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Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung zum Anschließen zweier zum Führen von Fluid geeigneter Leitungen aneinander, mit einem Gehäuse, welches ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil aufweist, wobei das erste Gehäuseteil eine erste Einführöffnung für die erste Leitung und das zweite Gehäuseteil eine zweite Einführöffnung für die zweite Leitung aufweist, wobei die beiden Gehäuseteile aneinander anschließen und einen durchgehenden und nach außen abgedichteten Weg für das Fluid von der ersten Einführöffnung zur zweiten Einführöffnung bilden, wobei die beiden Gehäuseteile relativ zueinander bei weiterhin durchgehendem und nach außen abgedichtetem Weg um eine Drehachse drehbar sind, und wobei das erste Gehäuseteil ein erstes Verbindungselement und das zweite Gehäuseteil ein zweites Verbindungselement aufweisen und die beiden Verbindungselemente zusammenwirken.
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Bei dem Transport und der Verteilung von Gas, Trinkwasser, Abwasser und anderen Fluiden werden Rohrleitungen, Armaturen, Formstücke und Fittinge aus unterschiedlichen Werkstoffen eingesetzt. Benötigt für derartige Transport- und Verteilungsanlagen werden auch Kupplungseinrichtungen, mit denen verschiedene Leitungen aneinander angeschlossen werden. Die Verbindung der verschiedenen Rohrleitungen, Armaturen, Formstücke oder Kupplungseinrichtungen miteinander kann durch Schweißen bei schweißbaren Werkstoffen und/oder durch spezielle Formstücke und Verbindungsfittinge erfolgen. Hierfür gibt es zahlreiche Elemente, die in der Praxis erfolgreich eingesetzt werden.
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So stellt sich bei Heißwasser und aggressiven Flüssigkeiten die Aufgabe, eine flüssigkeitsdichte Verbindung zweier Rohrleitungen zur Verfügung zu stellen, für die als Lösung in der
DE 90 11 772 U1 eine mit einem Innengewinde versehene Überwurfmutter vorgeschlagen wird.
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Ganz andere Probleme treten bei Leitungen auf, die miteinander gekoppelt werden sollen, gleichwohl aber eine Relativbewegung zwischen den einzelnen Leitungsabschnitten ermöglichen sollen. Aus der
US-PS 2,269,431 ist dafür ein U-förmiges Element bekannt, bei dem die einzelnen Leitungsabschnitte in steckerförmige Bereiche des U-förmigen Elementes eingesteckt werden.
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Ein spezielles Problem tritt dann auf, wenn zwei Leitungen aneinander angeschlossen werden sollen, die zusätzlich in dem Anschlussbereich eine Verdrehung gegeneinander ermöglichen sollen. Diese Problemstellung tritt dann auf, wenn während Sanierungsarbeiten Komponenten einer größeren Anlage nachträglich ausgetauscht werden sollen, da dann drehbare Verbindungen von zwei Leitungen miteinander den Montageaufwand reduzieren können, um den Aufbau von Spannungen während des Austausches vom Komponenten so klein wie möglich zu halten.
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Ein Beispiel ist auch in der
EP 1 584 757 A2 näher beschrieben. Dort ist eine in der Praxis sehr erfolgreich eingesetzte Schachteinrichtung vorgeschlagen worden, in der sich eine Leitungsanordnung für Fluide besonders platzsparend unterbringen lässt. Diese Leitungsanordnung aus einer Vielzahl einzelner Leitungsstücke, die aneinandergesetzt sind, kann innerhalb des Schachtes bei Wartungszwecken durch eine sehr geringe lichte Weite des Schachtes nach oben geholt werden, um etwa auf dem Boden des Schachtes unzugänglich liegende Armaturen innerhalb des Leitungsstranges ablesen, kontrollieren, warten oder austauschen zu können. Damit dies alles möglich wird, müssen die einzelnen Leitungsabschnitte relativ zueinander drehbar ausgebildet sein, wofür in der
EP 1 584 757 A2 auch ein Vorschlag unterbreitet ist.
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Während die Leitungsabschnitte bei dieser Konzeption ebenso wie auch sonst in der Praxis häufig aus Kunststoff bestehen, ist der Bereich der Kupplungseinrichtungen, mit denen solche Leitungen und Leitungsabschnitte aneinander angeschlossen werden, üblicherweise aus Metall gefertigt. Die geringere Materialfestigkeit von Kunststoffwerkstoffen, verglichen mit metallischen Werkstoffen führt dazu, dass aufgrund der deutlich kleineren Baumaße der stabileren metallischen Werkstoffe die Komponenten solcher Kupplungseinrichtungen in der Praxis stets aus Metall bestehen. Da die metallischen und zueinander drehbaren Komponenten bei den Drehungen entsprechenden physikalischen Belastungen ausgesetzt sind, wird dies für erforderlich gehalten.
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Werden nun derartige Kupplungseinrichtungen oder Fittinge im Zusammenhang mit Leitungen aus Kunststoff eingesetzt, beispielsweise mit Rohrleitungen aus Polyethylen, so werden zusätzlich noch Übergangsfittinge vom Kunststoff der Rohrleitung zum Metall der Kupplungseinrichtung erforderlich.
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Die Verdrehbarkeit der Kupplungseinrichtung, die dementsprechend aus Metall sein muss, führt also zu einem erheblichen zusätzlichen Aufwand, um diese Kupplungseinrichtung dann wieder mit Kunststoffrohren verbinden zu können. Es werden weitere Bauteile benötigt, was zu höheren Kosten führt und natürlich auch weitere Verbindungsstellen schafft. Diese weiteren Verbindungsstellen sind wiederum eine potentielle Fehlstelle. Außerdem entsteht durch diese zusätzlichen Bauteile wiederum ein größeres Baumaß, was gerade durch die Verwendung von Metall als Werkstoff für die Kupplungseinrichtungen vermieden werden sollte. Größere Baumaße sind grundsätzlich bei derartigen Elementen unerwünscht, da sie die Verwendbarkeit einer entsprechenden Installation einschränken.
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Es besteht also ein erhebliches Interesse an einer Verbesserung dieser Situation.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kupplungseinrichtung vorzuschlagen, mit der zwei aus Kunststoff bestehende Leitungen aneinander angeschlossen werden können, wobei die beiden Leitungen relativ zueinander drehbar sein sollen und das Baumaß nach Möglichkeit gering sein sollte, ohne die Zuverlässigkeit der Verbindung zu reduzieren.
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Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Kupplungseinrichtung mit der Erfindung dadurch gelöst, dass das erste Gehäuseteil aus Kunststoff besteht, dass das zweite Gehäuseteil aus Kunststoff besteht, dass das erste Verbindungselement ein metallisches ringförmiges Element ist, welches an dem ersten Gehäuseteil benachbart zum zweiten Gehäuseteil ringförmig um den Weg für das Fluid und um die Drehachse angebracht ist, dass das zweite Verbindungselement ein metallisches ringförmiges Element ist, welches an dem zweiten Gehäuseteil benachbart zum ersten Gehäuseteil ringförmig um den Weg und um die Drehachse angebracht ist, dass die beiden Verbindungselemente ringförmig ineinandergreifen, aber relativ zueinander um die Drehachse drehbar sind, dass die beiden Verbindungselemente relativ zu ihren jeweiligen Gehäuseteilen in Achsrichtung der Drehachse unverschiebbar sind, dass zumindest eines der beiden Verbindungselemente relativ zu seinem Gehäuseteil unverdrehbar ist, und dass eine oder beide Einführöffnungen mit Heizelementen zur Verschweißung von Leitung und Gehäuseteil ausgestattet sind.
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Die Kupplungseinrichtung besteht nunmehr erfindungsgemäß zu einem erheblichen, ja zum eindeutig größten Teil aus Kunststoff als Werkstoff. Dies gilt insbesondere für die Gehäuseteile mit ihren Einführöffnungen, in die die Kunststoffleitungen eingeführt werden können.
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Dieses Einführen kann ein Einstecken oder ein Einschrauben oder eine andere Form des Verknüpfens sein.
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Das bedeutet, dass die beiden Leitungen mit ihrem jeweiligen Gehäuseteil direkt, das heißt also ohne weitere Bauteile, stoffschlüssig verbunden werden können, beispielsweise auch durch Schweißen oder Kleben.
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Die beiden Gehäuseteile selbst sind von der zur Verfügungstellung der Drehbewegung vollständig entlastet. Sie stoßen bevorzugt lediglich stumpf aneinander und übernehmen die Aufgabe, in sich den Weg bereitzuhalten, durch den das Fluid von der einen Leitung durch die Kupplungseinrichtung mit den beiden Gehäuseteilen zu der anderen Leitung strömt.
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Die Drehbewegung der beiden Gehäuseteile relativ zueinander wird dagegen von zwei metallischen, ringförmigen Verbindungselementen bereitgestellt. Diese beiden Elemente sind also aus Metall, können somit den durch die Drehung auftretenden Kräften und Belastungen widerstehen und sind auch mechanisch darauf ausgelegt, miteinander zusammenzuwirken.
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Beide metallischen Verbindungselemente sind ringförmig und greifen ringförmig ineinander ein, wobei die Ringe um den Weg und um die Drehachse herum angeordnet sind.
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Die beiden metallischen Verbindungselemente sind insbesondere nicht in Berührung mit den Leitungen und stören daher nicht die Befestigung und Kontaktbildung zwischen den Kunststoffleitungen und den (Kunststoff-) Gehäuseteilen.
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Stattdessen ist je eines der beiden Verbindungselemente an einem der beiden Gehäuseteile angebracht. Diese Anbringung ist relativ unkritisch. Es stört nicht, dass bei der Verbindung dieses metallischen Teiles mit dem Kunststoff des Gehäuseteiles materialbedingt keine stoffschlüssige Verbindung möglich ist. Die Verbindungselement können bei der Herstellung der Kupplungseinrichtung bereits im Gehäuse eingebettet werden. Der Übergang von Metall auf Kunststoff kann also durch Formgebung dieser Teile formschlüssig, auszugsicher und sofern gewünscht drehfest miteinander hergestellt und abgedichtet werden.
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In einer Ausführungsform sind beide Verbindungselemente jeweils mit ihren Gehäuseteilen sowohl drehfest als auch unverschiebbar, also vollständig fest verbunden.
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Sie greifen jedoch ineinander ein. Das bedeutet, dass bei einer Drehung der beiden Gehäuseteile um die Drehachse nur die beiden Verbindungselemente miteinander und ineinander zusammenwirken und die stumpf aneinander stoßenden Gehäuseteile relativ zueinander drehen, ohne dass sich der Abstand der Gehäuseteile voneinander ändert, sodass also das Fluid vollkommen dicht durch den Weg hindurchströmen kann, obwohl gerade eine Drehung der beiden Gehäuseteile relativ zueinander stattfindet.
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Diese Konfiguration ist sehr stabil und in vielen Anwendungsfällen auch gewünscht.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass nur eines der beiden Verbindungselemente derart fest, drehfest und unverschiebbar mit seinem Gehäuseteil verbunden ist, während das andere Verbindungselement mit seinem Gehäuseteil zwar unverschiebbar, jedoch drehbar verbunden ist.
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Diese Möglichkeit wird vorgesehen, um ein Fügen der einzelnen Teile zueinander bis zu einer vorgesehenen Einschraubtiefe unabhängig von der Reibung der Drehverbindung sicherstellen zu können.
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Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus dass das erste Gehäuseteil mit dem in ihm verlaufenden Abschnitt des Weges eine Biegung, insbesondere eine Biegung um 90°, aufweist, dass das zweite Gehäuseteil mit dem in ihm verlaufenden Abschnitt des Weges eine Biegung, insbesondere eine Biegung um 90°, aufweist, und dass die beiden Gehäuseteile so relativ zueinander um die Drehachse drehbar sind, dass die Einführöffnungen in die gleiche Richtung oder annähernd die gleiche Richtung zeigen.
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Eine solche Konfiguration ermöglicht es, nicht nur eine räumliche Drehung ähnlich wie in der bereits erwähnten
EP 1 584 757 A2 vorzunehmen, sondern es ist auch möglich, beide Gehäuseteile relativ zueinander so auszurichten, dass die Leitungen von der gleichen Seite aus eingeführt werden und sich die Verbindungselemente auf der davon abgewandten Seite und somit besonders gut zugänglich befinden.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil aus einem thermoplastischen Kunststoffwerkstoff aufgebaut und/oder im Spritzgussverfahren hergestellt sind.
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Bei einer Herstellung im Spritzgießverfahren entsteht zusätzlich ein gewisser Reibschluss beziehungsweise Kraftschluss zwischen den Materialien aufgrund der Schrumpfungsprozesse des Kunststoffmaterials, was die Auszugsicherheit weiter erhöht.
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Der verbleibende Reib- und/oder Kraftschluss an den Kontaktflächen der beiden Gehäuseteile wird durch eine geringe Oberflächenrauheit und durch eine Bearbeitung entlang der Bewegungs- und Drehungsrichtung minimiert.
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Weiter wird es bevorzugt, wenn die Verbindungselemente sich am äußeren Umfang der Gehäuseteile befinden. Auf diese Weise tritt keine Beeinträchtigung des Durchflusses des Fluides aufgrund von Querschnittsverengungen ein. Darüber hinaus wird auch Medienkontakt vermieden, der im Trinkwasser etwa zu einer Korrosion der metallischen Werkstoffe führen könnte und der andererseits auch zu einer Abgabe von Stoffen wie etwa Blei führen könnte.
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Weiter ist es bevorzugt wenn eine oderbeide Einführöffnungen mit Heizelementen zur Verschweißung von Leitung und Gehäuseteil ausgestattet sind.
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Diese Anschlüsse in den Gehäuseteilen direkt benachbart zu den einzuführenden Leitungsabschnitten können insbesondere mit Elektroheizspiralen versehen werden. Diese sind sehr gut geeignet, um die Leitung und die Gehäuseteile jeweils im Heizelementverfahren zu verschweißen.
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Eine Ausführung der Erfindung zeichnet sich bevorzugt dadurch aus, dass das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement miteinander eine zum äußeren Durchmesser erweiterte trapezförmige Gehäusekontur bilden. Durch diese trapezförmige Kontur wird es insbesondere möglich, ein Fließen des Kunststoffmaterials in Richtung hin zum Weg für das Medium auch bei einem geringen Mediendruck unterbinden zu können.
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Weitere bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt beziehungsweise in der folgenden Figurenbeschreibung erläutert.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung mit eingesteckter Leitung von der Seite;
- 2 eine Schnittdarstellung der Ausführungsform aus 1, gedreht um 90°;
- 3 ein Detail aus der 2; und
- 4 eine Schnittdarstellung aus einer Blickrichtung ähnlich wie in 1.
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In der 1 sieht man eine Kupplungseinrichtung von der Seite gesehen. Von oben führt eine erste Leitung 10 in ein erstes Gehäuseteil 20 in eine darin vorgesehene Einführöffnung 21.
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Im unteren Teil der Zeichnung wendet sich ein in der 1 nicht dargestellter Weg nach hinten in eine Richtung senkrecht zu Blattebene, wo er in ein zweites Gehäuseteil 30 führt, welches sich genau in der Sichtrichtung hinter dem ersten Gehäusteteil 20 befindet und daher nicht zu sehen ist.
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Eine Drehachse 16 steht senkrecht auf der Blattebene und ermöglicht eine Verdrehung des ersten Gehäuseteils 20 zu dem in der 1 direkt dahinterstehenden verdeckten zweiten Gehäuseteil 30.
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In der 2 ist nun ein Schnitt zu sehen, der längs der Linie A-A aus der 1 genommen ist.
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In dem Schnitt in der 2 sieht man nun die Leitung 10 links oben geschnitten, die in die Einführöffnung 21 eines Gehäuseteiles 20 eingesteckt ist.
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Parallel und ähnlich aufgebaut sieht man eine zweite Leitung 11, die in eine zweite Einführöffnung 31 eines zweiten Gehäuseteils 30 eingesteckt ist.
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Man sieht, dass sich im Inneren der Leitung 10 und dann fortgesetzt durch die beiden Gehäuseteile 20 und 30 bis in die Leitung 11 ein Weg 15 befindet, durch den ein Fluid wie beispielsweise Trinkwasser oder Abwasser oder auch ein Gas strömen kann. Der Weg 15 ist nach außen abgeschlossen.
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Die Gehäuseteile 20 und 30 sind jeweils so aufgebaut, dass sich der Weg 15 um 90° ändert, sodass insgesamt eine Richtungsänderung der Strömung des Fluides um 180° in der dargestellten Konfiguration und Stellung eintritt. Dies führt hier dazu, dass die beiden Leitungen 10 und 11 ungefähr parallel stehen.
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Die beiden Gehäuseteile 20 und 30 stoßen dabei genau unten stumpf zusammen.
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Die Leitungen 10 und 11 sind in den Einführöffnungen 21 beziehungsweise 31 jeweils eingesteckt, eingeschraubt oder in anderer Form eingeführt. Sowohl die Leitungen 10 und 11 wie auch die Gehäuseteile 20 und 30 bestehen aus Kunststoff.
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Angedeutet ist ferner schematisch, dass je ein Heizelement 23 und 33 in oder an den GEhäuseteilen 20 und 30 vorgesehen sind.
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Diese Heizelemente 23 und 33 ermöglichen es, die eingesteckten Leitungen 10 und 11 aus Kunststoff in den Einführöffnungen 21 und 31 mit den aus Kunststoff bestehenden Gehäuseteilen 20 und 30 zu verschweißen.
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Im unteren Bereich, dort wo die Gehäuseteile 20 und 30 zusammenstoßen, ist eine drehbare Verbindung vorgesehen. Diese Verbindung ist vergrößert in der 3 dargestellt.
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In der 3 sieht man den Bereich, an dem die stumpfen Verbindungsstellen der aus Kunststoff bestehenden ersten und zweiten Gehäuseteile 20 und 30 zusammenstoßen.
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In diesem Bereich ist noch zusätzlich ein Dichtelement 40, beispielsweise in Form eines O-Ringes, vorgesehen, um eine Abdichtung der nur stumpf zusammenstoßenden Gehäuseteile 20 und 30 gegeneinander vorzunehmen und ein Austreten des Fluides aus dem Weg 15 zu vermeiden.
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Das erste, links dargestellte Gehäuseteil 20 ist mit einem ersten Verbindungselement 22 ausgerüstet. Dieses erste Verbindungselement 22 ist ringförmig und ist an dem Gehäuseteil 20 angebracht. Diese Anbringung ist sowohl unverschiebbar wie auch unverdrehbar.
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Wie in der bevorzugten Ausführungsform zu erkennen, ist dieses ringförmige Verbindungselement 22 außen auf dem Umfang des ersten Gehäuseteils 20 angebracht und sitzt zusätzlich so, dass eine Hinterschneidung entsteht.
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Ein anders ausgebildetes, jedoch ebenfalls ringförmiges zweites Verbindungselement 32 ist an dem zweiten Gehäuseteil 30 angebracht.
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Man sieht, dass zwar die beiden Gehäuseteile 20 und 30 miteinander keine über das stumpfe übereinanderstoßen hinausgehende Verbindung oder Überschneidungen aufweisen, wohl aber die beiden Verbindungselemente 22 und 32 miteinander. Beide sind aus Metall, also aus einem stabilen und wenig gegenüber Reibungsverlusten und Abrasion gefährdeten Werkstoff. Sie können miteinander verschraubt sein oder in anderer Form miteinander zusammenwirken, sodass sie eine Drehbewegung der beiden Gehäuseteile 20 und 30 zueinander erlauben.
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Dabei ist wiederum die Drehachse 16 zu erkennen, die in der dargestellten Ausführungsform mittig durch den Weg 15 verläuft.
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Die miteinander verschraubten Verbindungselemente 22 und 32 in der 3 bilden miteinander ein trapezförmiges Konstrukt, welches zu den beiden Gehäuseteilen 20 und 30 insgesamt Hinterschneidungen aufweist und somit ein Fließen und auch ein Auseinandergehen des Kunststoffmaterials verhindert.
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Das zweite Verbindungselement 32 ist mit dem zweiten Gehäuseteil 30 so verbunden, dass axial keine Bewegung relativ zueinander möglich ist.
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Je nach Ausführungsform kann es jedoch erlaubt werden, dass sich das zweite Gehäuseteil 30 relativ zu dem zweiten Verbindungselement 32 dreht, um das Fügen der Teile bis zu einer vorgesehenen Einschraubtiefe unabhängig von der Reibung der Drehverbindung zu ermöglichen.
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In der 4 ist ein Schnitt längs der Linie B-B aus der 2 dargestellt. Dies ist also ungefähr die Blickrichtung aus der 1, jedoch auf einen Schnitt durch die Mitte der gesamten Kupplungseinrichtung.
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Man sieht hier also auf die rechte Leitung 11 aus der 2, die aus der Einführöffnung 31 bis zweiten Gehäuseteils 30 herausragt.
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Angedeutet sind auch die Anschlüsse zu den Heizelementen 33.
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Die Drehachse 16 steht wiederum senkrecht auf der Blattebene und verläuft mittig innerhalb des Weges 15, der hier gerade im Bereich der Drehebene zu sehen ist.
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Der Schnitt ist so gelegt, dass er im unteren Bereich, der in 3 dargestellt ist, noch durch das erste Gehäuseteil 20 hindurchgeht.
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Man sieht außen um das Gehäuseteil 20 herum zunächst das Verbindungselement 22, welches auf seiner Innenkontur mit Ausnehmungen versehen ist, die eine polygonale Kontur bilden. Dadurch entsteht eine drehfeste Verbundung zum Gehäuseteil 20.
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Man sieht weiter außen das zweite Verbindungselement 32, das auch schon geschnitten ist, jedoch nicht an dem ersten Gehäuseteil 20, sondern an dem zweiten, hier in diesem Bereich nicht zu erkennenden Gehäuseteil 30 angebracht ist.
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Die beiden Verbindungselemente 22 und 32 wirken miteinander zusammen, etwa durch eine in 4 lediglich angedeutete Verschraubung.
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Während des Verschraubungsvorganges kann über das zweite Verbindungselement 32 die Drehbewegung eingeleitet werden, während das erste Verbindungselement 22 gegen ein Verdrehen gesichert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- erste Leitung
- 11
- zweite Leitung
- 15
- Weg für ein Fluid
- 16
- Drehachse
- 20
- erstes Gehäuseteil
- 21
- erste Einführöffnung
- 22
- erstes Verbindungselement
- 23
- Heizelement
- 30
- zweites Gehäuseteil
- 31
- zweite Einführöffnung
- 32
- zweites Verbindungselement
- 33
- Heizelement
- 40
- Dichtelement
