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Die Erfindung betrifft eine Schnellverschlusskupplung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Hybridleitung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
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Das Spritzgießen, oft auch als Spritzguss oder Spritzgussverfahren bezeichnet, ist ein Urformverfahren, das hauptsächlich in der Kunststoffverarbeitung eingesetzt wird. Mit diesem Verfahren lassen sich auf wirtschaftliche Weise unmittelbare verwendbare Formteile in großer Stückzahl herstellen. Dazu wird mit einer Spritzgießmaschine oder Spritzgussmaschine der jeweilige Werkstoff, meist Kunststoff, in einer Spritzeinheit plastifiziert und in ein Spritzgießwerkzeug oder Spritzgusswerkzeug eingespritzt. Ein als Kavität bezeichneter Hohlraum des Werkzeugs bestimmt Form und Oberflächenstruktur des fertigen Teils. Mittels entsprechender aus dem Stand der Technik bekannter Spritzgusswerkzeuge sind auf diesem Wege Formteile im Gewichtsbereich von 100 mg bis 150 kg herstellbar.
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Die steigende Verbreitung hochgefüllter Compounds oder Faserverbundwerkstoffe, wie sie beispielsweise in der Automobilindustrie zunehmend eingesetzt werden, stellt in diesem Zusammenhang besondere Anforderungen an entsprechende Spritzgießwerkzeuge. So kommt insbesondere der Temperierung der Kavität bei der Verarbeitung derartiger Werkstoffe eine zentrale Bedeutung zu. Aus dem Stand der Technik sind daher sogenannte variotherm oder dynamisch temperierte Spritzgießwerkzeuge bekannte, die ein beschleunigtes Aufheizen ihrer Kavitätsoberfläche gestatten.
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Zu diesem Zweck hat sich vorrangig das heiztechnische Verfahren der induktiven Erwärmung etabliert. Unter diesen Begriff werden im Folgenden sämtliche Verfahren gefasst, die eine Erwärmung elektrisch leitfähiger Körper durch in diesen erzeugte Wirbelstromverluste ermöglichen. Einschlägige aus dem Stand der Technik bekannte Induktionsheizungen erzeugen über eine von nieder- oder mittelfrequentem Wechselstrom durchflossene Spule, die dem Fachmann als Induktor vertraut ist, ein magnetisches Wechselfeld, welches in einem der Kavität nahe gelegenen Bereich der Spritzgießmaschine elektrische Wirbelströme oder Ummagnetisierungsverluste erzeugen kann.
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Problematisch ist bei diesem Ansatz die Stromversorgung gattungsgemäßer Werkzeuge. Diese erfordert mitunter Hochstromtransformatoren beträchtlicher Ausmaße, die einer unmittelbaren Integration eines solchen Transformators in das von ihm gespeiste Spritzgießwerkzeug entgegenstehen. Die räumliche Trennung von Transformator und Induktor wiederum bedingt die Notwendigkeit elektrischer Anschlussleitungen nicht unerheblicher Länge, deren Verlustwärme durch geeignete Maßnahmen abgeführt werden muss. Als Wärmeträgermedium kommen dabei häufig Flüssigkeiten wie Wasser zum Einsatz, welches den elektrischen Leiter mittels eines diesen umgebenden Kühlwasserschlauchs umspült. Ein entsprechendes Kabel in Form eines flexiblen Koaxialkabels für den Anschluss eines Induktors an eine Quelle hochfrequenten elektrischen Stroms hoher Stromstärke ist beispielsweise in
DE 195 04 742 A1 offenbart. Zur flexiblen und damit wirtschaftlichen Nutzung sind solche Leitungen typischerweise nicht fest miteinander verbunden, sondern durch geeignete Schraubkupplungen trennbar gestaltet.
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Ein Nachteil aus dem Stand der Technik bekannter Schraubkupplungen für kombinierte Flüssigkeits- und Stromleitungen, sogenannter Multikupplungen, liegt in der Gefahr des Austretens von Kühlflüssigkeit insbesondere beim zeitaufwändigen Lösen der Kupplung. Im Falle der Verwendung einer elektrisch leitfähigen Kühlflüssigkeit birgt deren Kontakt mit dem Montagepersonal dabei beträchtliche gesundheitliche Gefahren, sofern die betreffende Kühlflüssigkeit zugleich den unter Spannung stehenden elektrischen Leiter berührt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schnellverschlusskupplung für gattungsgemäße Hybridleitungen zu schaffen, welche sich durch ein verringertes Gefahrenpotenzial insbesondere im Fall ihrer Trennung auszeichnet. Der Erfindung liegt darüber hinaus die Aufgabe zugrunde, eine schnell und gefahrlos zu trennende Hybridleitung bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Schnellverschlusskupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Hybridleitung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
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Grundgedanke der Erfindung ist demnach, eine Schnellverschlusskupplung in Form einer Steckkupplung auszuführen und dabei mit einem Bajonettverschluss auszustatten. Die solchermaßen gestaltete Schnellverschlusskupplung ermöglicht ein besonders unkompliziertes Herstellen und Lösen der Leitungsverbindung unter geringem Zeitaufwand. Hierzu müssen lediglich beide Teile der Schnellverschlusskupplung ineinandergesteckt und gegeneinander verdreht werden. Mittels der beschriebenen Steck-Dreh-Bewegung kann der Leitungsmonteur zugleich die an beiden Kupplungsteilen angebrachten elektrischen und Schlauchleitungen wechselseitig verbinden und einen zuverlässigen Halt der Kupplung gegen deren unbeabsichtigte Trennung unter mechanischer Krafteinwirkung sicherstellen.
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Die Gefahr des Austretens von Kühlflüssigkeit lässt sich dabei auf ein Minimum reduzieren, indem die als Muffe und Nippel ausgeführten Kupplungsteile mit geeigneten Ventilen versehen werden, auf deren Gehäuse die jeweilige Schlauchleitung aufgepresst oder mit dieser auf andere Weise fluiddicht verbunden ist. Beide Ventile besitzen dabei ein im Wesentlichen hohlzylindrisches Gehäuse, welches koaxial zur Schlauchleitung angeordnet und an einer Seite mit einem Ventilsitz ausgestattet ist, der einen Durchgang für das als Kühlmittel dienende Fluid aufweist. Ein innerhalb des Gehäuses in Richtung dieses Durchgangs mittels eines am Gehäuse abgestützten Federelements vorgespannter Verschluss- oder Dichtkörper stellt sicher, dass der Durchgang im getrennten Zustand der Kupplung weitgehend fluiddicht verschlossen ist. Erfindungsgemäß ist der Verschlusskörper dabei derart geformt, dass er in diesem den Durchgang verschließenden Ruhezustand zumindest teilweise den Durchgang durchragt. Durch diese spezifische Formgebung bildet der aus dem Durchgang herausragende Teil des Verschlusskörpers gleichsam ein Betätigungselement zum Öffnen des Ventils entgegen der elastisch ausgeübten Vorspannung der Feder. Sind beide Teile der Kupplung auf diese Weise beschaffen, so können die beidseitigen Betätigungselemente beim Zusammenstecken von Muffe und Nippel mechanisch derart zusammenwirken, dass die Ventile nahezu gleichzeitig in dem Moment geöffnet werden, in welchem die formschlüssige Verbindung der Kupplungsteile ein Austreten von Kühlflüssigkeit aus den Schlauchleitungen wirksam zu unterbinden vermag.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind dabei beide Ventilgehäuse und Muffe elektrisch leitfähig, sodass ein Stromfluss im verbundenen Zustand der Kupplung über diese Bauteile gewährleistet ist. In diesem Fall empfiehlt es sich schon aus Gründen der Betriebssicherheit, nicht nur die beiderseitigen Verschlusskörper und diesen zugeordneten elastischen Elemente nichtleitend auszuführen, sondern zudem die Muffe mit einer Isolierung in Form einer hochresistiven Ummantelung zu umgeben. Als Isolierstoff bieten sich dabei dem Fachmann bekannte Polymere an, welche die unter ökonomischen und fertigungspraktischen Erwägungen besonders günstige Herstellung einer erfindungsgemäßen Schnellverschlusskupplung hoher Fluiddichtigkeit unter weitgehendem Ausschluss gesundheitlicher Risiken für den Bediener erlauben.
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Die Gefahr von Leckagen wird weiter verringert, wenn zumindest einer der Verschlusskörper in Form eines Kegelstumpfes ausgeführt ist. Ein derart geformter Verschlusskörper wirkt bei zum Ventilgehäuse koaxialer Anordnung in optimaler Weise mit einem kreisförmigen zentrischen Durchgang zusammen; seine aus diesem herausragende Deckfläche bildet zugleich eine geeignete plane Kontaktfläche für das jeweils andere Kupplungsteil.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch:
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1 eine erfindungsgemäße Hybridleitung im getrennten Zustand und
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2 die Hybridleitung der 1 im verbundenen Zustand.
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Die in den 1 und 2 illustrierte Hybridleitung 20 umfasst eine erste elektrische Leitung 3 und eine zweite elektrische Leitung 5, welche von einer ersten Schlauchleitung 2 und einer zweiten Schlauchleitung 4 umhüllt werden, wobei die erste Schlauchleitung 2 die erste elektrische Leitung 3 und die zweite Schlauchleitung 4 die zweite elektrische Leitung 5 im Wesentlichen koaxial umgibt. Als Schlauch wird dabei im vorliegenden Zusammenhang jedwede flexible Leitung erachtet, die aufgrund ihrer Form und Materialbeschaffenheit zur Förderung als Kühlmittel geeigneter Fluide, insbesondere von Wasser, geeignet scheint. Als einschlägige Werkstoffe kommen beispielsweise natürliche oder synthetische Kautschuke sowie Kunststoffe wie etwa Polyvinylchlorid (PVC), Polyurethan (PUR), Polyamid (PA), Polyethylen (PE) oder unterschiedlichste Silikone in Betracht.
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Die Innenoberfläche der Schlauchleitungen 2, 4 sind dabei von den die elektrischen Leitungen 3, 5 bildenden Litzen mit einem ausreichenden Abstand versehen, um den Durchfluss eines insbesondere gasförmigen oder flüssigen Kühlmittels wie Wasser oder Thermalöl zu erlauben, welches zum Abtransport der im Betrieb der elektrischen Leitungen entstehenden Verlustwärme dienen kann. Entsprechend der Terminologie der Elektrotechnik wird als Litze dabei ein aus nicht zu dicken Einzeldrähten bestehender und daher vergleichsweise leicht zu biegender elektrischer Leiter betrachtet. Um im Inneren des Leiters eine gleichmäßige Stromdichte zu erhalten und eine als Skin-Effekt bekannte Stromverdrängung auch im Falle hochfrequenten Wechselstroms weitgehend zu vermeiden, können die Litzen in Gestalt sogenannter Hochfrequenz-Litzen (HF-Litzen) ausgeführt sein, bei welcher die Einzeldrähte durch eine Lackschicht voneinander isoliert sind.
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Die erste Schlauchleitung 2 und erste elektrische Leitung 3 einerseits sowie die zweite Schlauchleitung 4 und die zweite elektrische Leitung 5 andererseits sind dabei mit komplementären Kupplungsteilen einer erfindungsgemäßen Schnellverschlusskupplung 1 versehen. Seitens der ersten Schlauchleitung 2 und der ersten elektrische Leitung 3 umfasst diese Schnellverschlusskupplung 1 eine an der ersten Schlauchleitung 2 befestigte Verbindungsmuffe 6, die aufgrund ihrer Form die lediglich in 2 gezeigt formschlüssige Verbindung mit einem an der zweiten Schlauchleitung 4 befestigten Nippel 7 erlaubt. Zu diesem Zweck sind ein im Wesentlichen axial verlaufender Längsschlitz sowie ein an dessen Ende näherungsweise rechtwinklig ansetzender Querschlitz in der Muffe 6 ausgebildet. Diese Schlitze der Muffe 6 können mit einem auf der Außenfläche des Nippels 7 radial nach außen weisenden (lediglich in 1 dargestellten) Stift 8 in der Weise zusammenwirken, dass beim Aufschieben der Muffe 6 auf den Nippel 7 der Stift 8 in den Längsschlitz und von dort mittels einer relativen Drehbewegung von Muffe 6 und Nippel 7 rechtwinklig in den Querschlitz eingeführt werden kann, um die Schnellverschlusskupplung 1 gegen ein unbeabsichtigtes Lösen zu sichern.
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Um im getrennten Zustand der Schnellverschlusskupplung gemäß 1 ein unerwünschtes Austreten des nur in 2 gezeigten, als Kühlmittel fungierenden Fluids 22 zu vermeiden, weisen Muffe 6 und Nippel 7 jeweils ein Ventil auf. Dabei umfasst jedes der Ventile ein annähernd hohlzylindrisches Gehäuse 9, 14, dessen Längsachse sich im Wesentlichen mit jener der jeweils verbundenen Schlauchleitung 2, 4 deckt. In Richtung des jeweiligen Schlauchendes sind an der Innenoberfläche beider Gehäuse 9, 14 umlaufende Vorsprünge ausgebildet, welche gleichsam Ventilsitze 10, 15 für im jeweiligen Gehäuse 9, 14 geführte, zumindest abschnittsweise kegelförmige Verschlusskörper 12, 17 bilden. Die Ventilsitze 10, 15 sind indes derart dimensioniert, dass in ihrer jeweiligen Mitte ein etwa zentraler Durchgang 11, 16 (nur in 2 dargestellt) für das die Schlauchleitungen 2, 4 durchströmende Fluid 22 verbleibt, aus welchem die Verschlusskörper 12, 17 in ihrem in 1 gezeigten Zustand teilweise herausragen.
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Um auf die Verschlusskörper 12, 17 eine angemessene Vorspannung in Richtung der Durchgänge 11, 16 auszuüben, sind Erstere an ihrer dem jeweiligen Schlauchende abgewandten Seite mit geeigneten elastischen Elementen 13, 18 in Gestalt von Spiralfedern versehen, die sich gegen das jeweilige Gehäuse 9, 14 abstützen und den ihnen zugeordneten Verschlusskörper 12, 17 in dem in 1 gezeigten getrennten Zustand der Schnellverschlusskupplung 1 in den ihnen zugeordneten Ventilsitz 10, 15 pressen. Im verbundenen Zustand der Schnellverschlusskupplung 1 gemäß 2 hingegen bewirkt die durch den jeweils komplementären Verschlusskörper 17, 12 entgegen dem elastischen Element 13, 18 ausgeübte mechanische Kraft eine Stauchung der Elemente 13, 18 verbunden mit einer Freigabe der Durchgänge 11, 16 für das durch die erste Schlauchleitung 2 in das erste Gehäuse 9 einströmende und von dort über den ersten Durchgang 11 der Muffe 6 in den zweiten Durchgang 16 und das zweite Gehäuse 14 des Nippels 7 übertretende Fluid 22, welches nach dem Passieren der Schnellverschlusskupplung 1 seinen Fluss durch die zweite Schlauchleitung 4 fortsetzen kann.
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Die elektrisch leitende Ausführung der Muffe 6, des ersten Gehäuses 9 und des zweiten Gehäuses 14 stellt in diesem geschlossenen Zustand der Schnellverschlusskupplung 1 zugleich eine galvanische Verbindung der ersten elektrischen Leitung 3 mit der zweiten elektrischen Leitung 5 über die genannten Bauteile der Muffe 6 und des Nippels 7 her, sodass auch ein Fluss von Strom 21 in der in 2 gezeigten Richtung ermöglicht wird. Eine geeignete Isolierung 19 der Muffe 6 an deren Außenfläche sowie die Nutzung polymerer Werkstoffe für die Verschlusskörper 12, 17 und elastischen Elemente 13, 18 verhindern dabei den ungewollten Abfluss eines Teils des Stroms 21 insbesondere im Falle eines Hautkontakts mit der Muffe 6im Rahmen der Montage der Schnellverschlusskupplung 1.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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