der Hülse angeordnet sind. Der wesentliche Kern der Erfindung besteht darin, dass das Anschlusselement umfänglich radial abstehende Vorsprünge in einer solchen Position aufweist, dass durch relatives Verdrehen der Hülse gegenüber dem Anschlusselement die Vorsprünge die Wippen untergreifen und dadurch blockieren.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind das Anschlusselement und die Hülse miteinander verrastbar. Hierzu weist das Anschlusselement und die Hülse jeweils zumindest einen Flanschabschnitt auf, wobei die Flanschabschnitte beider Elemente jeweils mit Rastelementen versehen sind, die miteinander zum Ausbilden einer entsprechenden Rastverbindung zusammenwirken können. Durch gegenseitiges Verdrehen der beiden Flanschabschnitte, indem die Hülse gegenüber dem Anschlusselement verdreht wird, kommen die Rastelemente miteinander in Eingriff. Dadurch wird eine Rastverbindung in Umfangsrichtung ausgebildet.
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In einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung weisen sowohl das Anschlusselement als auch die Hülse jeweils einen Anschlag auf, der eine relative Verdrehung der Hülse gegenüber dem Anschlusselement begrenzt. Die Anschläge sind dabei in einer jeweils solchen Position vorgesehen, dass diese die Drehung beider Elemente zueinander so begrenzen, dass die an den Flanschabschnitten jeweils vorgesehenen Rastelemente zusammenwirken können.
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Vorteilhaft sind diese Anschläge auch so zueinander angeordnet, dass diese genau dann gegeneinander zum Anliegen kommen, wenn die Vorsprünge des Anschlusselements die Wippen der Hülse untergreifen.
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Des Weiteren können die Anschläge jeweils so ausgebildet sein, dass sie ein gemeinsames Sicherungselement aufnehmen können. Beispielsweise können die Anschläge mit einer Durchgangsöffnung versehen werden, durch die eine Plombe oder ein Kabelbinder geführt werden kann, so dass ein unbeabsichtigtes Drehen der Hülse gegenüber dem Anschlusselement verhindert wird.
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Gemäß der Erfindung sind die Wippen aus der Hülse einstückig ausgeformt und an einer in der Hülse ausgeformten Torsionswelle kippbar gelagert.
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Das Anschlusselement kann des Weiteren einen umlaufenden Flanschring aufweisen, der im zusammengebauten Zustand der Schlauchkupplung genau unterhalb der Torsionswelle verläuft, das heißt wenn das Anschlusselement mit der Hülse verrastet ist. Hierdurch werden die betätigbaren Wippen stabilisiert.
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Gemäß der Erfindung weist das Anschlusselement des Weiteren einen inneren radialen Absatz auf, an welchem die Stirnseite des zweiten Kupplungselements zur Auflage kommt, wenn die Rastelemente des zweiten Kupplungselements mit den Wippen der Hülse verrastet sind. Durch eine so vorgenommene Dimensionierung der Bauteile ist der axiale Verschiebeweg des zweiten Kupplungselements gegenüber dem Anschlusselement eindeutig festgelegt und ein Benutzer weiß, dass die verriegelbare Position beider Elemente zueinander erreicht ist, wenn kein relatives axiales Verschieben mehr möglich ist.
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Im Anschluss an diesen inneren radialen Absatz weist das Anschlusselement einen entsprechenden Zylinderabschnitt auf, in welchem zumindest ein Dichtungselement an dem zweiten Kupplungselement aufgenommen wird. Idealerweise sind zwei Dichtringe in Folge vorgesehen, um eine ausreichend fluiddichte Verbindung herzustellen.
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Sämtliche Bauteile der Schlauchkupplung sind idealerweise aus einen transparenten Kunststoff hergestellt, wodurch die Schlauchkupplung insgesamt ein geringes Gewicht besitzt und darüber hinaus eine visuelle Kontrolle der ausgebildeten Kupplung und des durch diese fließenden Fluids ermöglicht.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung der ausgebildeten Schlauchkupplung gemäß der Erfindung;
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2 eine perspektivische Darstellung der ausgebildeten Schlauchkupplung gemäß der Erfindung;
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3 eine perspektivische Darstellung des mit einem Anschlusselement verbundenen zweiten Kupplungselements; und
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4 in perspektivischer Darstellung eine auf dem Anschlusselement aufschiebbare Hülse.
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In den 1 und 2 ist die Schlauchkupplung gemäß der Erfindung jeweils in ihrem zusammengebauten Zustand gezeigt.
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Diese Schlauchkupplung besteht aus einem Anschlusselement 1 für einen Schlauch und einem dazu komplementären zweiten Kupplungselement 2.
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Das Anschlusselement 1 ist von einer Hülse 3 umgeben, die mit dem Anschlusselement 1 nicht verbunden ist und demzufolge auf diesem drehbar gelagert ist.
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Die Hülse 3 weist in ihrer Mantelfläche zwei einander gegenüberliegende Wippen 4 auf, die einstückig in dieser Mantelfläche ausgeformt sind und an einer Torsionswelle 5 kippbar gelagert sind. Hierdurch werden Kippschalter ausgebildet, die an einem Tasterende 6 (symbolisch durch den Pfeil dargestellt) druckbetätigbar sind.
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Wie in 1 zu erkennen ist, weisen die Wippen 4 an ihren den Tasterenden 6 gegenüberliegenden Enden Riegel bzw. Nasen 7 auf, die ein an dem zweiten Kupplungselement 2 angeformtes Rastelement, vorzugsweise in der Form eines umlaufenden Rings 8 axial hintergreifen und so eine verliersichere Rastverbindung zwischen der Hülse 3 und dem zweiten Kupplungselement 2 ausbilden.
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Die Hülse weist Flanschabschnitte 9 auf, und zwischen den Flanschabschnitten 9 entsprechende Ausnehmungen 10, wie in 4 zu erkennen ist.
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In analoger Weise weist das Anschlusselement Flanschabschnitte 11 und dazwischen liegende Ausnehmungen 12 auf, wie dies die 3 wiedergibt.
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Wie insbesondere in 2 zu erkennen ist, sind die Flanschabschnitte 9 und Ausnehmungen 10 der Hülse 3 auf der einen Seite und die Flanschabschnitte 11 und Ausnehmungen 12 des Anschlusselements 1 auf der anderen Seite so zueinander angeordnet, dass in einer bestimmten Winkelstellung der Hülse 3 zu dem Anschlusselement 1 die jeweiligen Flanschabschnitte 9 und 11 die entsprechenden Ausnehmungen 12 bzw. 10 durchgreifen können und dadurch die Hülse 3 auf dem Anschlusselement 1 axial verschieblich ist.
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Die Flanschabschnitte 11 des Anschlusselements 1 weisen Rastelemente 13 in Form von zwei Nasen auf. In entsprechender Weise weisen die Flanschabschnitte 9 der Hülse 3 nasenartige Rastelemente 14 auf.
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Wie in 2 zu erkennen ist, wirken die Rastelemente 13 und 14 zusammen, indem die Hülse 3 auf dem Anschlusselement 1 verdreht wird. Hierdurch wird eine in Umfangsrichtung drehfeste Rastverbindung ausgebildet.
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Das Anschlusselement 1 weist einen Anschlag 15 auf, ebenso wie die Hülse 3 einen Anschlag 16 aufweist. Die Anschläge 15 und 16 sind so zueinander angeordnet, dass bei einem Ausbilden der Rastverbindung zwischen den Rastelementen 13 und 14 die Anschläge 15 und 16, wie die 2 zeigt, zum Anliegen kommen. Hierdurch wird der Verdrehweg der Hülse 3 gegenüber dem Anschlusselement 1 begrenzt.
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Gemäß der Erfindung sind die Anschläge 15 und 16 jeweils mit einer Durchgangsöffnung 17 versehen, die das Einführen einer Plombe oder eines Kabelbinders gestattet, um die zwischen der Hülse 3 und dem Anschlusselement 1 ausgebildete Verbindung zusätzlich zu sichern.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt in einem integrierten Sicherungselement.
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Das Anschlusselement 1 weist axial vorstehende Vorsprünge 18 auf, wie die 1 und 3 zeigen. Befindet sich die Hülse 3 gegenüber dem Anschlusselement 1 in der, wie in 2 gezeigt, endgültigen verrasteten Stellung, untergreifen diese axialen Vorsprünge 18 das Tasterende 6 der Wippen 4, wie dies insbesondere in der Querschnittsdarstellung der 1 zu erkennen ist. Hierdurch wird es unmöglich, versehentlich die Wippen 4 niederzudrücken und dadurch die zwischen den Nasen 7 und dem Ring 8 ausgebildete Rastverbindung zu lösen, so dass das zweite Kupplungselement 2 in Axialrichtung gegenüber dem Anschlusselement 1 wieder verschiebbar wäre.
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Insbesondere um die Montage der erfindungsgemäßen Schlauchkupplung zu erleichtern, weist das Anschlusselement 1 einen radialen Absatz 19 auf, auf welchem das freie Stirnende des zweiten Kupplungselements 2 zur Auflage kommt. Durch diesen radialen Absatz 19 wird der axiale Verschiebeweg des zweiten Kupplungselements 2 festgelegt, wobei die axialen Dimensionen des Anschlusselements 1 mit dem radialen Absatz 19 und des zweiten Kupplungselements 2 genau so festgelegt sind, dass die Nasen 7 der Wippen 4 den Ring 8 des zweiten Kupplungselements 2 hintergreifen können.
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Axial anschließend an den radialen Absatz 19 weist das Anschlusselement 1 des Weiteren einen Zylinderabschnitt 20 auf, in welchem das zweite Kupplungselement 2 mit entsprechenden Dichtungselementen, die in umlaufenden Ringen 21 eingelegt sind (in der 1 nicht gezeigt), eingreift, um eine fluiddichte Verbindung zwischen diesen beiden Elementen auszubilden.
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Das Anschlusselement 1 weist im Bereich seines Zylinderabschnitts 20 des Weiteren einen umlaufenden Ring 22 auf, der ausgelegt ist, im zusammengebauten Zustand der Schlauchkupplung exakt unterhalb von den Torsionswellen 5 der Wippen 4 zu liegen, so dass die Kippbarkeit der Wippen 4 im zusammengebauten Zustand eine zusätzliche Stabilisierung erfährt.
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Das Anschlusselement 1, die Hülse 3 und das zweite Kupplungselement 2 mit sämtlichen Bauteilen können idealerweise einstückig hergestellt werden, wobei insbesondere Kunststoff zum Einsatz kommen soll, so dass das Gewicht der Gesamtordnung gering gehalten wird.
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Die Schlauchkupplung gemäß der Erfindung zeichnet sich durch die Vorteile aus, dass einerseits eine sichere fluiddichte Verbindung realisierbar ist, die nicht versehentlich gelöst werden kann, und dass andererseits, sollte die Verbindung gelöst werden müssen, über einfache Rastverbindungen und leicht betätigbare Wippen bzw. Riegel für den Benutzer ein einfaches Trennen der Verbindung möglich ist.
