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Die Erfindung betrifft eine Rohrverschraubung für eine abdichtende Schraubverbindung zwischen einem zylindrischen Rohrkörper größeren Durchmessers und einem zylindrischen Rohr oder Schlauch kleineren Durchmessers.
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Speziell geht es um eine Rohrverschraubung für den Laborbereich, wo es typischerweise gilt, ein Rohr oder einen Schlauch aus Kunststoff, beispielsweise Polytetrafluoräthylen, abdichtend an den Rohrkörper einer aus Metall, Glas oder Keramik bestehenden Laborinstallation, eines Laborgeräts o. ä. anzuschließen. Oft werden dabei an die Dichtigkeit, Druckfestigkeit, Temperaturbeständigkeit und Zugbelastbarkeit der Anschlußverbindung hohe Anforderungen gestellt. Bei fluidführenden Leitungen kann es überdies auf Beständigkeit gegen aggressive Chemikalien ankommen. Es müssen dann alle Verbindungskomponenten, die mit dem aggressiven Medium in Berührung kommen, insbesondere alle Dichtungskomponenten, aus inertem Material, beispielsweise Polytetrafluoräthylen bestehen.
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Was nun die Durchmesserverhältnisse an der Anschlußverbindung betrifft: Typischerweise läßt sich das anzuschließende Rohr oder der anzuschließende Schlauch in den Rohrkörper der Laborinstallation einstecken. Es gilt also, eine Einsteckstelle sicher abzudichten – ungeachtet der unterschiedlichen Struktureigenschaften und Materialien von Rohr und Schlauch, Druckgradienten, Temperaturschwankungen, chemischem Angriff u. a. m.
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Bei der Rohrverschraubung nach der
DE 39 11 258 C2 wird in einen zylindrischen Rohrkörper, der ein Außengewinde hat, ein Rohr oder ein Schlauch eingesteckt und mit einer Überwurfmutter festgeschraubt. Der Rohrkörper hat eine ebene Stirnfläche quer zu seiner Achse, die als Dichtfläche dient. Auf das Rohr oder den Schlauch sind axial hintereinander aufgesteckt:
- (i) eine Überwurfmutter mit einem Innenkonus und mit einem Innengewinde passend zu dem Außengewinde des Rohrkörpers;
- (ii) eine geschlitzte Klemmbuchse mit einem Außenkonus passend zu dem Innenkonus der Überwurfmutter und mit einer ebenen Stirnfläche quer zu ihrer Achse;
- (iii) eine ungeschlitzte Keilbuchse mit einer ebenen Stirnfläche quer zu ihrer Achse und mit einem Außenkonus; und
- (iv) eine Dichtbuchse mit einem Innenkonus passend zu dem Außenkonus der Keilbuchse und mit einer Dichtfläche quer zu ihrer Achse, die mit der Stirnfläche des Rohrkörpers in abdichtende Anlage kommt.
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Die Dichtbuchse wird durch Anziehen der Überwurfmutter im wesentlichen axial gegen die Stirnfläche des Rohrkörpers gedrückt, um die Anschlußverbindung abzudichten. Die geschlitzte Klemmbuchse und die ungeschlitzte Keilbuchse dienen beide zur Drehentlastung der Dichtbuchse und die Keilbuchse überdies wie die Dichtbuchse zur Abdichtung der Anschlußverbindung. Die Klemmbuchse und die Keilbuchse werden durch die Keilwirkung ihrer Konusflächen nach innen zusammengedrückt – die geschlitzte Klemmbuchse mehr, die ungeschlitzte Keilbuchse weniger. Dadurch dichtet die ungeschlitzte Keilbuchse am Mantel des Rohrs oder Schlauchs im wesentlichen nur rundum ab. Die geschlitzte Klemmbuchse gräbt sich hingegen richtig in den Mantel ein, so dass eine hohe Zugfestigkeit der Verbindung erreicht wird.
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Die Kombination von Dichtbuchse, ungeschlitzter Keilbuchse und geschlitzter Klemmbuchse nach der
DE 39 11 258 C2 ist in der Praxis wohlbewährt, in der Handhabung jedoch umständlich. Es müssen zunächst die Überwurfmutter, sodann die Klemmbuchse, danach die Keilbuchse und schließlich die Dichtbuchse einzeln, in der richtigen Reihenfolge und Orientierung auf das anzuschließende Rohr oder den anzuschließenden Schlauch aufgesteckt werden, bevor dieser in den Rohrkörper eingesteckt und die Überwurfmutter festgeschraubt wird. Das Aufstecken der Klemmbuchse, der Keilbuchse und der Dichtbuchse einzeln für sich allein ist umständlich und fehlerträchtig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Handhabung der Rohrverschraubung nach der
DE 39 11 258 C2 einfacher und sicherer zu gestalten.
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Bei der diese Aufgabe lösenden Rohrverschraubung sind die Klemmbuchse, die Keilbuchse und die Dichtbuchse unverlierbar, in vorgegebener Reihenfolge und Orientierung und mit ein Ausrichten ermöglichendem Bewegungsspiel zu einer Baugruppe vormontiert, die sich insgesamt auf das Rohr oder den Schlauch aufstecken läßt.
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Die Handhabung der erfindungsgemäßen Baugruppe als komplette, vormontierte Einheit ist bedienungsfreundlich und sicher. Einen Grund, die vormontierte Baugruppe wieder zu zerlegen, gibt es nicht. Die drei Buchsen können dauerhaft und zerstörungsfrei nicht lösbar zu der Baugruppe verbunden sein.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Klemmbuchse geschlitzt. Die Klemmbuchse kann aber auch ungeschlitzt, mit einem elastischen Dichtring gepaart, als Zwei-Komponenten-Kunststoffspritzgußteil ausgebildet sein, u. a. m.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Keilbuchse in der Dichtbuchse untergebracht und die Klemmbuchse derart an der Dichtbuchse gehaltert, dass die Keilbuchse darin gefangen ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die Dichtbuchse eine Montageöffnung, die den Innenkonus der Dichtbuchse und einen Ringraum größeren Durchmessers bildet, der von einem umlaufenden, radial nach innen vorstehenden Kragen begrenzt wird. Die Keilbuchse nimmt den Innenkonus der Dichtbuchse ein. Sie kommt mit ihrer ebenen Stirnfläche in dem Ringraum größeren Durchmessers der Montageöffnung zu liegen. Die Klemmbuchse ragt mit einem radial nach außen abstehenden Flansch, der ihre ebene Stirnfläche bildet, in den Ringraum größeren Durchmessers der Montageöffnung hinein und ist Kragen gegen Flansch darin gehaltert.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die Klemmbuchse einen durchgehenden Längsschlitz, der insbesondere auch den Flansch durchsetzt. Das trägt dazu bei, dass sich die Klemmbuchse bei der Vormontage der Baugruppe in Umfangsrichtung elastisch zusammendrücken läßt, so dass der zusammengedrückte Flansch den Kragen der Dichtbuchse passieren kann.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kragen der Dichtbuchse mit einer Anlaufschräge für den Flansch versehen. Der Kragen läßt sich bei der Vormontage der Baugruppe elastisch aufweiten.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die Klemmbuchse wenigstens einen, von ihrem Innenmantel radial nach innen vorstehenden Innenringbund. Dieser gräbt sich beim Anziehen der Überwurfmutter wirkungsvoll in den Mantel des anzuschließenden Rohrs oder Schlauchs ein.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Dichtbuchse und vorzugsweise auch die Keilbuchse aus Polytetrafluoräthylen. Für die Klemmbuchse ist im allgemeinen ein härteres Kunststoffmaterial bevorzugt.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Gezeigt ist ein Längsschnitt durch eine Rohrverschraubung für eine abdichtende Anschlußverbindung zwischen einem Rohrkörper und einem darin eingesteckten Rohr oder Schlauch. Die Einzelteile der Verbindung sind in einem lose zusammengefügten Zustand vor dem fest Zusammenschrauben dargestellt.
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Der kreiszylindrische Rohrkörper 10 in der Abbildung links symbolisiert ein Rohr aus Metall, Keramik oder Glas, den Rohrstutzen einer Laborinstallation, eines Laborgeräts o. ä. Der Rohrkörper 10 hat an dem anzuschließenden Ende eine ebene Stirnfläche 12, die sich quer zu der Rohrmittelachse 14 erstreckt und als Dichtfläche dient. Davor ist der Rohrkörper am Außenmantel mit einem Außengewinde 16 versehen.
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Das kreiszylindrische Rohr 18 in der Abbildung rechts symbolisiert eine Rohr- oder Schlauchleitung aus Kunststoff, insbesondere Polytetrafluoräthylen, die unter Abdichtung an den Rohrkörper 10 anzuschließen ist. Dazu ist das Ende des Rohrs 18 in den Rohrkörper 10 eingesteckt. Die Durchmesserverhältnisse sind entsprechend: Der Außendurchmesser des Rohrs 18 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser des Rohrkörpers 10.
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Auf das Rohr sind axial hintereinander eine Überwurfmutter 20 und eine Baugruppe aufgesteckt, die zur Abdichtung der Anschlußverbindung dient und dafür zwischen dem Rohrkörper 10 und der Überwurfmutter 20 eingespannt wird. Zur Herstellung der Anschlußverbindung wird zunächst die Überwurfmutter 20 und dann die vormontierte Baugruppe auf das anzuschließende Rohrende aufgesteckt.
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Die Überwurfmutter 20 hat die Form eines Zylinderbechers mit einer zentralen, kreisrunden Aufstecköffnung 22 am Becherboden. Die Becheröffnung der Überwurfmutter 20 ist dem Rohrkörper 10 zugewandt.
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Die Überwurfmutter 20 hat an ihrem Becherinnenmantel ein Innengewinde 24, das auf das Außengewinde 16 des Rohrkörpers 10 paßt. Am Becherboden der Überwurfmutter 20 ist ein Innenkonus 26 ausgebildet, der sich von der Aufstecköffnung 22 zu der Becheröffnung der Überwurfmutter 20 hin weitet. Geometrisch bildet der Innenkonus 26 eine kegelstumpfförmige Öffnung (genauer: Öffnung in Form des Stumpfs eines geraden Kreiskegels) mit konkaver Mantelfläche.
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Die zur Abdichtung der Anschlußverbindung dienende Baugruppe besteht aus einer Dichtbuchse, einer ungeschlitzten Keilbuchse und einer geschlitzten Klemmbuchse. Die Buchsen sind in vorgegebener Reihenfolge und Orientierung vormontiert. Sie sind unverlierbar und vom Benutzer normalerweise nicht lösbar miteinander verbunden, und zwar mit soviel Bewegungsspiel, dass sie sich allseits ausrichten lassen.
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Die Baugruppe wird so auf das anzuschließende Rohrende aufgesteckt, dass die Dichtbuchse dem Rohrkörper 10 und die geschlitzte Klemmbuchse der Überwurfmutter 20 zugewandt ist. Die ungeschlitzte Keilbuchse kommt dazwischen zu liegen. Sie ist in der Baugruppe zwischen der Dichtbuchse und der Klemmbuchse gefangen.
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Die geschlitzte Klemmbuchse hat einen im wesentlichen kreiszylindrischen Klemmkörper 28, der mit seiner zentralen Zylinderöffnung 30 auf das anzuschließende Rohrende paßt, und zwar mit geringem radialen Spiel. Der Klemmkörper 28 ist mit einem gerade durchgehenden, axialen Längsschlitz geteilt.
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Das der Überwurfmutter 20 zugewandte Ende des Klemmkörpers 28 ist mit einem Außenkonus 32 versehen, der mit dem Innenkonus 26 der Überwurfmutter 20 passend zusammenwirkt. Geometrisch bildet der Außenkonus 32 einen Kegelstumpf (genauer: Stumpf eines geraden Kreiskegels) mit konvexer Mantelfläche.
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Ganz am Ende hat der Klemmkörper 28 am Innenmantel einen radial nach innen vorstehenden Innenringbund 34.
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An dem gegenüberliegenden, dem Rohrkörper zugewandten Ende hat der Klemmkörper 28 einen radial nach außen abstehenden Flansch 36. Der Klemmkörper 28 ist mitsamt dem Flansch 36 und dem Innenringbund 34 durchgehend axial geschlitzt. Der Flansch 36 hat eine ebene äußere Stirnfläche 38, die in einer Radialebene quer zu der Zentralachse des Klemmkörpers 28 liegt.
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Die ungeschlitzte Keilbuchse ist ein Konusring. Sie paßt mit ihrer zentralen kreiszylindrischen Ringöffnung 40 auf das anzuschließende Rohrende, und zwar mit sehr geringem radialen Spiel. Der Außenmantel des Ringkörpers 42 ist ein Außenkonus 44, der sich zu dem Rohrkörper 10 hin verjüngt. Geometrisch bildet der Außenkonus 44 einen Kegelstumpf (genauer: Stumpf eines geraden Kreiskegels) mit konvexer Mantelfläche.
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Der Ringkörper 42 hat an dem der Überwurfmutter 20 zugewandten Ende eine ebene äußere Stirnfläche 46, die in einer Radialebene quer zu der Zentralachse des Ringkörpers 42 liegt. Die geschlitzte Klemmbuchse und die ungeschlitzte Keilbuchse stehen Stirnfläche 38 gegen Stirnfläche 46 miteinander in Anlage.
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Die Dichtbuchse hat einen zentralsymmetrischen Buchsenkörper 48, der mit einer zentralen Montageöffnung auf das anzuschließende Rohrende paßt, und zwar mit überall viel radialem Spiel. Ausgehend von einem zylindrischen Ringraum 50 kleineren Durchmessers an dem Ende der Dichtbuchse, das dem Rohrkörper 10 zugewandt ist, weitet sich die Montagöffnung zu einem Innenkonus 52, mit dem der Außenkonus 44 der ungeschlitzten Keilbuchse passend zusammenwirkt. Geometrisch bildet der Innenkonus 52 eine kegelstumpfförmige Öffnung (genauer: Öffnung in Form des Stumpfs eines geraden Kreiskegels) mit konkaver Mantelfläche.
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Der Buchsenkörper 48 der Dichtbuchse hat an dem Ende, das dem Rohrkörper zugewandt ist, stirnseitig eine ebene Dichtfläche 54, die in einer Radialebene quer zu der Zentralachse des Buchsenkörpers 48 liegt. Die Dichtbuchse kommt mit der Dichtfläche 54 abdichtenderweise an der umlaufenden Stirnfläche 12 des Rohrkörpers 10 zu liegen.
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An dem der Überwurfmutter 20 zugewandten Ende ist der Buchsenkörper 48 der Dichtbuchse bis über die ungeschlitzte Keilbuchse und den Flansch 36 der geschlitzten Klemmbuchse hinweg verlängert. Die Montageöffnung der Dichtbuchse erweitert sich von dem Innenkonus 52 zu einem zylindrischen Ringraum 56 größeren Durchmessers. Letzterer wird am Ende der Dichtbuchse von einem umlaufenden, radial nach innen vorstehenden Kragen 58 begrenzt.
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Bei der Vormontage der Baugruppe paßt die ungeschlitzte Keilbuchse leichterhand durch den Kragen 58. Sie kommt fast zur Gänze in dem Innenkonus 52 der Dichtbuchse zu liegen und steht nur mit dem Ende, an dem sich ihre ebene Stirnfläche 46 befindet, in den Ringraum 56 grösseren Durchmessers der Montageöffnung vor.
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Die geschlitzte Klemmbuchse ist mit dem Flansch 36 voran in die Montageöffnung der Dichtbuchse eingesteckt. Der Kragen 58 hat stirnseitig am Rand der Montageöffnung eine Anlaufschräge für den Flansch 36. Der eingesteckte Flansch 36 kommt mit allseitigem Bewegungsspiel hinter dem Kragen 58 zu liegen. Die geschlitzte Klemmbuchse ist Kragen 58 gegen Flansch 36 in der Dichtbuchse gehaltert. Dadurch ist die ungeschlitzte Keilbuchse in der Dichtbuchse gefangen.
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Die ebene Stirnfläche 38 des Flanschs 36 befindet sich in dem Ringraum 56 größeren Durchmessers der Montageöffnung. Die ungeschlitzte Keilbuchse und die geschlitzte Klemmbuchse liegen sich hier Stirnfläche 38 gegen Stirnfläche 46 gegenüber.
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Zur Vormontage der aus den drei Buchsen bestehenden Baugruppe wird die ungeschlitzte Keilbuchse durch den Kragen 58 in die Montageöffnung der Dichtbuchse eingeführt und sodann die geschlitzte Klemmbuchse mit dem Flansch 36 voran darin eingesteckt. Der Flansch 36 paßt unter elastischer Verformung durch den Kragen 58. Dazu tragen der Schlitz der Klemmbuchse, deren Materialelastizität und die Materialelastizität der Dichtbuchse, speziell des Kragens 58, gleichermaßen bei. Die geschlitzte Klemmbuchse wird bei der Vormontage in Umfangsrichtung elastisch zusammengedrückt und der Kragen 58 der Dichtbuchse elastisch aufgeweitet. Nach dem Zusammenstecken federn die Buchsen elastisch zurück und in Rast miteinander ein.
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Die vormontierte Baugruppe wird vom Benutzer insgesamt auf das anzuschließende Rohrende aufgesteckt. Dadurch ist die richtige Reihenfolge und Orientierung der Buchsen stets einwandfrei gewährleistet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Rohrkörper
- 12
- Stirnfläche
- 14
- Rohrmittelachse
- 16
- Außengewinde
- 18
- Rohr
- 20
- Überwurfmutter
- 22
- Aufstecköffnung
- 24
- Innengewinde
- 26
- Innenkonus
- 28
- Klemmkörper
- 30
- Zylinderöffnung
- 32
- Außenkonus
- 34
- Innenringbund
- 36
- Flansch
- 38
- Stirnfläche
- 40
- Ringöffnung
- 42
- Ringkörper
- 44
- Außenkonus
- 46
- Stirnfläche
- 48
- Buchsenkörper
- 50
- Ringraum kleineren Durchmessers
- 52
- Innenkonus
- 54
- Dichtfläche
- 56
- Ringraum größeren Durchmessers
- 58
- Kragen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3911258 C2 [0004, 0006, 0007]
